【正文】 r Nagy NearOptimal Dynamic Trajectory Generation and Control of an Omni directional Vehicle,《the International Journal of Robotics Research》，2002.[22]. 劉金琨編《先進PID控制MATLAB仿真》，北京：電子工業(yè)出版社，2003.[23]. 師黎、孔金生編《反饋控制系統(tǒng)導(dǎo)論》，科學(xué)出版社，2005.[24]. Balk, D. and Mason, M. Time “Time Optimal Trajectories for Bounded Velocity Differential Drive Robots”，《Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation 》2000年第3期.[25]. Brian Merritt .PWM DC Motor Control Using Timer A of the MSP430 [M] Texas Instruments Incorporated 2003.附錄一 英文科技文獻翻譯英文原文： ROBOT CONTROL SYSTEMRobot is a type of mechantronics equipment which synthesizes the last research achievement of engine and precision engine, microelectronics and puter, automation control and drive, sensor and message dispose and artificial intelligence and so on. With the development of economic and the demand for automation control, robot technology is developed quickly and all types of the robots products are e into being. The practicality use of robot products not only solves the problems which are difficult to operate for human being, but also advances the industrial automation program. At present, the research and development of robot involves several kinds of technology and the robot system configuration is so plex that the cost at large is high which to a certain extent limit the robot abroad use. To development economic practicality and high reliability robot system will be value to robot social application and economy development.With the rapid progress with the contro。參考文獻[1]. 張培仁、張志堅、鄭旭東、張華賓編《基于16/32位DSP機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與分析》，清華大學(xué)出版社，2006.[2]. 余永權(quán)、汪明慧、黃英編《單片機在控制系統(tǒng)的應(yīng)用》，電子工業(yè)出版社，2003.[3]. RoboCup日本委員會的公開網(wǎng)址：[4].【日】船倉一郎、土屋、堯、镼桂太郎著《機器人控制電子學(xué)》，科學(xué)出版社，2003.[5]. NPO RoboCup日本委員會主編【日】高橋友一、秋田純一、渡邊正人著《小型機器人的基礎(chǔ)技術(shù)與制作》，科學(xué)出版社，2003. [6]. 高大志、張春暉、徐心和，“機器人足球智能機器人的新領(lǐng)域”，《機器人》，1998.[7]. 譚民、徐德、侯增廣、王碩、曹志強編著《先進機器人控制》，高等教育出版社，2007年5月.[8]. 張雄偉，曹鐵勇等《DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用》電子工業(yè)出版社，2001.[9]. Dallas ，TMS320LF/LC24OxA DSP Controllers Reference Guide：System and Peripherals，Texas Instruments, January 2001.[10]. 譚民、王碩、曹志強編《多機器人系統(tǒng)》，高等教育出版社，2005年4月.[11]. 吳守篇,藏英杰等《電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術(shù)》，機械工業(yè)出版社，1995年1月.[12]. 章云 、謝莉萍、 熊紅艷編《DSP控制器及其應(yīng)用機》,機械工業(yè)出版社2001.[13]. 4AM11 data sheet，.[14]. ADXL202 data sheet,.[15]. 