基于多传感器数据融合的全自主足球机器人全局地图创建

摘要

智能机器人正成为继工业机器人后的另一发展热点，作为智能机器人研究的载体，足球机器人的研究现状一定程度上代表并顺应着机器人智能化的发展方向。全自主足球机器人作为足球机器人研究的较高级形态，其对未知环境感知能力以及对在环境感知过程中出现的不确定性的处理能力，代表着机器人在同时定位和地图创建方面技术水平的高低，也是衡量足球机器人智能化程度高低的重要标志。 本论文以RoboCup中型组足球比赛系统为具体研究对象，设计了一个由比赛球队中各机器人自带的所有传感器、机器人上位机、教练机及相关程序组成的多传感器数据融合子系统，使比赛系统具有全局地图构建能力。 全文的主要内容安排如下： 1.介绍了机器人足球比赛研究和数据融合技术研究的意义，并介绍了机器人足球和多传感器数据融合技术在国内外的发展现状及发展趋势； 2.介绍了整个RoboCup中型组比赛系统的体系结构和工作原理，并对整个比赛系统中的视觉子系统、无线通讯子系统、数据融合子系统、决策子系统和运动控制等五个子系统分别作了简要的介绍； 3.详细阐述多传感器数据融合子系统的设计过程，首先分析数据融合子系统的设计要求，然后分别详细讨论了子系统中传感器的选型、融合结构的选择、融合子系统中的数据传输，并在最后就如何实现对子系统中各机器人各传感器的状态进行监控的问题作了研究和介绍。 4.结合多传感器数据融合子系统在RoboCup中型组去求比赛中的应用特点，介绍足球比赛环境的地图表示方法，并对多传感器数据融合子系统在机器人进行自定位、局部地图构建以及比赛系统的全局地图构建时涉及的算法进行了研究和探讨。最后，对算法的在比赛系统中的实际应用进行了实验，实验结果证明了基于数据融合的方法对全局地图创建的有效性。 在论文的最后对全文进行了总结，说明研究的创新点及主要研究成果，同时指出自己的不足和有待进一步研究的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2机器人足球研究和比赛的意义

1.3机器人足球的国内外研究现状及发展趋势

1.4数据融合技术国内外研究现状及发展趋势

1.5本文的主要内容和章节安排

1.5.1本文的主要内容

1.5.2本文的章节安排

第二章 RoboCup中型组机器人足球比赛系统概述

2.1引言

2.2中型组机器人足球比赛系统的组成和工作原理

2.3中型组机器人足球比赛系统中的各子系统简介

2.3.1视觉子系统

2.3.2通讯子系统

2.3.3决策子系统

2.3.4运动控制子系统

2.4多传感器数据融合子系统

2.5本章小结

第三章中型组机器人足球比赛系统多传感器数据融合子系统的设计

3.1引言

3.2多传感器数据融合子系统的设计要求

3.3多传感器数据融合子系统设计

3.3.1融合结构设计

3.3.2传感器选型

3.3.3数据传输设计

3.3.4状态监控平台设计

3.4本章小结

第四章基于多传感器数据融合的全自主足球机器人全局地图创建

4.1引言

4.2足球机器人地图的表示方法

4.3单个机器人自定位及局部地图创建

4.3.1基于多传感器数据融合的机器人自定位

4.3.2基于多传感器数据融合的机器人局部地图创建

4.4全局地图创建

4.4.1基于可信度补偿法的数据融合全局地图创建

4.4.2基于聚类分析算法的全局地图创建

4.5实验及结果分析

4.6本章小结

总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