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RoboCup小型组足球机器人路径规划关键技术的理论与实践

作者: 杨莉 , 舒军

出版社: 华中科技大学出版社

出版时间: 2020-10

版次: 1

ISBN: 9787568065863

定价: 58.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 128页

分类: 工程技术

4人买过

本书针对RoboCup小型组足球机器人进行了系统研究和实验，主要包括路径规划、碰撞检测、车轮控制、视觉系统、动态运动安全规划算法、电路和结构等关键问题。路径规划、碰撞检测是RoboCup小型组足球机器人决策系统的核心，车轮控制是执行机构，对策略的执行情况起着决定性作用。 1969年1月出生，教授，工学博士学位。湖北第二师范学院计算机学院院长， 2010年被聘为华中师范大学、湖北工业大学计算机应用技术专业兼职硕士导师。主要讲授：《编译原理》、《面向对象程序设计》、《C程序设计》。目录

1.1研究背景..2

1.1.1RoboCup概述..2

1.1.2足球机器人比赛的研究意义..2

1.1.3足球机器人比赛分类..3

1.1.4RoboCup小型组足球机器人项目..4

1.2问题研究..8

1.2.1路径规划技术..8

1.2.2碰撞检测算法..9

1.2.3车轮PI参数整定..9

1.2.4机器人动态安全规划..10

1.3国内外研究现状和分析..11

1.3.1碰撞检测系统..11

1.3.2路径规划..11

1.3.3PI参数自动整定..12

1.3.4动态运动安全规划..13

1.4本书主要创新点..14

1.4.1改进了RoboCup小型组足球机器人碰撞检测算法..14

1.4.2设计了基于边界的RRT新算法BRRT..14

1.4.3采用了四轮协调运动PI参数自动智能整定新算法..14

1.4.4研究动态运动安全规划算法..15

第2章RoboCup小型组视觉系统..16

2.1小型组视觉系统简介..16

2.2视觉系统框架..17

2.3RoboCup小型组图像处理栈..19

2.4色标模板设计..24

2.4.1图像分割的方法综述..24

2.4.2分割所用的颜色空间模型及其选择与转换..25

2.4.3基于颜色的快速阈值分割方法..28

2.4.4快速区域分割方法..29

2.4.5区域生长法和游程长度编码进行区域分割实验对比..31

2.5结论..31

第3章碰撞检测算法研究..33

3.1碰撞检测系统..33

3.2RoboCup小型组实时碰撞检测目前存在的问题..37

3.2.1RoboCup小型组足球机器人障碍的分类..37

3.2.2目前存在的问题..38

3.3RoboCup小型组碰撞检测算法改进..39

3.4提高碰撞检测算法的鲁棒性..40

3.5算法复杂度..41

3.6实验与结果分析..42

第4章RoboCup小型组足球机器人路径规划算法研究..44

4.1模式匹配方法..45

4.2人工势场方法..45

4.3地图构建方法..46

4.4人工智能方法..46

4.5RRT算法..48

4.5.1标准RRT算法..48

4.5.2相关改进算法及存在的问题..52

4.5.3基于障碍边界启发的RRT算法..54

4.5.4算法复杂度..60

4.5.5实验结果与分析..60

第5章四轮协调运动的PI参数自动整定智能算法研究..66

5.1存在问题及解决办法..67

5.2PID及调节参数..68

5.3基于数字PI算法的电机调速..70

5.4遗传算法..72

5.5基于遗传算法的四轮PI参数整定方法..73

5.5.1染色体编码解码设计..73

5.5.2适应度函数设计..74

5.5.3遗传算子设计..75

5.5.4算法终止条件..76

5.5.5四轮协调的PI参数自动智能整定新算法..76

5.6实验结果与分析..77

第6章RoboCup小型组机器人动态运动安全规划算法..81

6.1运动安全定义..81

6.2动态运动规划算法..82

6.2.1RoboCup障碍物分类..82

6.2.2足球机器人运动学规律..83

6.2.3机器人速度规划..84

6.2.4动态运动规划算法..86

6.3算法复杂度..97

6.4实验结果与分析..97

第7章RoboCup小型组足球机器人电路与结构..100

7.1小型足球机器人系统组成..101

7.2足球机器人电子系统..102

7.2.1主控单元..102

7.2.2无线通信子系统..103

7.2.3球控制电压泵子系统..104

