【正文】 動的研究模型和標準的測試平臺。足球機器人研究的目的是研究對未來社會有深遠意義的多機器人（或多智能體）在復雜動態(tài)環(huán)境和多重制約下，完成多任務和多目標所需的實時推理和規(guī)劃技術。足球機器人是智能機器人的一個新領域，集高新技術和體育比賽于一體，是科技理論和實際密切結合的極富生命力的成長點，興起僅僅幾年，便引起各國學者的普遍關注。與機器人象棋比賽不同，足球機器人是人工智能的全面體現(xiàn)，也就是說除了“思維”之外，還包括“感知”與“行動”。因此博奕已經(jīng)不能作為這些研究的載體，必須尋找新的標準問題來考核人工智能技術的發(fā)展。40年代提出了用計算機與人類下棋的目標，1997年IBM的超級計算機“深藍”擊敗了世界冠軍卡斯帕羅夫，是人工智能學科的一個里程碑，實現(xiàn)了研究人員40年的夢想。正是因為它獨特的魅力，才能如此長久地鼓舞人們的熱情，讓你哭、讓你笑，讓你激動、讓你為之瘋狂、讓你欲罷不能……機器人足球則是以足球為載體的前沿高科技研究和高技術對抗，是連接基礎研究與實際應用的中介和橋梁，它廣泛涉及人工智能計算機視覺自動控制、精密儀器、傳感和信息等一系列學科的創(chuàng)新研究，是人工智能和機器人學新的標準問題，其研究成果可廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、軍事信息技術等實際領域，是自動化前沿研究成果的窗口和促進產、學、研結合的新途徑，集中反映出一個國家的高科技水平和綜合國力。2050 年前研制一隊全智能類人型機器人足球隊員，并擊敗世界杯冠軍，這個夢想離我們到底有多遠？國際機器人杯的組織者與愛好者勇敢接受挑戰(zhàn)，義無反顧地向著這個目標努力，但它決不僅是他們的夢想，更是我們大家共同的夢想。s system model, analyze the movement of a robot, developed the system design as ARM microprocessor core. Secondly, the paper focused on soccer robot control system hardware and software design principles, including embedded ARM7 processor to the system as the core structure and position of DC motor control module design. Papers to the core of the device selection, the unit circuit design, control theory and control algorithms have carried out a detailed description.Key words: RoboCup；ARM；nRF2401；PID； Three round omnidirectional robot motion control；目 錄第1章 緒論 2 引言 2 足球機器人的研究背景 2 研究背景 2 研究意義 4 RoboCup簡介 5 足球機器人的發(fā)展狀況 5 足球機器人的發(fā)展前景 6第2章 足球機器人系統(tǒng)結構 7 引言 7 設計目標 7 足球機器人系統(tǒng)結構 7 機器人小車系統(tǒng) 8 視覺子系統(tǒng) 9 無線通訊系統(tǒng) 9 決策子系統(tǒng) 10 足球機器人系統(tǒng)的工作模式 10 本論文的研究工作 11第3章 足球機器人的機構設計 12 引言 12 機構設計概況 12 運動機構設計概況 12 球處理機構設計概況 12 設計目標 13 運動機構的分析與設計 13 電機的選擇和整體結構 13 輪子設計思想 14 輪子布局 15 球處理機構的分析與設計 16 帶球機構 16 擊球機構 17 挑球機構 18第4章 足球機器人的電路系統(tǒng)分析與設計 19 引言 19 主芯片介紹及選擇 19 主芯片性能 22 最小系統(tǒng) 22 電路系統(tǒng)總述 24 各個執(zhí)行機構的驅動和控制電路 25 運動機構控制電路及其原理 25 速度檢測電路及其原理 28 通訊系統(tǒng) 30 串口通訊電路 30 人機交互電路 30 無線通訊電路 31第5章 足球機器人的控制實現(xiàn)及基本動作 35 引言 35 足球機器人的控制實現(xiàn) 35 坐標系的確定 35 車型機器人的數(shù)學描述 36 足球機器人的底層運動控制 38 PID控制原理 38 PID增量式算法 39 PID參數(shù)的整定原則 41 PID參數(shù)整定的一些經(jīng)驗和方法 41 足球機器人的行為 41 跑位(Position) 41 踢球(Kick) 42 特殊功能動作 42第6章 系統(tǒng)軟件設計 43 引言 43 軟件設計基本思想 43 主程序設計 44 通信子程序設計 44 中斷服務程序 44 PI子程序設計 45第7章 總結 47第8章 參考文獻 48第9章 致謝 49第10章 附錄 50 硬件電路圖 50 主要元器件清單 53 實物照片 54 部分源程序清單 55第1章 緒論 引言機器人足球最早是由加拿大大不列顛哥倫比亞大學教授Alan Mackworth在1992年的一次國際人工智能會議上首次提出的，他的目的是通過機器人足球比賽，為人工智能和智能機器人學科的發(fā)展提供一個具有標志性和挑戰(zhàn)性的課題。