基本信息
- 项目名称：
- SR6小型足球机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- SR6小型机器人是本小组在我校电气与电子工程学院足球机器人项目中，自主研发的新一代小型足球机器人。整车最大水平投影半径178mm，车高147mm，车重约2.2Kg。 整套SR6由车载、视觉、通信、决策系统构成。其中车载系统是小型足球机器人的核心，它由行走、击球、带球、通讯等子模块组成，其功能是与其余系统通信，并执行决策系统的指令。
- 详细介绍：
- SR6型机器人是面向机器人世界足球锦标赛（RoboCup）小型组比赛而研发的，藉此提升本项目小组对于多智能体系统控制、人工智能理论、图像分析与识别等领域的认知与研究水平。SR6机体作为一个标准开发平台，有效的成为现阶段理论研究与工程应用之间结合的纽带。 整套SR6小型足球机器人球队系统，由SR6本体、视觉信号采集、通信、决策制定服务器等五大部分构成。其中SR6型机器人本体是小型组足球机器人系统的核心，它由处理单元、运动模块、控球模块、通讯模块等子模块组成，基本控制流程是：通信模块接收策略服务器发送的命令数据，由处理单元处理后生成机器人本体运动或击球指令，指令数据将驱动机器人执行各种策略命令，以完成比赛既定目标。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- SR6小型机器人由机械子系统、通信子系统、运动控制子系统、中央处理单元等构成。中央处理单元使用ARM7与FPGA构架，直接控制无刷直流电机，内部实现了电压控制和电流控制相结合的混合控制模式，并带有多种保护电路；通信子系统使用先进的抗干扰冗余通信技术。整车最大水平投影直径178mm，车高144mm，底盘四万向轮驱动，可全方位移动，最大直线速度3.2m/s，最大角速度40rad/s。
科学性、先进性
- 研发小型组足球机器人的最终目标是实现机器人的完全独立自主运行，使其作为一个工具，促进人工智能和机器人技术及其相关学科的发展与研究。从2005年SR 1代原型机到现阶段基于新出台RoboCup F180小型组联赛规则的6代机，该机体的设计经历了一次次的自我否定与自我完善。 在电子器件、机械工艺、通信质量、电源管理以及系统运行稳定性方面（详见参赛作品说明文档），有着非常显著的进展与突破。新一代SR6型机器人机械模块采用CNC高精度数控机床生产、DECT与Linx双重无线通信模块、采用UCOS实时操作系统的ARM处理器的运算模块以及最大瞬时输出功率1800W的MOSFET与FPGA联合控制无刷直流电机模块等，SR6型机器人拥有一般足球机器人无法比拟的相应性能。
获奖情况及鉴定结果
- 无。
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 技术入股。
作品可展示的形式
- 实物产品；图纸。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品涉及人工智能、机器人学、计算机、通讯、多传感器与信息融合、视觉与图像处理、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究与技术集成。 本作品基于FPGA直接架构了无刷直流电机控制器，包含PWM产生、硬件PID和硬件编码反馈，调整时间短，电机反应有力；实现了电压控制和电流控制相结合的混合控制模式，实现了在大负载、大升压比情况下的快速可靠升压动作，并带有多种保护电路；使用自动跳频通信方式，克服了赛场复杂电磁环境下的通信障碍，可准确传递与接收无线信号。 该作品涉及的图像处理、路径规划技术在无人机导航、远程森林火险预警、城市交通管理、工业流程控制等方面有着广阔的市场前景；无线数据传输技术也可开创新颖的智能家电物联网、公民身份识别等领域；并且机器人本身将会作为各大高校实验设备，开辟产、学、研结合的新途径，从而带来可观的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 足球机器人系统理念最早源自加拿大不列颠哥伦比亚大学教授Alan K Mackworth（1992）,他在论文中提出训练机器人进行足球比赛的设想。目前，足球机器人已经成为多机器人系统研究的标准平台，同时也是人工智能与机器人学科试验研究的最好载体。足球机器人倡导者提出的目标是：“到2050年，一个全部由自主的拟人型机器人组成的球队按照国际足联规则与当时的世界杯冠军队进行足球比赛，并赢得人机大战的胜利”。 有关足球机器人比赛的国际组织有：机器人世界杯联合会（RoboCup）和国际机器人足球联合会（FIRA），这两个组织每年都举办各种形式的足球机器人世界杯赛，有力促进了这一研究活动的发展。RoboCup涉及到的研究领域包括智能机器人系统，多智能体系统，实时模式识别与行为系统，智能体结构设计，实时规划和推理，三维图形交互，传感器技术。其技术特点与问题有：动态实时系统、分布式合作与协调、真实环境模型、非符号化的环境信息等。 足球机器人技术作为一种良好的智能控制工程应用平台，对机器人的研究已经受到国内外研究者的关注，特别是对于决策层面的研究已经非常普遍，但作为机器人本体而言，其硬件系统的研究并没有得到广泛关注，但硬件系统的重要性却不亚于决策控制层面的作用。只有当良好的机器人本体硬件性能配合上准确的决策能力，才能够促进足球机器人技术的和谐发展。所以本项目着手于控制系统的底层实现，在现阶段对于足球机器人项目在中国的普及与发展，具有一定程度的现实意义。 目前国内对于机器人本体的研发，存在以下部分问题：1）核心控制器普遍采用MCS51系列单片机，其运算能力较低；2）速度检测精确度较低，并且使用单片机内置定时器，其频繁的中断一定程度降低了运动模块控制的实时性；3）通常是速度闭环控制，对速度增益没有进行检测与控制；4）通信模块易受场内嘈杂无线电环境干扰；5）机身机械加工精度差，零件之间配合易出现问题。