7.2.4IR(红外)阵列单元模块..105

7.3小型足球机器人机械系统..105

7.3.1运动行走机构..105

7.3.2高效能原装电机..107

7.3.3车载控球模块..107

参考文献..109

致谢..118

第1章绪论..1

1.1研究背景..2

1.1.1RoboCup概述..2

1.1.2足球机器人比赛的研究意义..2

1.1.3足球机器人比赛分类..3

1.1.4RoboCup小型组足球机器人项目..4

1.2问题研究..8

1.2.1路径规划技术..8

1.2.2碰撞检测算法..9

1.2.3车轮PI参数整定..9

1.2.4机器人动态安全规划..10

1.3国内外研究现状和分析..11

1.3.1碰撞检测系统..11

1.3.2路径规划..11

1.3.3PI参数自动整定..12

1.3.4动态运动安全规划..13

1.4本书主要创新点..14

1.4.1改进了RoboCup小型组机器人碰撞检测算法..14

1.4.2设计了基于边界的RRT新算法BRRT..14

1.4.3采用了四轮协调运动PI参数自动智能整定新算法..14

1.4.4研究动态运动安全规划算法..15

第2章RoboCup小型组视觉系统..16

2.1小型组视觉系统简介..16

2.2视觉系统框架..17

2.3RoboCup小型组图像处理栈..19

2.4色标模板设计..24

2.4.1图像分割的方法综述..24

2.4.2分割所用的颜色空间模型及其选择与转换..25

2.4.3基于颜色的快速阀值分割方法..28

2.4.4快速区域分割方法..29

2.5.5区域生长法和游程长度编码进行区域分割实验对比..31

2.5结论..31

第3章碰撞检测算法研究..33

3.1碰撞检测系统..33

3.2RoboCup小型组实时碰撞检测目前存在的问题..37

3.2.1RoboCup小型组足球机器人障碍的分类..37

3.2.2目前存在的问题..38

3.3RoboCup小型组碰撞检测算法改进..39

3.4提高碰撞检测算法的鲁棒性..40

3.5算法复杂度..41

3.6实验与结果分析..42

第4章RoboCup小型组足球机器人路径规划算法研究..44

4.1模式匹配方法..45

4.2人工势场方法..45

4.3地图构建方法..46

4.4人工智能方法..46

4.5RRT算法..48

4.5.1标准RRT算法..48

4.5.2相关改进算法及存在的问题..52

4.5.3基于障碍边界启发的RRT算法..54

4.5.4算法复杂度..60

4.5.5实验结果与分析..60

第5章四轮协调运动的PI参数自动整定智能算法研究..66

5.1存在问题及解决办法..67

5.2PID及调节参数..68

5.3基于数字PI算法的电机调速..70

5.4遗传算法..72

5.5基于遗传算法的四轮PI参数整定方法..73

5.5.1染色体编码解码设计..73

5.5.2适应度函数..74

5.5.3遗传算子设计..75

5.5.4算法终止条件..76

5.5.5四轮协调的PI参数自动智能整定新算法..76

5.6实验结果与分析..77

第6章RoboCup小型组机器人动态运动安全规划算法..81

6.1运动安全定义..81

6.2动态运动规划算法..82

6.2.1RoboCup障碍物分类..82

6.2.2足球机器人运动学规律..83

6.2.3机器人速度规划..84

6.2.4动态运动规划算法..86

6.3算法复杂度..97

6.4实验结果与分析..97

第7章RoboCup小型组足球机器人电路与结构..100

7.1小型足球机器人系统组成..101

7.2足球机器人电子系统..102

7.2.1主控单元..102

7.2.2无线通信子系统..103

7.2.3球控制电压泵子系统..104

7.2.4IR(红外)阵列单元模块..105

7.3小型足球机器人机械系统..105

7.3.1运动行走机构..105

7.3.2高效能原装电机..107

7.3.3车载控球模块..107

参考文献..109

致谢..118
内容简介:
本书针对RoboCup小型组足球机器人进行了系统研究和实验，主要包括路径规划、碰撞检测、车轮控制、视觉系统、动态运动安全规划算法、电路和结构等关键问题。路径规划、碰撞检测是RoboCup小型组足球机器人决策系统的核心，车轮控制是执行机构，对策略的执行情况起着决定性作用。
作者简介:
1969年1月出生，教授，工学博士学位。湖北第二师范学院计算机学院院长， 2010年被聘为华中师范大学、湖北工业大学计算机应用技术专业兼职硕士导师。主要讲授：《编译原理》、《面向对象程序设计》、《C程序设计》。
目录:
目录

