文章编号:100220446(2005)0520431205
集控式足球机器人决策与控制系统设计与开发3
薛方正1,徐心和2,冯挺2
(1.重庆大学自动化学院,重庆 400044; 2.东北大学人工智能与机器人研究所,辽宁沈阳 110004)
摘 要:构建了由视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统、机器人小车子系统和总控子系统组成的集控式足球机器人系统.总结了具有集中视觉、决策与控制的集控式足球机器人系统的控制问题.设计了基于分层递阶控制结构的足球机器人决策子系统.小车控制器构成“无脑”的执行器,运动控制器中集成了各种各样的动作函数,组织层则融合了不同的决策方案.长期的开发实践和实战成绩都表明,该系统具有良好的结构和优异的性能.
关键词:机器人足球;决策;分层递阶控制;推理模型;反应式策略
中图分类号: TP24 文献标识码: B
D esi gn and D evelopm en t of the D ec isi on2mak i n g and
Con trol Syste m of Cen tra li zed Soccer Robot
XUE Fang2zheng1,XU Xin2he2,FENG Ting2
(1.School of Auto m ation,Chongqing U niversity,Chongqing400044,China;
2.Institute of A I&Robotics,N ortheastern U niversity,Shenyang110004,China)
Abstract:A centralized s occer r obot syste m composed of such subsyste m s as visi on,decisi on2making,wireless communi2 cati on,r obot car and cons ole is constructed.This paper su mmarizes the contr ol p r oble m s of the centralized s occer r obot sys2 te m with central visi on,decisi on2making and contr ol syste m,and designs a s occer r obot decisi on2making subsyste m based on the hierarchical contr ol structure.The r obot car contr oller is a“brainless”execut or,the moti on contr oller includes all kinds of acti on functi ons,and different decisi on sche mes are collected in the organizing level.Longti m e devel opment p rac2 tices and competiti on achieve ments p r ove that the system has good structure and high perf or mance.
Keywords:r obot s occer;decisi on2making;multilevel hierarchical contr ol;reas oning model;reactive strategy
1 引言(I n troducti on)
集控式足球机器人[1]是指具有集中视觉和统一决策的足球机器人系统,如F I RA的M ir oSot和N ir o2 Sot比赛,RoboCup的小型组(F2180)比赛.每个球队有3～11个机器人不等(因比赛项目而异),但是作为机器人的眼睛(视觉),全队只有一个,高挂在球场上方,通常由CCD摄像头采集图像,并由主计算机统一进行图像处理和识别.每当识别出本队(或双方)球员和球的位置与朝向之后,或将检测信息发送给本方球员(F2180),或交给主机上的决策子系统进行决策(M ir oSot,N ir oSot,F2180).由于视觉功能的统一实现,也由于视觉获得信息比较完整(如果视觉系统设计与临场调试得当),给统一决策带来极大的方便.尽管每个球队都有多个机器人小车,但将此类系统称之为多机器人系统或多智能体系统(multi2agent syste m)却比较勉强,因为它们只具有同一个眼睛和大脑.很显然,此类机器人足球系统相对于其它类型,比如自主机器人(F I RA:RoboSot,RoboCup:F2 2000每个机器人都有自己的眼睛和大脑)与人形机器人(F I RA:Hur oSot,RoboCup:Humanoid既要直立行走,又要独立感知),结构简单,容易开发.所以集控式机器人足球开展得最为普及.
集控式足球机器人一般由5个子系统组成,即视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统、机器人小车子系统和总控子系统,如图1所示.许多文献
第27卷第5期 2005年9月机器人 ROBO T Vol.27,No.5
Sep t.,2005
3基金项目:国家863计划资助项目(2001AA422270).
收稿日期:2004-09-16
中没有将总控子系统独立出来(其功能多包括在视
觉子系统当中),这不利于系统的模块化开发和多种视觉模块的置换
.
图1 集控式足球机器人系统构成
Fig .1 Structure of centralized s occer r obot syste m
总控子系统处于系统的最高层,它的任务是负责系统初始化、创建数据交换缓冲区、任务调度、时间分配、系统卸载等过程处理.它相当于一个程序容器(container ),内部包容了多个子系统.对于总控子系统来讲,其内部各子系统的地位是平等的.总控子系统的功能与机器人软件系统的整体结构有很大的关系.
由于足球机器人的一大难点———机器视觉———可以集中解决(或购入),也由于通信、小车和总控子系统的功能单一且无需智能,研究与开发足球机器人的最大魅力便体现在决策子系统,亦即决策与控制任务的实现.它将体现教练完全个性化的策略安排与球员独特的动作行为.
通常足球机器人的决策与控制系统(以下简称决策子系统)的任务便是根据视觉子系统的辨识结果:场上实体(机器人与球)的位姿(位置x 2y 与朝向θ),决定本方各机器人的左右轮速度,以便各机器人走出期望的轨迹,实现理想的配合,在双方激烈的竞争中,将球踢进对方球门,而力争我方不失球.如果将视觉子系统送来的位姿信息用(m +1)×3矩阵I 表示(m 为识别机器人个数),而将决策子系统发出的轮速信息用n ×2矩阵O 表示(n 为我方机器人个数),那可以将决策子系统的开发形式化为设计如下函数关系:
O =f (I )
(1)
不难看出,方程(1)具有如下特征:
1)描述的应是一个动态过程,而不应该为一个
静态过程;
2)没有唯一解,因为决策过程是丰富多彩和不
断发展的;
3)无法给出解析解,因为除了部分演绎推理之
外,更多的函数关系表现为规则知识和产生式推理;
4)求解复杂而困难,因为在人类的足球活动中,
形象思维占有很大比例,而形象思维如何描述和抽象还是当今没有很好解决的难题.
本文便是结合我们多年的研究与实践,对于足球机器人决策与控制系统的设计与开发给出的系统总结.在接续的各节中,将分别阐述智能机器人的分层递阶控制结构,介绍执行层、协调层、组织层的设计内容,以及当前应该关注的热点研究问题.
2 智能机器人的分层递阶控制结构(M ulti 2
level h i erarch i ca l arch itecture of i n telli 2gen t robots)
由于机器人是通过多个关节的协调动作而使其效应器(effect or )实现或期望轨迹,或期望位姿、速度、加速度,或期望的能力特性,因此分层递阶控制结构是比较适合的.一般智能机器人具有三层(级)结构
[2]
,即组织层、协调层、执行层.
组织层代表控制系统的主导思想,由人工智能起控制作用.它作为推理机的规则发生器,处理高层
信息,用于机器推理、规划、决策、学习(反馈)和记忆操作,以给出最佳的任务序列.
协调层是上下级间的接口,承上启下,该层采用的研究方法通常属于运筹学领域.协调层由一定数量的具有固定结构的协调器组成,每个协调器都具有某些指定的功能.