s embedded system. The paper main research work is specifically as follows: First, the bottom of the soccer robot control system design requirements, pleted the robot soccer RoboCuP small group –three round omnidirectional actuation robot39。s promotion performance, the simplified design, the extended function and application transplant39。 The paper has analyzed present domestic and foreign regarding the soccer robot control system39。s implementing agency, its performance quality immediate influence overall system39。論文對核心器件的選型，單元電路的設計，控制原理以及控制算法都進行了詳盡的說明。建立了三輪全向移動機器人的系統(tǒng)模型，分析了機器人的運動特性，制定了以ARM微處理器為核心的系統(tǒng)設計方案。機器人小車子媳統(tǒng)是整個系統(tǒng)的執(zhí)行機構，它的性能好壞直接由車載嵌入式系統(tǒng)決定，論文分析了目前國內外對于足球機器人控制系統(tǒng)的研究情況，從系統(tǒng)的提升性能、簡化設計、擴展功能和應用移植的角度出發(fā)，嘗試使用嵌入式系統(tǒng)設計理論設計了基于ARM微處理器的車載嵌入式系統(tǒng)。是研究多智能體系統(tǒng)和分布式人工智能理論的良好實驗平臺。江 西 理 工 大 學本 科 畢 業(yè) 設 計（論文）題 目：基于ARM的ROBOCUP足球機器人學 院：機電工程學院專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：摘 要機器人足球比賽是近時年在國際上迅速興起的一種高技術對抗競賽。主要涉及到微機械、機器人學、多傳感器信息融合、通信、圖像處理、機電一體化、計算機技術、對策與決策、智能控制和人工生命等多個相關領域。足球機器人系統(tǒng)分為通訊子系統(tǒng)，決策子系統(tǒng)，視覺子系統(tǒng)，和機器人小車子系統(tǒng)四個部分。論文的主要研究工作具體如下:首先，分析了足球機器人底層控制系統(tǒng)的設計要求，完成了RoboCuP小型組足球機器人—三輪全向驅動機器人的運動控制算法的設計。其次，論文重點闡述了足球機器人控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計原理，主要包括以ARM7嵌入式處理器為核心的系統(tǒng)組成結構和直流電機控制模塊的設計。關鍵詞:RoboCup；ARM；nRF2401；PID；三輪全向機器人運動控制； AbstractRobot Soccer is a hightech petition which rise rapidly in the last decade. It mainly related to micromachinery, robotics, multisensor data fusion, munications, image processing, electromechanical integration, puter technology, countermeasures and decisionmaking, artificial intelligent control, and other related fields. It is a good experimental platform to study multiagent systems and distributed artificial intelligence theory.The soccer robot assembly system divides into four parts: the munication subsystem, the policymaking subsystem, the visual subsystem, and robot car subsystem. The robot car subsystem is overall system39。