劉豹等著《現(xiàn)代控制理論》，機械工業(yè)出版社1992.[16]. Faiz,N and Agrawal, ， Trajectory Planning of robots with dynamics and inequalities ，《Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation 》, 2000年第4期.[17]. 李嗣福等編《計算機控制基礎(chǔ)》，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2001.[18]．霍偉編著《機器人動力學(xué)與控制》高等教育出版社，2005年1月.[19]. 張翮，熊蓉，褚健等《一種全方位移動機器人的運動分析與控制實現(xiàn)》，浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2004.[20].【美】《PIC微控制器應(yīng)用》，科學(xué)出版社，2005.[21]. Tama39。機器人足球既是一種前沿研究的競爭和高技術(shù)對抗活動，又具有與足球類似的娛樂性、觀賞性和刺激性。機器人足球賽有利于將人工智能研究與實踐結(jié)合起來，檢驗新思想、新技術(shù)，促進相關(guān)科技發(fā)展。因此，在國際人工智能領(lǐng)域，機器人足球被越來越多的人認為是未來50年研究的一個標(biāo)準(zhǔn)問題，正如國際象棋人機對抗賽被認為是過去50年研究的一個標(biāo)準(zhǔn)問題一樣。仿真機器人足球賽在標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺上進行，平臺設(shè)計充分體現(xiàn)了控制、通訊、傳感等方面的實際限制。事實上，關(guān)于足球機器人的研究在國內(nèi)外還是方興未艾，有著廣闊的研究前景。 對今后工作的展望由于本人的時間、精力和學(xué)識有限，論文也只能從應(yīng)用的角度，來探討足球機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計。為此，根據(jù)上面的推理模型。在此結(jié)構(gòu)中，底層的執(zhí)行級用于與控制對象和環(huán)境交互；最高層用于組織管理，中間層連接上下兩層，進行操作行為和協(xié)調(diào)。一般來說，位于高層的模塊負責(zé)復(fù)雜的判斷和推理操作，其智能化程度較高，而較低層次的模塊用于與外界交互，其智能化程度較低。目前，構(gòu)造足球機器人系統(tǒng)的體系框架主要有以下三種方法：。足球機器人決策系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)就是根據(jù)此推理過程設(shè)計的。在輪速計算上，應(yīng)該充分考慮機器人的機械特性和平臺特性，同時輪速的計算也涉及足球機器人的底層運動控制方法的選擇。機器人的路徑規(guī)劃方法很多，如人工勢場法、中垂線法、遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。每個戰(zhàn)術(shù)動作的完成，需要調(diào)用多個技術(shù)動作，如一傳一射、二過一等。這些動作為機器人的個人動作，可以由基本動作支持完成?；緞幼靼ǖ蕉c(直線運動和弧線運動)、轉(zhuǎn)角(原地轉(zhuǎn)動和邊轉(zhuǎn)邊走)、按照指定方向運動等。守門員應(yīng)能根據(jù)球的運動狀態(tài)預(yù)測出球的運動趨勢，并能迅速移動到指定點將球撲出，確保大門安全。被分配任務(wù)和指定目標(biāo)位置的機器人要求能夠快速地到其活動區(qū)域。視覺信息角色分配輸入信息預(yù)處理決策庫動作選擇 足球機器人角色分配示意圖 第四步：目標(biāo)位置確定及動作選擇 這一步是賽場戰(zhàn)術(shù)的前提。如：球在對方半場，我方機器人控球，則離球近的機器人為主攻，另一個機器人為協(xié)攻；球在我方半場，對方機器人控球，則我方離球近的機器人為主防，另一個機器人為協(xié)防；等等。如果在我方半場，對方控球，則采取防守策略；如果在對方半場，我方控球，則采取進攻策略等等。下面重點闡述各推理的內(nèi)容和算法：第一步：輸入信息預(yù)處理其內(nèi)容包括：與時刻前的輸入矩陣進行比較，以計算出各實體（雙方機器人和足球）的線速度和角速度；計算各實體的相對距離。 左右輪速確定。 目標(biāo)位置確定；216。216。216。推理模型在足球機器人決策系統(tǒng)設(shè)計中占有很重要的地位，為足球機器人決策系統(tǒng)設(shè)計的提供整體思路上的指導(dǎo)。如果說決策子系統(tǒng)充當(dāng)?shù)氖墙叹殕T的職責(zé)，那么對于機器人足球而言，教練員是個盲人，他不是用眼睛看到比賽場景，反映到大腦進行形象思維，而是根據(jù)隊員在比賽場上的位姿和球位置的精確數(shù)據(jù)對比賽場上的形勢進行分析，所以更多的是依靠邏輯思維來完成推理過程。教練員也是一個盲人，他要靠一個明眼人來“觀敵掠陣”，每時每刻告訴他敵我雙方運動員及球的位置，然后做出判斷與決策，指揮盲人運動員行動。由于比賽過程中人不直接參與，而機器人的眼、腦、腿又是相對分離的，這時的比賽過程就猶如三個盲人在場上踢球。因為球場小，攻守態(tài)勢一目了然，球員少，動作簡單，隊形變化與戰(zhàn)術(shù)構(gòu)成也都相對簡單，大不了就是一場三人足球賽。在攻防轉(zhuǎn)換的期間，機器人動作需要多次變動，除了機器人的體能被大量消耗外，多機器人之間合作和協(xié)調(diào)也會出現(xiàn)一些問題。