执行层是递阶智能控制的最底层,要求具有较高的精度和较低的智能,它按控制论进行控制,对相关过程执行适当的控制作用.
对于集控式足球机器人系统也是采取上述的分层递阶结构.组织层分析场上的态势,确定我方的基本对策与队形,进行角色分配.协调层确定各机器人的目标位置和行为,并将其分解为各关节的指令,即每个机器人小车的左右轮速度与位移.执行层则根据协调层给出的指令控制小车的左右轮转速,使其运动结果实现预期目标.如果出现偏差,下一层的状态还可以直接反馈到上一层,以便影响和修正上一层的结果.
234 机 器 人2005年9月
3 执行层———机器人小车控制器(Executi on
level:robot car con troller)
机器人小车是足球队的球员,是比赛中引人注目的表演者.然而令人遗憾的是,它们仅仅是些无脑遥控机器人(brainless and re mote contr ol r obots ),因为
它们没有对外界的感知器官,也没有自主决策的能
力.它们只是忠实地执行主机发来的左右轮速指令.为了达到较高的精确性、快速性和鲁棒性,小车左右轮分别装有轮速检测装置(一般为增量式码盘),并由单片机、DSP 或FPG A 等构成数字反馈系统.图2为典型的由单片机构成的小车速度控制系统
.
图2 机器人小车控制系统原理图
Fig .2 Sketch of r obot car contr ol syste m
显然,这是一个最基本和最简单的执行器.为了提高小车的快速性,还可以增加电流环.为了提高小车的走直线性能,还可以加入左右轮速度平衡调节装置[3]
.为了克服系统的不确定性和提高系统
的控制性能,还可以加入自适应控制、模糊控制等高
级算法
[4,5]
.为了提高运算速度与控制频率,更换芯
片更是提高小车性能的重要手段.
不论怎样,执行层所做的一切,无非是要通过控制理论的成果提高控制精度,而无需考虑任何智能.鉴于目前小车芯片在时间和空间上都有了一定的余地,有些球队将运动控制器的部分功能下放到小车控制器,如在小车芯片上存储了一些用于罚点球的开环控制序列,并都取得良好的效果.
4 协调层———运动控制器(Coord i n a ti on
level:m oti on con troller)
既然执行层的任务是确保机器人小车左右轮速的精确实现,那么协调层的任务则是如何通过小车的左右轮速的配合,而让小车完成各种各样的动作.
动作是比赛活动的基本单元.任何精彩激烈的比赛都是由球员的一系列动作构成的.准确有效的动作实现,意味球员具有良好的基本技能.因此,动
作是决策子系统的最终归宿,是决策的基础和保证.
动作同样是分层次的.我们将动作分为4种类型,即基本动作、技术动作、组合动作和战术动作.
基本动作(Basic Acti on,BA )亦可称之为元动作,如:原地转向(TurnAngle )、行进到定点(ToPosi 2ti on )、过某点做定向运动(Move A l ong ).它们既是其他动作的基本单元,又将机器人的动作变换成小车的左右轮速的指令.
技术动作(Skilled Acti on,S A )是机器人球员在赛场上的基本技能,如:大脚踢球(KickBall )、射门(ShootGoal )、防止撞墙(AvoidBound )、传球到定点(Pass Ballt oPoint )、盯人防守(B l ock Man )等,显然它
是由多个基本动作来实现的.比如,射门动作的本质是让机器人以一定的姿态和速度通过球所在的位置(假设球是静止的),于是它就需要由原地转角和到定点等基本动作构成.人类球员的射门动作是多种多样的,机器人的射门动作也是如此,我们可以设计出运行不同的轨迹的动作函数来实现射门功能,如走折线、走圆弧等.避碰规划[6]
也是技术动作设
计的重要内容.
组合动作(Combinat orial Acti on,CA )是指一名球员为了某种需求而完成的一系列技术动作,如罚
3
34 第27卷第5期薛方正等: 集控式足球机器人决策与控制系统设计与开发
点球(PenaltyKick)、争球(Free Ball)、开门球(Goal2 Kick)和罚任意球(FreeKick)等.他们都是上述基本动作和技术动作的简单叠加,类似于基本动作的批处理.对于不同队伍和不同对手,这些动作还可以通过菜单选项临时改变,以适应不同情况.
战术动作(Tactical Acti on,T A)也是基于基本动作和技术动作之上的、由多个机器人共同完成的、相互之间配合的动作,包括一传一射(PassT oShoot)、中场开球(Nor malKick Off)等.
由于各类动作均可以通过解析算法的函数实现,这就可以将决策的“粒度”增大,直接调用各种动作函数,使决策系统进入“宏思维”的层次.
5 组织层———全局决策方案(O rgan i za ti on level:globa l dec isi on2mak i n g)
对于机器人足球而言,如果说决策子系统充当的是教练员的职责,那么教练员是个盲人,他无法用眼睛看到比赛场景,反映到大脑进行形象思维,而是根据传来的关于队员的场上位姿和球位置的精确数据对比赛场上的形势进行分析,再指挥全队球员的左右脚行动(左右轮速).这是一个非常复杂的决策过程,也是策略系统设计的重点和难点,引起了不少队伍的关注[7,8].我们认为,决策子系统在制定决策时就应该参照盲人教练的思维过程展开,认真抽象推理链上的每一个环节,从而实现专家知识与决策过程的形式化.按照这种思路,文献[9]提出了六步推理模型:
1)输入信息预处理(计算有关实体速度、相对距离等);
2)态势分析与策略选择;
3)队形确定与角色分配;
4)目标位置确定;
5)运动轨迹规划;
6)左右轮速确定.
一般说来,1、4、5、6步为演绎推理,可以由数学模型计算.而2、3步为产生式推理,应该由专家系统来完成.前节已经将4、5、6步的演绎推理集成为各种各样的动作函数,形成了智能控制的协调层.那本节组织层所要解决的就是1、2、3步所要实现的功能.
5.1 从信息空间到状态空间
从视觉子系统给出的I矩阵得到的信息是场上各实体的位姿,即x、y坐标和朝向角.显然,I矩阵给出的信息是十分有限的.我们需要弄清楚双方态势如何、哪个球员处于最有利于进攻的位置等一系列重要问题.在失去形象思维的情况下就只能设法获得相对角度、距离、速度等附加信息,然后根据归纳出的一系列判断准则,回答决策过程遇到的各种问题.为此,需要通过信息的预处理,从信息空间过渡到状态空间,给一系列的状态变量赋值,构成可以分析和聚类的状态空间,为后面的推理准备尽量充分的条件.如何设计和使用状态空间?这还是一个未能解决和没有受到足够重视的问题.
在未能解决复杂算法与判据的情况下,我们先将球场分成了一定数量的区域,以球落在哪一区域和奔向哪一区域作为态势分析和策略选择的出发点.我们定义如下的状态变量:
S ta te={S1,S2,S3,S4}(2)其中,S1为球的位置;S2为球的运动方向;S3为球的运动速度;S4为敌我双方的控球状况.显然,这是一个相对简单和可以扩展的状态空间,随着竞争的激烈,应该考虑更为复杂的情况.