s performance。s research situation, from system39。s angle embarking, the attempt used the embedded system design theory to design based on the ARM microprocessor39。s motion control algorithm design. Established three round omnidirectional motion robot39。此想法一經(jīng)提出，便得到了各國科學家的普遍贊同和積極響應，國際上許多著名的研究機構和組織開始開展研究，將其付諸實現(xiàn)并不斷推動其發(fā)展。足球運動作為一項體育競技項目，完美地體現(xiàn)著人類追求配合、協(xié)作、體能、競爭……揭示著人類對于美的追求。 足球機器人的研究背景 研究背景在人工智能發(fā)展的歷史上，博奕曾經(jīng)作為典型問題極大的推動了人工智能的發(fā)展。隨著信息技術的飛速發(fā)展，多機器人的應用需求不斷的增加，多主體動態(tài)不可預測環(huán)境中的問題求解已成為信息自動化領域基礎研究和應用研究的重大挑戰(zhàn)性課題。而足球機器人為此提供了一個典型的應用和測試平臺。它涉及的學科也更廣泛。足球機器人系統(tǒng)是多個機器人活動在一個實時、噪聲以及對抗性的復雜環(huán)境下，通過協(xié)作、配合朝向一個共同的目標（或完成復雜任務）。所以，一個新興的領域足球機器人領域已逐漸形成，它是一個多學科交叉領域，包括：智能機器人系統(tǒng)、多智能體系統(tǒng)、實時圖像處理與模式識別、智能體結構設計、實時規(guī)劃和推理、移動機器人技術、機器傳動與驅動控制、傳感器與數(shù)據(jù)融合和無線通訊等。首次提出用機器人進行足球比賽，是Alan Mackworth(University of British Columbia,Canada )于1992年在“On Seeing Robots”一文中提出的。他們普遍認為讓機器人踢足球是機器人與人工智能領域最具挑戰(zhàn)性的研究課題。韓國學者金鐘煥于1996年開始主辦微型機器人足球比賽；日本學者北田宏明提出了機器人世界杯足球賽，并在1997年得以實施。目前已有30余個國家的近百個學校與科研院所是其成員單位，到目前為止已經(jīng)成功舉行了八屆機器人足球比賽；之所以得到迅速的發(fā)展，主要是MiroSot中所包含的技術含量以及它對相關產業(yè)的推動作用。在此之前，日本的國家電子技術實驗室（ETL）研制了用于機器人足球仿真比賽的軟件平臺，而日本大坂大學和美國卡內基梅隆大學的學者也都率先開發(fā)了足球機器人。1997年，日本本田技研公司成功的研制了雙足行走機器人，這一重大突破引起了全世界的關注。通過機器人足球賽，將在大腦的思維方面進行重點的研究。相信在不久的將來具有人體體型的以及思考能力的類人機器人一定會出現(xiàn)在足球場上。 研究意義機器人足球是人工智能和機器人學新的標準問題，是連接基礎研究與實際應用的中介和橋梁，是展示信息自動化前沿研究成果的窗口和促進產、學、研結合的新途徑。過去50年中人工智能研究的主要問題是“單主體靜態(tài)可預測環(huán)境中的問題求解”，其標準實驗平臺是國際象棋人一機對抗賽。足球比賽是一個動態(tài)實時的過程，賽場情況變化萬千，存在著大量的不確定性，需要運動員相互協(xié)作，自主地對賽場上的情況迅速做出反應。因此，機器人足球可以作為人工智能研究和機器人學的標準問題。這些智能體以及相關的人構成了多智能體系統(tǒng)。這些都是人工智能的主攻方向。為了改變這種現(xiàn)狀，不僅需要各種類型研究工作的大量積累，而且必須采取必要的手段，在基礎研究與實際背景之間尋找恰當?shù)闹薪楹蜆蛄骸Ｔ谶@個意義下，機器人足球可以作為連接基礎研究與實際應用技術的橋梁。與傳統(tǒng)的知識傳授和技能培養(yǎng)為目標的課程不同，足球機器人及球隊的研制具有實踐性強、探索性強和綜合性強的特點，有利于迅速接觸前沿研究，并促進學生的創(chuàng)新能力和專業(yè)素質的提高。 RoboCup簡介國際RoboCup聯(lián)合會是世界上規(guī)模最大的、占主導地位的機器人足球國際組織，總部設在瑞士，現(xiàn)有成員國近40個。