3. 人自為戰(zhàn)法：在持球者確定后分兩種情況決定下一步的策略：—是，如果持球者成功控球，此時球隊為進攻方，可確定球隊的進攻策略；二是持球者控球失敗，此時由進攻方轉(zhuǎn)為防守方。該方法可以很好的判斷出小球的控制權(quán)，但是它卻增加了策略的運行計算時間。若小球是移動的，則在控制區(qū)域內(nèi)引入時間約束，此時，根據(jù)小球進入和離開控制區(qū)域的時間、球的路徑是否包括在時間約束的區(qū)域內(nèi)、并持續(xù)了某一有限長度時間，來判斷選手是否真正地控制球?？煽貐^(qū)域指一個選手能優(yōu)于其他選手達到的所有區(qū)域。但是，由于每個機器人的角色固定，使得球隊的戰(zhàn)略決策顯得有些死板，特別是基于區(qū)域的角色分配方法，由于每個機器人被安置在固定區(qū)域中，機器人在本區(qū)域中盡忠職守，不越“雷池”半步，即使小球處于自由狀態(tài)，但只要小球不在本區(qū)域中，機器人也不會去組織進攻?；趨^(qū)域的角色分配就是將機器人的比賽場地劃分為一些區(qū)域，在不同的區(qū)域中，每個機器人的優(yōu)先級不同，具有最高優(yōu)先級的機器人有權(quán)選擇動作，而其它機器人的動作要配合最高優(yōu)先級機器人，以避免機器人之間的沖突。1. 角色分配法：角色分配法又分為基于現(xiàn)場情況的角色分配和基于區(qū)域的角色分配。全局控制器內(nèi)部采用分層結(jié)構(gòu)，控制流程是從上至下的，數(shù)據(jù)流是單向的，執(zhí)行過程流暢高效。為此本文仍以集中式的決策結(jié)構(gòu)來研究機器人足球系統(tǒng)相關(guān)問題。 設(shè)法使得系統(tǒng)有自組織自學(xué)習(xí)的功能。 可多路選擇，使系統(tǒng)操作具有較大的靈活性(開球方式、本隊策略等)。 開放式結(jié)構(gòu)，具有良好的可擴展性。 程序設(shè)計要結(jié)構(gòu)化、層次化、模塊化。 使系統(tǒng)具有一定的冗余度，提高容錯性。 保證系統(tǒng)功能實現(xiàn)，提高系統(tǒng)魯棒性和可控性。 決策系統(tǒng)設(shè)計要兼顧實時性和精確性。u 經(jīng)驗要逐漸的積累，知識要逐漸豐富，策略在逐步發(fā)展。上下層的區(qū)別與關(guān)系:上層進行決策對策為下層提供任務(wù)規(guī)劃和目標(biāo)點設(shè)定，下層是具體任務(wù)實現(xiàn)。u 體現(xiàn)了智能控制系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu):上層智能決策——隊形、角色、動作選擇。 決策子系統(tǒng)的特點足球機器人決策系統(tǒng)具有如下特點:u f是非常復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化的函數(shù)關(guān)系，體現(xiàn)教練員、運動員的決策過程，顯然解不唯一。決策子系統(tǒng)的輸入是場上足球機器人與球的位姿信息和比賽統(tǒng)計信息，輸出為我方隊員運動速度的給定值。決策系統(tǒng)的輸出量用來指揮本方球員的行動，它由34的矩陣組成：其中第一行向量分別表示我方機器人R1的左右輪速度和左右輪的位移量，第二行向量分別表示我方機器人R2的左右輪速度和左右輪的位移量，第三行向量分別表示我方機器人R3的左右輪速度和左右輪的位移量。視覺系統(tǒng)辨識數(shù)據(jù)微型足球機器人決策系統(tǒng)人機界面設(shè)定機器人左右輪速度設(shè)定辨識數(shù)據(jù)，決策系統(tǒng)是一個知識型系統(tǒng)，有如下關(guān)系:O=f (I)其中，I矩陣是視覺輸出的數(shù)據(jù)，為場上物體的位姿，O矩陣是決策輸出數(shù)據(jù)，為我方機器人的左右輪速設(shè)定，n為我方機器人的數(shù)目。如何將教練員的決策思維過程形式化、規(guī)范化，并用計算機程序表現(xiàn)出來，這屬于知識工程的范疇，嶄新的前沿領(lǐng)域。人類對球場信息的處理通常是在模糊概念上，如:遠、近、快、慢、有利、無利??，用自然語言進行推理、決斷。: R1～R3為我方機器人在左半場，向右進攻，人類教練員會立即看出R1隊員進攻位置比 反映比賽瞬間態(tài)勢的示意圖較好，應(yīng)該進行射門。足球機器人賽場上，決策者也應(yīng)該根據(jù)不同的球隊采取不同的策略，對于錯綜復(fù)雜的球場形勢，運用靈活的策略。足球機器人的決策系統(tǒng)扮演著教練員和運動員的職責(zé)。決策子系統(tǒng)的任務(wù)就是如何根據(jù)這些信息，經(jīng)過決策處理，得出各個機器人的運動控制命令，提高無線通信子系統(tǒng)發(fā)送給各個機器人。第五章　中型足球機器人決策子系統(tǒng)分析 與設(shè)計 決策子系統(tǒng)分析 決策子系統(tǒng)的任務(wù)在機器人足球比賽系統(tǒng)中，決策子系統(tǒng)上接視覺子系統(tǒng)，下接通信子系統(tǒng)，它是整個系統(tǒng)的中心樞紐。平動的速度如何分配到三個驅(qū)動輪上這個問題在上一小節(jié)已經(jīng)討論過，這里只要根據(jù)小車走圓弧的速度V求出小車自轉(zhuǎn)的角速度，再疊加上平動的速度就可以得到機器人小車運動軌跡為這種圓弧是三個驅(qū)動輪的速度與時間的函數(shù)。將（425）、(426)帶入到（416）、（417）、（418）可得