5.2 映射式决策方案
如何解决从状态空间到动作空间的映射关系,现已成为组织层需要解决的关键问题.一种解决方案则是经过任务空间的过渡.
本文介绍的方案是根据当前的状态表达式(2)进行攻守态势分析,提出当前需要完成的任务,确定我方机器人的最佳站位与任务角色,以队形方式给出.这种映射关系(规则)放在队形库与角色库当中
.
图3 映射式决策模型
Fig.3 Mapp ing2type decisi on2making model
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机 器 人2005年9月
角色是能完成特定任务的逻辑机器人,它是通过调用具体的机器人动作来完成任务的.队形是场上队员位置和作用的全局反映,它表示的是某种特定的组合.从本质上说,队形是角色的有序排列,可表示为:
F={role1,role2,role3,role4,role5}(3)其中,F表示队形,role1～role5为角色.队形中角色的排序和角色的重要性有关,重要的角色排在前面.从任务规划的角度看,队形就是多机器人的“联合动作”,而从单个机器人的角度看,队形就是联系其他机器人的桥梁.
角色分配就是为已知队形中的每个角色选择机器人的过程,通过角色分配[10]把队形中的角色和实际的机器人联系起来.角色分配的顺序是先给排在前面的角色选择机器人.
对于队形库与角色库的设计,我们采用了表格模型来存储我们的设计内容.其中保存3类内容,即队形、角色定义和角色分配参数.为了把决策的具体内容抽象化、统一化和参数化,也就是说,原先不同的内容,现在要尽量用同一个模式来表示,不同的内容通过不同的参数来得到反映.
6 结论(Conclusi on)
本文总结了集控式足球机器人决策与控制系统近年来的研究成果,但仍然存在一系列亟待解决的问题.在执行层中车型机器人的控制精度、速度及可靠性问题还有待于提高.在协调层中动作函数在不断丰富,但在球运动过程中的射门函数还是没有很好解决,需要研究有效实用的先进算法,使得精彩的战术动作,如二过一、一传一射等得以实现.相比之下,智能程度最高的组织层中的问题最多.一方面,由于有关机器人足球的策略、队形、战术配合等还没有系统地总结出规律性的结果,另一方面,如何将总结出来的知识加以实现也没有很好的手段.显然这是和人工智能学科的发展密切相关的,这也正是机器人足球倡导者的初衷,借助机器人足球这一试验平台,通过对抗和竞争来推动这一领域的研究工作,推动人工智能科学的发展.
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作者简介:
薛方正(19772),男,博士生.研究领域:智能机器人.
徐心和(19402),男,教授,博士生导师.研究领域:智能机器人.
冯 挺(19802),男,硕士生.研究领域:智能机器人.
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第27卷第5期薛方正等: 集控式足球机器人决策与控制系统设计与开发
文献综述 机械设计制造及其自动化 足球机器人设计 一、前言 足球运动是大家都非常喜爱的运动。让机器人来踢足球呢？听起来是天方夜谭，可是他确实存在，足球机器人诞生于20世纪末，是高科技与体育运动结合的产物，其目标是到2050年前后，在“可比”的条件下，一支智能足球机器人比赛队伍要能战胜当时的人类世界足球冠军队。这是从事智能足球机器人事业的科技工作者所面临的十分艰巨的挑战。智能足球机器人涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与技术融合，包括动态不确定环境中的多主体合作、实时推理~规划~决策、机器人学习和策略获取等当前人工智能的热点问题。智能足球机器人系统的研究和开发是培养信息自动化科技人才的重要手段，也是展现高科技发展的生动窗口和促进科技成果实用化的一个途径。]1[ 二、国内外足球机器人发展的现状 在人工智能与机器人学历史上，1997年将作为一个转折点被记住。在1997年5月，IBM 的“深蓝”击败了人类国际象棋世界冠军，人工智能界40年的挑战终于取得了成功。在1997年7月4日，NASA的“探路者”在火星成功登陆，第一个自治机器人系统Sojourner释放在火星的表面上。与此同时，RoboCup也朝着开发能够战胜人类世界杯冠军队的智能足球机器人队走出了第一步。 足球机器人的最初想法是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的艾伦·马克沃斯（Alan Mackworth）教授于1992年提出的。日本学者迅速对这一想法进行了系统的调研和可行性分析。1993年6月，包括浅田埝（ Minoru Asada）、Yasuo Kuniyoshi和北野宏明（Hiroaki Kitano）在内的一些研究工作者决定创办一项机器人比赛，暂时命名为RoboCup J联赛。然而在一个月之内，他们就接到绝大部分是日本以外的研究工作者的反应，要求将比赛扩展成一个国际性的联合项目。由此他们就将这个项目改名为机器人世界杯赛（Robot World Cup Soccer Games，简称RoboCup）。 与此同时，一些研究人员开始将机器人足球作为研究课题。隶属于日本政府的电子技术
机器人足球比赛规则 1.前言 本规则对已经沿用多年的2对2机器人足球比赛规则做了一些修改。目的是强调机器人足球比赛中的技术成份，而不是一味比拼速度和力量。对于本规则肯定会有一个适应过程，但对机器人足球的正常发展是有益的。 2.比赛场地和足球 2.1.机器人足球的矩形比赛场地长2430mm、宽1820mm。球场区长1830mm、宽1220mm，球场四周有宽度为300mm的白色界边，如图1所示。场地周围包括球门后面有高为80mm黑色亚光围栏。 2.2.赛场地面覆盖一层乙烯基场地纸。球场应水平和平整。白色边界包括场地边缘，也应平坦。 图1 比赛场地（mm） 2.3.场地应放置在地毯或毛毡基底上。场地可放在桌上或地板上。 2.4.球门宽度为450mm，深度为80mm。每个球门在距地面140mm处有一横梁。球门内的后面和侧面涂成天蓝色。地面平坦和水平，为白色。球门外侧面应涂有亚光黑色。球门的侧壁延伸到围栏，以防止足球从球门后方滚入。 2.5.场上有两个发球区，图2中用白色表示，但在场地纸上并未标记。它们是绿色区域
和黄色区域与灰色区的两条交接线（如下图白线）。 2.51最近发球点：如下图，如果球从B 区出界或在C 区犯规，最近发球点为作通过出界点或犯规点并与虚线平行的直线，该直线与靠近出界点或犯规点的白线的交点；如球从A 区出界或在罚球区犯规，最近发球点靠近出界点或犯规点的白线端点。 图2 发球区 2.6.参赛队必须根据场馆的照明和磁场条件调整机器人。比赛组织者将尽力保持较低的照度，并使赛场远离磁场（比如地板下的布线和金属物体）。不过仍建议各参赛队应设法让自己的机器人能适应各种照明和磁场干扰情况，并应对场地表面大约5mm 高的轻微起伏。 2.7.比赛采用会发射红外线的直径75～80mm 的电子球。每场开赛前，裁判都要检查足球是否损坏。本届竞赛用球为Wiltronics 制造的MK2红外球，或由日本EK 公司制造的RoboSoccer RCJ-04足球。这两种球都被允许用于比赛。MK2红外球外壳较薄，参赛队必须控制机器人的动力，否则损坏足球后可能会根据规则5.9被取消比赛资格。 3.机器人 3.1.机器人必须是经参赛队员启动后能够自动控制的机器人，禁止使用任何遥控方式操控。每支参赛队可使用不超过两个机器人参赛。比赛中禁止使用备用机器人，即在所有场次比赛使用相同机器人，违者取消比赛资格。 3.2.参加本比赛的机器人限用竞赛组委会指定的教育 机器人套材。只要有可能，也允许以上器材混用。 3.3.机器人必须能纳入内径和高度为220mm 的圆筒 中，重量不得超过2.5kg 。 3.4.机器人带球装置的控球区定义为连接在机器人身 上的任何突出部位形成的内部空间，控球区的深度不得超过 30mm ，如图3所示。 图3 控球区示意图 A A A A B B
