机器人足球比赛系统是多机器人组成的分布式系统,是一个多学科多领域系统的集成,其目的在于促进分布式人工智能和机器人领域及其各相关学科的发展。机器人足球比赛主要解决分散存在的多智能体,在复杂的动态环境下,通过相互通信和协作,以实时方式进行的知识处理问题。 全自主机器人足球比赛系统是典型的分布式多智能体系统。每个机器人由独立的环境感知子系统、无线通信子系统、行为决策子系统及运动控制子系统组成。并且通过无线通信交换信息实现多机器人之间的协作。因此,研究和开发全自主机器人足球系统是最具挑战的一个研究项目,具有很高的理论研究价值和实际应用价值。 本文主要研究机器人足球比赛系统的无线通信子系统,以及自主足球机器人的环境感知子系统。主要研究内容如下: (1)半自主机器人足球比赛系统通信子系统的设计与实现。分析了半自主足球机器人通信子系统的设计要求;从系统的干扰源分析入手,提出了高可靠、高数率、高性价比、可编程选频的系统设计方法;实现了单工广播式频率可选的无线数据通信系统。实验证明,它可以满足半自主机器人足球系统对通讯子系统的设计要求。 (2)全自主机器人足球比赛系统通信子系统的设计与实现。研究了多机器人通信的多径干扰问题;采用基于CSMA/CA的无线局域网,避免传输媒介访问时的冲突产生;建立了基于C/S模式的对话管理,实现了系统内各机器人之间的点到点和广播式的对话方式,以及可靠的对话连接;为多机器人系统的协作问题求解和信息共享提出了一套可操作的对话协议。该协议提供“队长ID机制”和“应答机制”,实现队长的动态变更并保证可靠的命令下达与系统自恢复。实验证明,它可以满足自主机器人足球比赛系统对信息实时交互的需要。 (3)基于单目视觉的全自主足球机器人几何自定位。这种自定位方法在已经由视觉识别出了场地色标信息的前提下,标定摄像机的内部参数。并且通过单目视觉测量场地特征点与机器人之间的距离,用几何的方法实现全自主足球机器人的自定位。对可能引起误差的因素进行了较为详细的分析,并