基于全局视觉与遥控协同控制的足球机器人对抗赛系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及人工智能系统领域，尤其是一种基于全局视觉与遥控协同控制的足球机器人对抗赛系统。
【背景技术】
[0002]机器人足球比赛兴起于90年代，它是自动化及机器人领域最具有前瞻性的研宄之一。国际上最具影响的机器人足球赛主要是FIRA和RoboCup两大世界杯机器人足球赛，这两大比赛都有严格的比赛规则，融趣味性、观赏性、科普性为一体，为更多大学生参与国际性的科技活动提供了良好的平台。
[0003]近年来，国内关于足球机器人的研宄发展也较快，尤其是FIRA的Mirosot机器人组，基本已经从大学组开始蔓延到到高中组。而随着人们对科技素养的重视，各个中小学也逐渐重视各自的学生在这方面的能力培养，因此我们准备在中小学生中也推出这样一个平台供大家相互交流学习。
[0004]但是考虑到中小学生的知识结构特点，很明显原来的半自助足球机器人系统相对而言有着可操作性太弱，参与度不高的弊端。而且传统的基于文本和符号的编程语言，让中小学生理解起来异常困难。而图形化编程作为一种自然的编程方式，是中小学生编程的一种可行途径。它将各种编程的概念转化为显示在屏幕上的各种图形，只需按照形象化的规则拼接各种图形块，就可以完成编程的过程。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:根据中小学生的特点和知识结构，提供一种基于全局视觉与遥控协同控制的足球机器人对抗赛系统。
[0006]本发明所采用的技术方案为:一种基于全局视觉与遥控协同控制的足球机器人对抗赛系统，包括全局视觉子系统、智能决策子系统、USB无线通讯装置、数字图像采集装置、计算机以及机器人小车；所述的全局视觉子系统通过图像采集装置将场地上的图像信息按帧传递给计算机；获得机器人的位姿信息和球的位置信息后传递给智能决策子系统；所述的智能决策子系统根据全局视觉系统获得的信息，通过专家系统判断场上攻守态势，自动分配机器人角色任务，并转换为每个机器人小车的左右轮速的命令值；所述的USB无线通讯装置接收到智能决策子系统发射的轮速命令值后，通过发射模块将该轮速命令值分别发送给场上的对应机器人以控制其运动。
[0007]本发明所述的全局视觉子系统包括赛前准备和比赛时实时采集两部分；所述的赛前准备部分通过USB数字摄像头采集到的图像对比赛场地进行标定以达到矫正场地的效果以及对机器人小车进行采色以达到识别小车的效果。
[0008]本发明所述的智能决策子系统包括赛前策略调控模块和比赛时调用专家系统两部分；所述的智能决策子系统将所有与策略调试相关的动作都集中在策略调试面板上，且加入了资源数据库，并且采用图像化编程与代码编程的相结合。
[0009]本发明所述的USB无线通讯装置包括USB无线通讯模块和遥控手柄；所述的遥控手柄无线遥控己方的任意一辆小车运动，并且遥控命令的优先级大于专家系统发出的命令。
[0010]开始比赛后，视觉系统通过全局视觉的图像采集装置将场地上的图像信息按帧传递给计算机，图像处理系统运用算法获得机器人的位姿信息和球的位置信息，然后传递给决策系统；决策系统根据视觉系统获得的信息，通过专家系统判断场上攻守态势，自动分配机器人角色任务，并转换为每个机器人小车的左右轮速的命令值；无线通信系统再通过发射模块将该轮速命令值分别发送给场上的对应机器人以控制其运动。在此基础上，参赛者还可以通过提供的手柄无线遥控己方的任意一辆小车运动，并且遥控命令的优先级大于专家系统发出的命令。
[0011]本发明的有益效果是:将调试时的所有操作都集中在控制面板上，采用了图形化编程与普通编程相结合的方法，增强了其可操作性，方便中小学生理解整套系统。遥控手柄的加入，实现了专家系统与人脑协同控制机器人小车运动的效果，既增加了参赛者的参与性，调动其积极性，还提高了比赛的观赏性。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]图1是本发明的系统结构框图；
[0014]图2是本发明的控制流程图。
【具体实施方式】
[0015]现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0016]如图1所示，系统在硬件设备方面包括机器人小车、数字图像采集装置、计算机、USB无线发射装置和遥控装置。从功能上分，包括全局视觉、智能决策、USB无线通讯及机器人小车4个子系统。其中，在视觉子系统和决策子系统中，还加入了各种资源数据库，如皮肤库(可用于设置操作界面皮肤)、色标数据库(含有各个色块的范围)、基础图形库(用于划分区域的图形化程序块)、角色库(含有角色的编号和图形化程序块)、机器人动作库(含有机器人动作的图形化程序块和用于编程的程序)和作品库(用于存储已完成的作品)等。
[0017]系统可通过基于全局视觉的专家系统全自主控制机器人按照执行角色相应的轨迹运动。在此基础上，参赛者还可以通过提供的手柄无线遥控己方的任意一辆小车运动(同一时刻只能控制一辆)，并且遥控命令的优先级大于专家系统发出的命令。
[0018]全局视觉子系统:此子系统可分为赛前准备和比赛时实时采集两部分。赛前准备时，需要参赛者通过USB数字摄像头采集到的图像对比赛场地进行标定以达到矫正场地的效果以及对机器人小车进行采色以达到识别小车的效果。比赛时，全局视觉系统通过图像采集装置将场地上的图像信息按帧传递给计算机(由于系统实时性要求比较高，要求图像识别速率达75帧/秒以上)，图像处理程序运用一定的算法获得机器人的位姿信息和球的位置信息，然后传递给智能决策系统。
[0019]智能决策子系统:此子系统可分为赛前策略调控模块和比赛时调用专家系统两部分。考虑到中小学生的知识结构特点，系统将所有与策略调试相关的动作都集中在策略调试面板上，且加入了资源数据库，采用图像化编程与代码编程的相结合的方法。比赛时，智能决策系统根据全局视觉系统获得的信息，通过专家系统判断场上攻守态势，自动分配机器人角色任务，并转换为每个机器人小车的左右轮速的命令值。
[0020]USB无线通讯系统:此子系统可分为计算机通讯和遥控通讯两部分，硬件上包括USB无线通讯模块和遥控手柄。计算机通讯即指USB无线通信装置接收到智能决策系统发射的轮速命令值后，通过发射模块将该轮速命令值分别发送给场上的对应机器人以控制其运动。遥控通讯即指通过提供的遥控手柄无线遥控己方的任意一辆小车运动(同一时刻只能控制一辆)，并且遥控命令的优先级大于专家系统发出的命令。
[0021]机器人小车:为全金属结构，采用工业伺服电机，可拆卸性强，操作者可通过组装机器人来了解一些机械设计及工业电机的基本知识、熟悉机器人结构，提高动手能力；且系统提