1绪论 1.1工业机器人概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全
生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统
. . 工业机器人技术 试卷B 卷 答案及评分标准 出卷教师： 适应班级： 考试方式： 本试卷考试分数占学生总评成绩的70 % 题号 一 二 三 四 五 总分 核分人 得分 复查总分 总复查人 （本题36分）一、简答(每小题6分，共36分) 1．简述工业机器人的主要应用场合。 1) 恶劣工作环境及危险工作，如：压铸车间及核工业等领域的作业环境。(2分) 2) 特殊作业场合和极限作业，如：火山探险、深海探密和空间探索等领域。(2分) 3) 自动化生产领域，如：焊接机器人、材料搬运机器人、检测机器人、装配机器人、喷漆和喷涂 机器人。(2分) 2．说明工业机器人的基本组成部分。 工业机器人由三大部分六个子系统组成。 三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。 六个子系统是驱动系统(1分)、机械结构系统(1分)、感受系统(1分)、机器人－环境交互系统(1分)、人机交互系统(1分)和控制系统。(1分) 3．简述工业机器人关节制动器的作用。 许多机器人的机械臂都需要在各关节处安装制动器, 其作用是: 在机器人停止工作时, 保持机械臂的位置不变; 在电源发生故障时, 保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。(6分) 4．机器人的新型驱动方式有哪些？新型驱动方式有什么优点？ 磁致伸缩驱动、压电晶体驱动器、形状记忆金属、静电驱动器(4分)。新型驱动方式可以实现驱动元件的简单化和微型化，更适宜于机器人的使用。(2分) 5．试述运用D-H 方法建立机器人运动学方程时，如何建立连杆坐标系？ 建立连杆坐标系的规则如下: ① 连杆n 坐标系的坐标原点位于n +1关节轴线上,是关节n +1的关节轴线与n 和n +1关节轴 线公垂线的交点。(2分) ② Z 轴与n +1关节轴线重合。 (2分) ③ X 轴与公垂线重合;从n 指向n +1关节。(1分) ④ Y 轴按右手螺旋法则确定。(1分) 6．工业机器人控制系统的特点有哪些？ (1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。(2分) (2) 是一个多变量控制系统，要求系统具有一定的智能性。(1分) (3) 是一个复杂的计算机控制系统。(1分) (4) 描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,各变量之间还存在耦合。(1分) (5) 机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成, 因此存在一个“最优”的问题。(1分) （本题10分）二、有一旋转变换，先绕固定坐标系0X 轴转30°，再绕0Y 轴转60°， 最后沿0Z 轴移动10，试求其变换矩阵。(列出A 的计算式4分，列出齐次变换矩阵4分，得出答案2分) 解： (0,0,10)(,60)(,30) 13 3 0241 000cos 600sin 600100031 010001000cos30sin 30000 ==2200110sin 600cos 6000sin 30cos300313 00 100010001102440 01A Trans Rot Y Rot X =??? ??? ?????????????--?? ????????????-???????- ?????????????? ???? 得分 评卷人 得分 评卷人 学院名称 专业班级 姓名： 学号： 密 封 线 内 不 要 答 题 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 密 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 封 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 线 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 《工业机器人技术》试卷B 第2页（共4页） 《工业机器人技术》试卷B 第1页（共4页）
纳米机器人在测井中的应用 1959年，著名物理学家、诺贝尔将获得者Richard Feynman首次提出了按人类意愿操纵单个原子与分子的设想，预言了纳米科技的存在。自此，人们对于这种处于纳米尺度范围的具有特殊性质的物质发生了浓厚的兴趣，进而开拓了一个全新的领域，到现在，纳米科技对传统产业的实质性影响以及对未来传统产业的潜在革新似已毋庸置疑，21世纪，纳米技术必将进入一个崭新的时期。纳米技术由于纳米技术以及纳米机器人的优良特性，是的它们在测井领域拥有广阔的应用前景。下面主要介绍纳米技术和纳米机器人在测井中的应用。 纳米技术 1、纳米与纳米结构 爱因斯坦曾预言：“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”宏观领域是以人的肉眼可分辨的物体为下限，后者则是以分子原子为上限。随着认识的深入，我们发现在此宏观与微观领域之间存在着一个不同于两者的所谓介观领域的区块。这个领域包括了微米、亚微米、纳米到团簇尺寸的范围。纳米（nanometer）是一个长度单位， 1nm=10-3μm=10-9m 1纳米大约是10个氢原子排列起来的长度，通常界定1nm-100nm的体系为纳米体系。由于这个微尺度空间约等于或略大于分子的尺寸上限，恰好能体现分子之间的相互作用，因此具有这一尺度的物质粒子的许多性质均与常规前物质相异，甚至发生质变，正是这种性质特异性才引起了人们对纳米的广泛关注。 纳米结构定义为以具有纳米尺度的物质单元为基础，按一定规律构筑或营造的一种新物质体系，包括一维、二维及三维的体系，或至少有一维的尺寸处在1nm-100nm之间的结构。这类物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇或人造原子（artfical atom）、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞。通过人工或自组装，这类纳米尺寸的物质单元课组装或排列成维数不同的体系，它们是构筑纳米世界中块体、薄膜、多层膜等材料的基础构件。 2、纳米技术与纳米材料
足球机器人智能决策系统 设计实现 This manuscript was revised on November 28, 2020
本文由liuchentc贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第１７卷 第４期 北京机械工业学院学报 Ｊｕｏｍ￣ｏｅｉｎｔｕｅｏｃｉｅｙｆｉｎＩｓｉｔｆＭａｈｎｒＢｊｇｔ Ｖ０．７ＮＯ．１１４Ｄｅ．０２ｃ２０ ２００２年１２月 文章编号：０８—１５（０２０１０６８２０）４—０４００—０４ 足球机器人智能决策系统设计实现 南建辉，贾永乐 （京机械工业学院北计算机及自动化系．北京１ｏ８）ｏｏ５ 摘 要：球机器人系统为人工智能特别是多智能体的研究提供了一个标足 准的试验平台。系统的核心是“”决策系统；分层递阶决策的基础上，取模块脑即在采
