內容簡介
《智慧型足球機器人系統》特色
《智慧型足球機器人系統》是國內第一本全面介紹智慧型足球機器人相關技術及製作的教材。適合作為高校參加智慧型足球機器人競賽的培訓用書和相應課程的教材和參考書。《智慧型足球機器人系統》全面總結了作者8年來對智慧型足球機器人的研究、製作和指導參賽的經驗，反映了本領域目前的最新研究成果。
全書由三部分共15章組成，分別講解了智慧型小型足球機器系統、智慧型自主足球機器人系統的各個子系統及其關鍵技術，並詳細介紹了智慧型足球機器人系統構建的DIY製作技術。
序言
智慧型足球機器人系統誕生於20世紀末，是高科技與體育運動結合的產物，其目標是到2050年前後，在“可比”的條件下，一支智慧型足球機器人比賽隊伍要能戰勝當時的人類世界足球冠軍隊。這是從事智慧型足球機器人事業的科技工作者所面臨的十分艱巨的挑戰。智慧型足球機器人涉及計算機、自動控制、感測與感知融合、無線通信、精密機械和仿生材料等眾多學科的前沿研究與技術融合，包括動態不確定環境中的多主體合作、實時推理一規劃一決策、機器學習和策略獲取等當前人工智慧的熱點問題。智慧型足球機器人系統的研究和開發是培養信息一自動化科技人才的重要手段，也是展示高科技發展的生動視窗和促進科技成果實用化的一個途徑。
自1997年以來，RoboCup機器人世界盃每年舉辦一屆，舉辦地優先考慮足球世界盃、奧運會、歐洲杯或人工智慧國際年會的舉辦國。至今已舉辦了十二屆，產生了很大的國際影響力。2000年，中國科技大學藍鷹隊參加了在澳大利亞墨爾本舉行的機器人世界盃，是我國高校最早參加世界大賽的隊伍。2001年，清華大學風神隊首次參加在美國西雅圖舉行的機器人世界盃，並獲得仿真組冠軍，極大地鼓舞了我國廣大高校的參與熱情，包括浙江大學、國防科技大學、上海大學等均在2001年組隊參加了在雲南昆明舉辦的中國機器人大賽。之後，我國每年舉行一屆機器人大賽，2006年及以後並同時舉辦中國公開賽，接納國外隊伍的參賽。2008年7月，中國蘇州成功舉辦了第12屆RoboCup機器人世界盃，更加擴大了這項活動在我國的影響力。2008年12月，在廣東中山成功舉行了中國機器人大賽暨RoboCup中國公開賽，中國中央電視台進行了為期3天的直播，進一步擴大了它的影響。
目錄
第1章緒論1．1機器人的由來
1．2智慧型足球機器人系統
1．2．1智慧型足球機器人系統的產生與發展
1．2．2歷屆機器人世界盃賽情況
1．2．3機器人世界盃組織機構
1．2．4智慧型足球機器人在中國的發展
1．2．5智慧型足球機器人系統的比賽種類
1．2．6智慧型足球機器人系統的意義
1．2．7智慧型足球機器人系統的技術特點
1．2．8智慧型足球機器人系統技術的套用
1．3智慧型足球機器人系統的組成
1．3．1視覺子系統
1．3．2決策子系統
1．3．3機器人本體子系統
1．3．4通信子系統
1．4智慧型足球機器人系統發展趨勢
1．5本教材的安排
思考題
第一部分智慧型小型足球機器人系統
第2章智慧型小型足球機器人的本體結構
2．1機械子系統
2．1．1機械結構總體要求
2．1．2四輪結構的行走結構
2．1．3擊球、控球及挑球結構
2．1．4小型足球機器人各結構比較
2．1．5小型足球機器人結構安排
2．2運動學模型的建立
2．3控制子系統
2．3．1運動控制流程
2．3．2電機驅動及速度檢測
2．3．3擊球子系統
2．3．4本體感測器紅外測球電路
2．4底層運動控制
2．4．1底層控制器算法
2．4．2採樣周期的選擇
2．4．3運動控制器程式
2．5基本運動軌跡規劃
2．5．1行為控制算法
2．5．2動態目標攔截
2．5．3擊球角度
2．6板載軟體
2．6．1基本思想
2．6．2機器人軟體系統結構
思考題
第3章智慧型小型足球機器人系統的通信與電源子系統
