万方数据万方数据．一⋯⋯·⋯-。图2微型机器人足球系统构成框图个大的闭环控制系统(见图2)。一旦进入比赛，系统通过视觉子系统对整个比赛现场进行监控，由彩色CCD(chargeDevice)摄像头获取比赛场上的比赛状况，经视频处理卡采集数据后，由计算机主机对这些数据进行识别和处理；根据处理得到的双方机器人和球的信息，决策子系统从策略库中调用相调用相应的动作函数，产生各个机器人的速度控制命令；无线通讯子系统将速度控制命令发送给己方足球机器人，足球机器人完成作战任务，直到比赛停止或比赛时间到为止。足球机器人子系统足球机器人是机器人足球系统的执行机构，其性能的好坏在一定程度上决定了比赛的胜负。所以机器人应具备良好的稳定性和灵活性，能准确地接收计算机主机指令，控制左、右轮转速，快速实现前进、后退、转角、停车等基本动作，并根据指令要求完成决策子系统的意图(带球、射门、拦截等战术动作)以保证按预定的轨迹运动b1。除了上述的技术要求外，在设计时还必须符合的如下规定：(1)机器人尺寸限制在7．5以内，如机器人穿对服，其尺寸需在8以内；(2)机器人必须完全独立，带有自己的电源和电动机驱动装置。主机与足球机器人之间只允许使用无线通讯进行信息传送。(3)足球机器人允许装配手、脚等部件，但这些部件全部展开后，机器人的尺寸必须遵守尺寸限制。除了指定的守门员之外，其它任何机器人在捕捉或持球时，从顶部或侧面看到的遮挡部分不能超出球直径的1／3。按上述规定设计的足球机器人小车由车架、车轮、电机、减速器、测速码盘、单片机控制电路板和无线接收模块等构成(见图3)。为了获取较好的机动性和灵活性，小车系统中采用双电机分别驱动左右轮的方式，除分布在车体左右两侧的主动轮外，在车体的前后端各有一个支撑轮以保证行进中车体的平衡，这样的机械结构布局使机器人小车很容易实现以自身为圆心的旋转运动。机器人小车的重心应尽可能低，对称性要好，这样才能保证运动的平稳性及减小被撞翻的可能性，车体采用铝金金属框架以增大其坚固性，电机可选用微型直流电机。足球机器人小车重量约为0．4奴，驱动轮直径4．5cm，轮的最大线速度可达220足球机器人小车控制系统以80c196kc单片机为核心，包括驱动、速度检测、无线接收、看门狗等环节构成，其基本控制框图如图4。8254计数器ClocklGATE0ClockO南通工学院学报(自然科学版)2004年个子系统，在机器人足球比赛过程中上述4个子系统以每秒二三十次甚至更高的速率连续运行，因此系统的软、硬件都具有很高性能才能取胜，这是一场高技术的较量。微型机器人足球系统硬设备子系统机器人系统由4部分构成，它们是视觉子系统、决策子系统、无线通讯子系统、足球机器人子系统。从自动控制理论角度来看，这4个子系统构成了一2．1足球机器人小车外形图P1．0电码盘lP1．2H攀H机Pl·3。80c196kc＼厂——1／足球机器人小车左右轮控制框图couplecm×7．5cmcm×8cm／s。图3P1．1l电无RXD2收一1图4—一驱l动—一l1I．．一瓜。线—一2卜P1．4P1．5接万方数据刮主当测试点塑M屹弋GND些厅F二／：：》l口微型机器人足球系统控制软件无线通讯子系统利用计算机主机的串行口与无线发射器相连，把决策系统的指令信息发给机器人小车系统⋯。在无线发射器、无线接收器中可通过跳线开关来选择频率，发射时决策系统根据视觉提供的辨识信息作出决策，形成控制命令，通过主机的串行口送给无线发射器的电平转换芯片IcL232经调制发射模块后以无线电波形式发射出去，由机器人小车无线接收模块接收命令信息，完成主机的指令，实现决策子系统的意图⋯。图5为无线发射器原理图，图6为无线接收器原理图。v。。士上÷li。微型机器人足球系统的控制软件界面包括视觉初始化部分和决策控制部分，如图7所示，点虚线框内为视觉控制面板，线虚线框内为决策控制面板。视觉控制面板是视觉子系统用来通过人机交互的方式完成初始化任务的界面，包括基本功能按钮、图像显示及辨识结果显示区域、功能选择区域、对象选择及颜色显示区域、测试按钮、辨识测试按钮、图像显示效果调节等；决策控制面板通过人机交互来选择实现各种功能，可以对开球方、左右半场、开球方式及策略进行选择，其中预备按钮是对进行初始化信息的设置，开始按钮则比赛正式开始，停止按钮用于比赛过程停止，归位按钮让己方队员机器人回各自的位置。微型机器人足球系统的控制软件中主要函数弛一张兴国，等：微型机器人足球系统研究无线发射器电路原理图无线数据，．收发器丰无线接收器电路原理图输入单片机3机器人足球系统控制软件界面块一"模一2．2—C=】——一图5出垒望图6图76一HCl29．+5VR5lR5．1k10151816GNDRF17BIM—UHFRXD12RXlllOoV—l