化设计；细介绍了决策系统各个模块包括视觉模块、策模块和控制模块等，提详决并 出了一系列新的实现方法。 关 键 词：球机器人；能决策；块足智模文献标识码：Ａ中图分类号：Ｐ１Ｔ８ 机器人足球比赛兴起于９０年代。是自动化及机器人领域最具有前瞻性的研究之一。足它 球机器人系统是一个典型的多智能体系统和分布式人工智能系统，及机器人学、算机视觉涉计和模式识别、智能体系统、工神经网络等领域。而且它为人工智能理论研究及多种技术的多人集成应用提供了良好的实验平台【ｌ。１２】由于上述特征。足球机器人研究受到国内外广泛关注。目前比较有影响的足球机器人比赛组织有Ｒｏｕ（器人足球世界杯）ＦＲＡ（ｅｅａｉｎｏｎｅｔｎｌｂｔｏｃｒｓｌＰ机ｍＣ和ＩＦｄｒｔｆｔｍａｉａＲｏｏ—Ｓｃｅ．ｏＩｏＡ ｓｃｔｎ。ｏｉｉ）分别由日本和韩国的学者发起。ＲｂＣｐ的比赛。ａｏｏｏｕ目前分为４组：真组、１０、仿Ｆ８组Ｆ００组和有腿Ｓ２０ＯＮＹ机器人组…３。 近年来，于足球机器人的研究在国内发展较快，其是
附件2 机器人足球竞赛规则 该规则适用于1对1和2对2对抗赛，不同之处有注明。小学组为1对1竞赛，初中组和高中组为2对2竞赛。 一、竞赛场地及设备标准 1.场地（内侧）：长183cm，宽122cm，高14cm。四角有防死球的等腰直角三角柱，直角边长8cm。 2.墙壁：场地边界有墙壁（包括球门区）。墙壁高为14cm，墙壁内侧为黑色（哑光）。 3.球门：球门位于场地底线的中间，宽60cm，深12cm，高14cm。球门上方有2cm宽的横梁，在搭建和编程时，应保证机器人不能进入球门横梁内侧。可以使用球门上方的横梁以防止机器人进入球门内。球门内部，包括地面、墙壁和横梁可以涂色（两边球门分别为黄色和蓝色）。 4.地面：地面是草绿色光滑硬质地面，可以是广告喷绘膜或者油漆板材等。 5.开球点：球场中央点。 6.坠球点：场地中定义了五个坠球点。一个在场地正中；其余四个坠球点位于四个墙角附近，沿着赛场的长边分布，是在两边球门内侧联线方向上，靠近场地中部且距离门柱45cm远的那一点。场地中的坠球点将用黑点标示。 7.中圈：场地上将标出中圈，以场地中心为圆心，直径60cm，由黑色窄圈标示。在开球时裁判可以中圈为依据。 8.禁区：在每个球门前有个宽30cm、长80cm的禁区。禁区由宽1cm的白线标示，白线也是禁区的一部分。当机器人所有部分都在禁区内时，才视作“机器人在禁区内”。 9.照明：为稳定的室内照明灯光。 10.机器人：机器人体积（包括静止和比赛状态）正常置放时垂直投影面积必须在直径22cm（含）范围之内，限高22cm（含）以下，限重1.1kg（含）以下，机器人的启
动、停止开关应设于机器人上方。 根据机器人电源连接方式不同（串联或并联），一台机器人使用的所有电源的总输出不得超过9V(即2串锂聚合物电池或6节干电池)，不得使用升压、稳压装置。每台机器人的电源都必须有一个接口，以便测量电压，除非该机器人的电源从外观和连接方式能明显看出它的电压。单场比赛期间不允许充电或更换电池。 机器人不允许使用发射管发射红外光，可以使用红外测距传感器，但不能用于干扰其他机器人，各类测距传感器的数量不能超过4个。不允许在机器人表面使用能够反射红外光的材料。如果给机器人涂色，则必须涂成哑光的。选手应采取措施避免非主观的可见光及红外光源影响机器人的行动。 机器人只允许采用双驱动轮配置，即由两个电机分别独立控制一个着地的轮胎，可以安装辅助平衡的随动轮或万向球，随动轮或万向球与两个驱动轮必须成“十”字分布或“品”字分布，不能安装成两列形式。机器人不能在己方球门前只作左右移动，而应该能做出直接迎向足球的动作。 机器人（形成三面包围球体的）踢球装置的控球深度最大为1cm，以突出的两点之间成一水平连线中任一点且垂直到机器人边沿的直线距离计算。 机器人如果有盘球和弹射装置，可使用相对应的电机进行操控，在盘球装置可正常运转的情况下，机器人（形成三面包围球体的）踢球装置处的控球深度最大可放宽至为3cm。 11.足球：使用直径（74±5）mm的匀称电子球，该球会发出红外调制光，1200Hz阶梯波调制（载波40kHz），重95±5g（不含电池）。 二、名词定义解释 1.出界球：足球（越过墙壁）被机器人踢出球场外。 2.进球：当球完全进入球门区域或碰到球门后壁反弹，
ＲｏｂｏＣｕｐ机器人足球仿真比赛开发设计＊ 郭叶军熊蓉吴铁军 (浙江大学控制科学与工程学系工业控制技术国家重点实验室杭州 310027) E-mail: yjguo@https://www.doczj.com/doc/2c16839930.html, 摘要：机器人世界杯足球锦标赛(The Robot World Cup)，简称RoboCup，通过提供一个标准任务来促进分布式人工智能、智能机器人技术及其相关领域的研究与发展。本文在介绍RoboCup仿真环境的基础上，系统完整地介绍了客户端程序的开发设计流程，阐述了其中涉及到的一些主要问题和算法，最后简要综述目前国际上的典型高层算法结构。 关键词： RoboCup 机器人足球比赛多智能体系统 随着计算机技术的发展，分布式人工智能中多智能体系统(MAS：Multi-agent System)的理论及应用研究已经成为人工智能研究的热点。RoboCup1则是人工智能和机器人技术的一个集中体现，被认为是继深蓝战胜人类国际象棋冠军卡斯帕洛夫后的又一里程碑式挑战，目标是到2050年完全类人的机器人足球队能够战胜当时的人类足球冠军队伍。RoboCup包括多种比赛方式，主要分为软件仿真比赛和实物系列的机器人足球比赛。由于软件仿真比赛无需考虑实际的硬件复杂性，避免硬件实现的不足，可以集中于研究多智能体合作与对抗问题，因此，目前参加仿真组比赛的队伍数目最多。本文的内容涉及RoboCup仿真比赛，系统地介绍了client程序开发设计完整流程，可以作为是开发完整的RoboCup仿真程序的入门指南。 １．RoboCup仿真比赛介绍２ RoboCup仿真比赛提供了一个完全分布式控制、实时异步多智能体的环境，通过这个平台，测试各种理论、算法和Agent体系结构，在实时异步、有噪声的对抗环境下，研究多智能体间的合作和对抗问题。仿真比赛在一个标准的计算机环境内进行，采用Client/Server 方式，由RoboCup联合会提供Server系统rcsoccersim(版本8之前名为soccerserver)，参赛队编写各自的客户端程序，模拟实际足球队员进行比赛。 Rcsoccersim通过提供一个虚拟场地，对比赛全部球员和足球的移动进行仿真，以离散的方式控制比赛的进程。仿真模型引入了真实世界的很多复杂特性，诸如物体移动的随机性、感知信息和执行机构的不确定性、个人能力的物理有限性以及通讯量的受限性。Client程序则表现为多个Agent(球员)为了共同的赢球目标进行多智能体间的合作规划，因此，我们需要进行以下设计：多线程的程序结构，client和server间的同步策略，根据有限信息重构足球场上所有对象图景，Agent的底层动作设计，Agent的高层决策智能算法。 ２．程序框架和同步策略 Rcsoccersim通过UDP/IP协议和client进行通信，并没有对client的开发和运行环境提出任何其他限制，只要支持UDP/IP协议即可，因此在开发环境和使用语言上可以有多种选 * 2002年11月收到《计算机工程与应用》录用通知