3．1圖像處理計算機與決策計算機之間的通信（Sockets）
3．2裁判盒及其RS-232通信
3．2．1比賽裁判盒
3．2．2串口通信
3．3無線通信系統的組成
3．3．1無線通信系統的類型
3．3．2信號、頻譜與調製
3．3．3智慧型小型足球機器人系統的無線通信電路
3．4板載DSP晶片間的通信
3．5無線區域網路
3．6智慧型小型足球機器人的電源子系統
3．6．1機器人常用電池
3．6．2乾電池
3．6．3鉛酸蓄電池
3．6．4鋰離子/鋰聚合物動力電池
3．6．5鎳鎘/鎳氫電池
3．6．6電池充電方法
思考題
第4章智慧型小型足球機器人系統的實時圖像處理
4．1實時圖像處理概述
4．2圖像顏色特徵提取
4．2．1圖像信息的色彩處理基礎
4．2．2顏色模型
4．2．3圖像的色彩分割
4．3圖像邊緣特徵提取
4．3．1灰度突變點檢測
4．3．2邊緣檢測算法
4．3．3邊緣特徵提取方法
4．4目標識別
4．4．1目標匹配算法
4．4．2目標搜尋策略
4．4．3目標坐標的幾何畸變校正
思考題
第5章智慧型小型足球機器人系統的路徑規劃
5．1路徑規劃典型方法
5．1．1人工勢場法
5．1．2柵格建模法
5．1．3遺傳算法
5．1．4快速隨機樹搜尋
5．2運動姿態控制算法
5．2．1速度分解
5．2．2質心速度的確定
5．2．3旋轉速度的確定
5．3人工勢場路徑規劃方法的具體實現
5．3．1路徑規劃實現結構
5．3．2勢場法的弊端與改進方法
5．3．3“連鎖網路”障礙物的整體規劃方法
思考題
第6章智慧型小型足球機器人系統的綜合決策與機器學習
6．1綜合決策與機器學習概述
6．2綜合決策
6．2．1各策略模式
6．2．2戰術設計
6．3多層增強學習
6．3．1增強學習算法概述
6．3．2Q學習算法
6．3．3雙層增強學習算法
6．4預測控制
6．4．1控制延時問題
6．4．2預測控制方法
6．4．3球的擴展卡爾曼濾波估計
6．4．4人工神經網路機器人跟蹤預測
6．5數據融合的套用
6．5．1決策系統中的多信息數據融合
6．5．2運動的直線校正
6．5．3運動避障
6．5．4運動路徑及“受傷”機器人的智慧型判斷
思考題
第7章智慧型小型足球機器人系統的仿真研究平台
7．1路徑規劃仿真平台
7．1．1平台的搭建
7．1．2多機器人隊形實驗
7．1．3路徑規劃仿真平台的結構
7．2利用OpenGL構建3D仿真平台
7．2．1OpenGL技術簡介
7．2．2仿真平台3D建模
7．3碰撞檢測
7．3．1碰撞檢測技術簡介
7．3．2碰撞檢測在仿真平台中的套用
7．3．3運動的質點與平面的碰撞檢測
7．3．4運動的質點與圓柱面的碰撞檢測
7．3．5碰撞回響
7．4運動建模
7．4．1路徑規劃
7．4．2踢、挑球以及帶球功能仿真
7．5互動式設計
7．5．1場景平移與視點轉換
7．5．2可動對象的選取和互動
7．6仿真平台套用
7．6．1比賽重演以及數據分析
……
第二部分智慧型自主足球機器人系統
第8章智慧型自主足球機器人系統簡介
第9章智慧型中型足球機器人的硬體結構
第10章智慧型中型足球機器人系統的軟體結構
第11章智慧型類人足球機器人仿真平台
第三部分智慧型足球機器人系統的構建
第12章智慧型小型足球機器人系統的構建
第13章智慧型中型足球機器人系統的構建
第14章智慧型類人足球機器人仿真平台的構建
第15章智慧型足球機器人系統發展與套用展望
附錄
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參考文獻
計算機與網際網路技術圖書
| 計算機與網路圖書：力圖從傳播知識與套用層次談計算機與網際網路，從人文角度介紹相關知識與技術，以客觀的態度，獨特的視角，生動的方式，將重要實用的知識、信息、技能、經驗及時奉獻給讀者。 |