文章编号:100220446(2005)0520431205 集控式足球机器人决策与控制系统设计与开发3 薛方正1,徐心和2,冯挺2 (1.重庆大学自动化学院,重庆 400044; 2.东北大学人工智能与机器人研究所,辽宁沈阳 110004) 摘 要:构建了由视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统、机器人小车子系统和总控子系统组成的集控式足球机器人系统.总结了具有集中视觉、决策与控制的集控式足球机器人系统的控制问题.设计了基于分层递阶控制结构的足球机器人决策子系统.小车控制器构成“无脑”的执行器,运动控制器中集成了各种各样的动作函数,组织层则融合了不同的决策方案.长期的开发实践和实战成绩都表明,该系统具有良好的结构和优异的性能. 关键词:机器人足球;决策;分层递阶控制;推理模型;反应式策略 中图分类号: TP24 文献标识码: B D esi gn and D evelopm en t of the D ec isi on2mak i n g and Con trol Syste m of Cen tra li zed Soccer Robot XUE Fang2zheng1,XU Xin2he2,FENG Ting2 (1.School of Auto m ation,Chongqing U niversity,Chongqing400044,China; 2.Institute of A I&Robotics,N ortheastern U niversity,Shenyang110004,China) Abstract:A centralized s occer r obot syste m composed of such subsyste m s as visi on,decisi on2making,wireless communi2 cati on,r obot car and cons ole is constructed.This paper su mmarizes the contr ol p r oble m s of the centralized s occer r obot sys2 te m with central visi on,decisi on2making and contr ol syste m,and designs a s occer r obot decisi on2making subsyste m based on the hierarchical contr ol structure.The r obot car contr oller is a“brainless”execut or,the moti on contr oller includes all kinds of acti on functi ons,and different decisi on sche mes are collected in the organizing level.Longti m e devel opment p rac2 tices and competiti on achieve ments p r ove that the system has good structure and high perf or mance. Keywords:r obot s occer;decisi on2making;multilevel hierarchical contr ol;reas oning model;reactive strategy 1 引言(I n troducti on) 集控式足球机器人[1]是指具有集中视觉和统一决策的足球机器人系统,如F I RA的M ir oSot和N ir o2 Sot比赛,RoboCup的小型组(F2180)比赛.每个球队有3～11个机器人不等(因比赛项目而异),但是作为机器人的眼睛(视觉),全队只有一个,高挂在球场上方,通常由CCD摄像头采集图像,并由主计算机统一进行图像处理和识别.每当识别出本队(或双方)球员和球的位置与朝向之后,或将检测信息发送给本方球员(F2180),或交给主机上的决策子系统进行决策(M ir oSot,N ir oSot,F2180).由于视觉功能的统一实现,也由于视觉获得信息比较完整(如果视觉系统设计与临场调试得当),给统一决策带来极大的方便.尽管每个球队都有多个机器人小车,但将此类系统称之为多机器人系统或多智能体系统(multi2agent syste m)却比较勉强,因为它们只具有同一个眼睛和大脑.很显然,此类机器人足球系统相对于其它类型,比如自主机器人(F I RA:RoboSot,RoboCup:F2 2000每个机器人都有自己的眼睛和大脑)与人形机器人(F I RA:Hur oSot,RoboCup:Humanoid既要直立行走,又要独立感知),结构简单,容易开发.所以集控式机器人足球开展得最为普及. 集控式足球机器人一般由5个子系统组成,即视觉子系统、决策子系统、无线通信子系统、机器人小车子系统和总控子系统,如图1所示.许多文献 第27卷第5期 2005年9月机器人 ROBO T Vol.27,No.5 Sep t.,2005 3基金项目:国家863计划资助项目(2001AA422270). 收稿日期:2004-09-16
Word 格式 工业机器人技术题库及答案 一、判断题 第一章 1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。√ 2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。 × 3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器 4 大件组成。 × 4、示教盒属于机器人 - 环境交互系统。× 5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。× 6、机器人最大稳定速度高, 允许的极限加速度小, 则加减速的时间就会长一些。√ 7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。× 第二章 1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。√ 2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。× 3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。√ 4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。√ 5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。√ 6、柔性手属于仿生多指灵巧手。√ 7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。√ 8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。√ 9、一般工业机器人手臂有 4 个自由度。× 10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。× 11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。√ 12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。√ 13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。√ 第三章 1、正向运动学解决的问题是：已知手部的位姿，求各个关节的变量。× 2、机器人的运动学方程只局限于对静态位置的讨论。√ 第四章 1、用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步。√ 2、视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的60% 。× 3、工业机器人用力觉控制握力。× 4、超声波式传感器属于接近觉传感器。√ 5、光电式传感器属于接触觉传感器。× 6、喷漆机器人属于非接触式作业机器人。√ 7、电位器式位移传感器，随着光电编码器的价格降低而逐渐被取代。√ 8、光电编码器及测速发电机，是两种广泛采用的角速度传感器。× 9、多感觉信息融合技术在智能机器人系统中的应用, 则提高了机器人的认知水平。 √ 第五章 1、机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。√
7纳米技术就在我们身边 课后作业 基础积累大巩固 一、熟读课文，用“√”画出文中加点字的正确读音。 1.如果把直径为1纳米的小球放到乒乓（pīnɡ pānɡ pīn pānɡ）球上，相当于把乒乓球放在地球上。 2.癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能够发现的话，死亡率（lǜ lù）会大大降低。 3.未来的纳米机器人，甚至可以通过血管直达病灶（zhào zào），杀死癌细胞。 二、辨字组词。 臭（）证（）杀（）灶（） 皂（）症（）希（）肚（） 箱（）康（）胞（）防（） 霜（）尿（）抱（）访（） 三、按要求写句子。 1.纳米技术将给人类的生活带来深刻的变化。（缩句） 2.不仅 ．．肉眼根本看不见，就是 ．．普通的光学显微镜也无能为力。（仿写句子） 不仅，就是。 阅读能力大提升 四、重点段落品析。 纳米技术可以让人们更健康。癌症很可怕，但如果在只有几个癌细胞的时候就能发现的话，死亡率会大大降低。利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。未来的纳米机器人，甚至可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。生病的时候，需要吃药。现在吃一次药最多管一两天，未来的纳米缓释技术，能够让药物效力缓缓地释放出来，服一次药可以管一周，甚至一个月。 1. 本片段是围绕（）这句话写的，全文是（）结构。 2. 本段介绍了（）技术，可以实现疾病的早期（）和（）；还介绍了（）技术，能够让药物效力缓缓地（）出来，服一次药可以管（），甚至（）。 3.“未来的纳米机器人，甚至 ．．可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。”用上加点的词语写句子。 甚至
思维创新大拓展 五、如果让你利用纳米技术，你会把它运用到生活的哪些地方？发挥想象说一说。 参考答案： 一、 1.乒乓(pīnɡ pānɡ) 2.率(lǜ) 3.灶(zào) 二、臭（臭味）证（证据）杀（杀死）灶（灶台） 皂（肥皂）症（病症）希（希望）肚（肚皮） 箱（箱子）康（健康）胞（细胞）防（防止） 霜（白霜）尿（尿液）抱（抱住）访（访问） 三、1.纳米技术带来变化。 2.如此浩大的工程，不仅在中国，就是在世界上也是绝无仅有的。 四、1.纳米技术可以让人们更健康。总分。 2.纳米检测检查预防纳米缓释释放一周一个月 3.一看见班主任进来,全班同学都停止了说话,甚至连最调皮的张明也低下了头,看起书来。 五、用“碳纳米管材料”制成的自行车，重量只有几公斤，便于携带。
机器人足球赛简介 RoboCup是一个通过提供足球比赛这样一个标准问题来促进人工智能、机器人以及相关领域的研究而建立的国际组织。 1997年，是人工智能和智能机器人研究史上重要的一年，同年5月，IBM的深蓝机器人击败了人类国际象棋冠军，人工智能领域四十多年的挑战终于成为现实；7月4日，NASA 的“火星探路者”飞行器及其配置的自主移动机器人系统，Sojourner，成功地在火星表面登陆；也就在这一年，首届RoboCup比赛及会议在日本的名古屋举行，为实现机器人足球队击败人类足球世界冠军的梦想迈出了坚实的第一步。 加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授Alan Mackworth在1992年的论文《On Seeing Robots》(新加坡世界科学出版社：《计算机视觉：系统、理论与应用》)中提出训练机器人进行足球比赛的设想。1992年10月，在日本东京举行的《关于人工智能领域重大挑战的研讨会》上，与会的研究人员对制造和训练机器人进行足球比赛以促进相关领域研究进行了探讨。1996年，RoboCup国际联合会成立，并在日本举行了表演赛，以后每年举办一届。RoboCup 的使命是促进分布式人工智能与智能机器人技术的研究与教育。通过提供一个标准任务，使得研究人员利用各种技术，获得更好的解决方案，从而有效促进相关领域的发展。他的最终目标是经过五十年左右的研究，使机器人足球队能战胜人类足球冠军队。 RoboCup机器人足球的研究融入了计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与综合集成，其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，基于网络的三维图形交互，传感器技术。其技术特点有：动态实时系统、分布式合作与协调、带噪声的，非全信息的环境模型、非符号化的环境信息、受限的通讯带宽等，它的设计主要分成以下模块：机械系统、电子系统、视觉系统、决策系统和通讯系统和车载系统等系统的设计。 l、RoboCup足球机器人仿真组（2D、3D） 仿真组比赛是RoboCup 的组成部分。RoboCup 仿真比赛是一个能为多智能体系统和模拟智能进行研究与教育的工具。比赛是在一个标准的计算机环境中进行的,提供了一个完全分布式控制，实时异步多智能体环境。通过这个平台，测试各种理论，算法和Agent 体系结构。在实时异步，有噪声的对抗环境中，研究多智能体的合作对抗问题。当然，仿真组的比赛使用的机器人并非是真的机器人。一个机器人是Agent, 拥有自己的大脑，是一个独立的"主体"。而一个球队实际是程序组成的。服务器的工作就是计算并更新球场上所有物体的位置和运动，发送视觉和听觉信息给球员，接收球员的命令。
20180317 全国青少年机器人技术等级考试试卷（一级） 试卷编号：866879 试卷录入者：机器人包老师 试卷总分：100 出卷时间：2019-02-16 16:12 答题时间：30 分钟 分数：100 题数：45 一、单选题( 共30 题，每题 2 分，共60 分) 1. 如图所示，于力F1、F2 的大小关系描述正确的是？ [2 分] A.F1=F2 B.F1
D.旗杆顶端有一个动滑轮 参考答案： A 5. 下列图中那一组是齿轮传动装置？[2 分] A. B. C. D. 参考答案： B 6. 下图中哪个实物运用到四边形原理？[2 分]
A. B. C. D. 参考答案： B 7. 动滑轮实质是？[2 分] A.等臂杠杆 B.费力杠杆 C.省力杠杆 D.以上都不是
参考答案： C 8. 传动链和齿轮传动共有的特点是？[2 分] A.同向传动 B.噪音小 C.准确无误的传递动力 D.自由调节距离 参考答案： D 9. 有关轮轴描述正确的是？[2 分] A.用轮轴工作一定是省力的 B.轮轴是能连续转动的杆杠 C.轮轴在转动时轮与轴的速度不一样 D.汽车的方向盘不是一种轮轴 参考答案： B 10. 关于单摆正确的说法是？[2 分] A.单摆运动周期与重力加速度有关 B.单摆运动周期与单摆的摆长无关 C.同一个单摆如果放在月球上，其运动周期与地球的一样 D.单摆等时性是说所有的单摆运动周期相等 参考答案： A 11. 汽车轮胎上设置花纹的目的是？[2 分] A.美观，没有实质用途 B.起到警示的作用 C.让轮胎减少与地面之间的摩擦，防止打滑 D.让轮胎增加与地面之间的摩擦，防止打滑 参考答案： D 12. 在杠杆结构中，杠杆绕着转动的固定点称为？[2 分 ] A.圆点 B.阻力点 C.支点 D.动力点 参考答案： C 13. 以下属于费力杠杆的一组是？ [2 分] A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 参考答案： C 14. 斧头的外形的设计，是利用（）能省力的原理。[2 分]
智能足球实验报告 篇一：实验报告 实验报告 这周，我们去西部自动化楼的自主机器人实验室参观了学校的自主机器人。以前看变形金刚认为机器人的无所不能太虚拟，自己对这方面也不太了解。但通过这次参观后，我对机器人有了初步了解。还记得当时看功夫足球时最后一场比赛人与机器人比赛太虚拟，但当老师给我们放RoboCup中型足球机器人比赛时，自己才感觉到原来机器人踢球也很好玩，机器人踢球也并不虚拟。这次参观并近距离接触后，才知道机器人是怎样踢球的。我看到机器人内部有各种传感器、控制器，机器人就靠这些传感器构成了其里面的各个系统，比如视觉系统，通讯系统等等，它们靠着这些系统在无外界人为信息输入和控制的条件下，独立完成踢球的任务。而且通过老师播放的视频，足球机器人比赛的精彩程度不亚于真实的比赛。随着机器人的不断发展，我想人机大战将很快会实现。?另外，我们还参观了服务机器人，听老师介绍，这是上大自强队比赛用过的机器人。看着它的那支“手”，自己不禁感觉现代社会的科技发展确实迅猛啊！想想原来要让机器人干家务活几乎是天方夜谭，这几乎是不可能办到的事，但现在，一切皆有可能呀！不禁让人感慨啊！而且听老师讲服务机器人的应用范围很广，不仅仅做家务还
可从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。他可以是护士的助手，可以是智能轮椅，还可以······而且看了几段上大服务机器人的比赛，对他们能识别不同的环境大为吃惊，不仅仅是主人，物品，甚至连房间的路径也能识别，确实很棒。我想，随着社会的发展，机器人将无处不在，在社会的各个领域都会出现他的身影。 尽管家庭机器人尚未完全产业化，但我想今天的机器人就像２０年前的微型计算机一样，作为计算机技术及现代ＩＴ综合技术的一个必然延伸，家庭机器人技术将以前所未有的速度实现突破和发展。在不久的将来，社会会因机器人发展而发展，人们的生活也会因机器人的改变而改变。 或许我们现在也会因机自主器人这门课而改变些什么吧！拭目以待吧！ 智能自主足球机器人系统的关键技术有机器人控制系统的体系结构、移动机器人自定位、实时视觉、多机器人传感器融合、多机器人协作、机器人的学习等多项关键技术。全自主机器人足球比赛的特点是每个机器人完全自治，即每个机器人必须自带各种传感器、控制器、驱动器、电源等设备。比赛中，各机器人队不允许使用全局视觉，也不允许人为的干预。 ? 篇二：智能足球机器人论文
中国青少年机器人竞赛 机器人足球比赛规则 1 前言 2对2机器人足球比赛规则经过几次调整，基本达到强调机器人足球比赛中的技术而不是一味比拼速度和力量的目的，加强了对参赛学生能力的考核，对机器人足球的正常发展是有益的。为了更方便训练和比赛，再次对规则进行修订。 2 比赛场地和足球 2.1 机器人足球赛台的球场区长1220mm、宽1830mm，球场四周有宽度为220mm的白色边界区。边界区四周有宽80mm的坡面，四周为高150mm、厚18mm的档板。边界区及坡面均刷白色亚光漆，档板刷黑色亚光漆。赛台尺寸如图1所示。赛台用木工板制成。 2.2 赛台中央的木质底板上覆盖一层喷绘的背胶场地纸。绿色球场及白色边界区应水平和平整。 图1 比赛场地（mm） 2.3 赛台应放置在约600mm高的架子上。
2.4 球门内宽为450mm，深度为80mm。每个球门在距地面140mm处有一横梁。球门内有高度为80mm的后壁。球门内侧涂成天蓝色，地面为白色。球门外侧面应涂成亚光黑色。球门用厚度不超过12mm的木板制成。 2.5 场上有六个发球点和一个开球点，图2中用白点表示，但在场地纸上并未标记。 图2 发球点、开球点和罚球区 2.6 参赛队必须根据场馆的照明和磁场条件调整机器人。比赛组织者将尽力保持较低的照度，并使赛场远离磁场（比如，地板下的布线和金属物体）。但是，建议各参赛队应设法让自己的机器人能适应各种照明和磁场干扰情况，并能应对场地表面大约5mm高的轻微起伏。 2.7 比赛采用能发射红外线的直径70～75mm的电子球。每场开赛前，裁判都要检查足球是否损坏。本届竞赛用球为日本EK公司制造的RoboSoccer RCJ-05足球，使用抗于扰力较强的调制模式。参赛队必须控制机器人的动力，否则，损坏足球后可能会根据规则5.7.2和6.7被罚出场或取消比赛资格。 3 机器人 3.1 机器人必须是经参赛队员启动后能够自动运行的机器人，禁止使用任何遥控方式。为了策略或备份的需要，每支参赛队可携带三台机器人参赛，但在同一场比赛中只能使用两台机器人且不能更换。 3.2 参加本届比赛的机器人限用竞赛组委会指定的厂家的机器人套材。只要有可能，也允许以上器材混用，允许自制机器人。
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 机器人学导论 一、名词解释题： 二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 三、论述题： 1.试论述机器人技术的发展趋势。 2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。 4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。 四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）： 1.已知点u 的坐标为[7,3,2]T ，对点u 依次进行如下的变换：（1）绕z 轴旋转90°得到点v ；（2）绕y 轴旋转90°得到点w ；（3）沿x 轴平移4个单位，再沿y 轴平移-3个单位，最后沿z 轴平移7个单位得到点t 。求u , v , w , t 各点的齐次坐标。 x y z O u v w t 2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。 θ1 θ2 θ3 L 2 L 1 L 3 x 0 y 0 O 3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1 和θ2.
θ1 θ2 L 2 L 1 x y P 4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。求对应的驱动力 τ A 和τ B 。 τ1 L 2 x y P L 1 τ2F A F B 0y f ?? ???? 0x f ?????? 5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X 0轴正向以 1.0m/s 的速度移动，杆长 l 1=l 2=0.5m 。设在某时刻θ1=30°，θ2=-60°，求该时刻的关节速度。已知两自由度机械手速度雅 可比矩阵为 1121221211212 212l s l s l s l c l c l c θθ---?? =? ?+?? J θ1 -θ2 l 2 l 1 x 0 y 0 O x 3 y 3v 3