1.1研究背景..2

1.1.1RoboCup概述..2

1.1.2足球机器人比赛的研究意义..2

1.1.3足球机器人比赛分类..3

1.1.4RoboCup小型组足球机器人项目..4

1.2问题研究..8

1.2.1路径规划技术..8

1.2.2碰撞检测算法..9

1.2.3车轮PI参数整定..9

1.2.4机器人动态安全规划..10

1.3国内外研究现状和分析..11

1.3.1碰撞检测系统..11

1.3.2路径规划..11

1.3.3PI参数自动整定..12

1.3.4动态运动安全规划..13

1.4本书主要创新点..14

1.4.1改进了RoboCup小型组足球机器人碰撞检测算法..14

1.4.2设计了基于边界的RRT新算法BRRT..14

1.4.3采用了四轮协调运动PI参数自动智能整定新算法..14

1.4.4研究动态运动安全规划算法..15

第2章RoboCup小型组视觉系统..16

2.1小型组视觉系统简介..16

2.2视觉系统框架..17

2.3RoboCup小型组图像处理栈..19

2.4色标模板设计..24

2.4.1图像分割的方法综述..24

2.4.2分割所用的颜色空间模型及其选择与转换..25

2.4.3基于颜色的快速阈值分割方法..28

2.4.4快速区域分割方法..29

2.4.5区域生长法和游程长度编码进行区域分割实验对比..31

2.5结论..31

第3章碰撞检测算法研究..33

3.1碰撞检测系统..33

3.2RoboCup小型组实时碰撞检测目前存在的问题..37

3.2.1RoboCup小型组足球机器人障碍的分类..37

3.2.2目前存在的问题..38

3.3RoboCup小型组碰撞检测算法改进..39

3.4提高碰撞检测算法的鲁棒性..40

3.5算法复杂度..41

3.6实验与结果分析..42

第4章RoboCup小型组足球机器人路径规划算法研究..44

4.1模式匹配方法..45

4.2人工势场方法..45

4.3地图构建方法..46

4.4人工智能方法..46

4.5RRT算法..48

4.5.1标准RRT算法..48

4.5.2相关改进算法及存在的问题..52

4.5.3基于障碍边界启发的RRT算法..54

4.5.4算法复杂度..60

4.5.5实验结果与分析..60

第5章四轮协调运动的PI参数自动整定智能算法研究..66

5.1存在问题及解决办法..67

5.2PID及调节参数..68

5.3基于数字PI算法的电机调速..70

5.4遗传算法..72

5.5基于遗传算法的四轮PI参数整定方法..73

5.5.1染色体编码解码设计..73

5.5.2适应度函数设计..74

5.5.3遗传算子设计..75

5.5.4算法终止条件..76

5.5.5四轮协调的PI参数自动智能整定新算法..76

5.6实验结果与分析..77

第6章RoboCup小型组机器人动态运动安全规划算法..81

6.1运动安全定义..81

6.2动态运动规划算法..82

6.2.1RoboCup障碍物分类..82

6.2.2足球机器人运动学规律..83

6.2.3机器人速度规划..84

6.2.4动态运动规划算法..86

6.3算法复杂度..97

6.4实验结果与分析..97

第7章RoboCup小型组足球机器人电路与结构..100

7.1小型足球机器人系统组成..101

7.2足球机器人电子系统..102

7.2.1主控单元..102

7.2.2无线通信子系统..103

7.2.3球控制电压泵子系统..104

7.2.4IR(红外)阵列单元模块..105

7.3小型足球机器人机械系统..105

7.3.1运动行走机构..105

7.3.2高效能原装电机..107

7.3.3车载控球模块..107

参考文献..109

致谢..118

第1章绪论..1

1.1研究背景..2

1.1.1RoboCup概述..2

1.1.2足球机器人比赛的研究意义..2

1.1.3足球机器人比赛分类..3

1.1.4RoboCup小型组足球机器人项目..4

1.2问题研究..8

1.2.1路径规划技术..8

1.2.2碰撞检测算法..9

1.2.3车轮PI参数整定..9

1.2.4机器人动态安全规划..10

1.3国内外研究现状和分析..11

1.3.1碰撞检测系统..11

1.3.2路径规划..11

1.3.3PI参数自动整定..12

1.3.4动态运动安全规划..13

1.4本书主要创新点..14

1.4.1改进了RoboCup小型组机器人碰撞检测算法..14

1.4.2设计了基于边界的RRT新算法BRRT..14

1.4.3采用了四轮协调运动PI参数自动智能整定新算法..14

1.4.4研究动态运动安全规划算法..15

第2章RoboCup小型组视觉系统..16

2.1小型组视觉系统简介..16

2.2视觉系统框架..17

2.3RoboCup小型组图像处理栈..19

2.4色标模板设计..24

2.4.1图像分割的方法综述..24

2.4.2分割所用的颜色空间模型及其选择与转换..25

2.4.3基于颜色的快速阀值分割方法..28

2.4.4快速区域分割方法..29

2.5.5区域生长法和游程长度编码进行区域分割实验对比..31

2.5结论..31

第3章碰撞检测算法研究..33

3.1碰撞检测系统..33

3.2RoboCup小型组实时碰撞检测目前存在的问题..37

3.2.1RoboCup小型组足球机器人障碍的分类..37

3.2.2目前存在的问题..38

3.3RoboCup小型组碰撞检测算法改进..39

3.4提高碰撞检测算法的鲁棒性..40

3.5算法复杂度..41

3.6实验与结果分析..42

第4章RoboCup小型组足球机器人路径规划算法研究..44

4.1模式匹配方法..45

4.2人工势场方法..45

4.3地图构建方法..46

4.4人工智能方法..46

4.5RRT算法..48

4.5.1标准RRT算法..48

4.5.2相关改进算法及存在的问题..52

4.5.3基于障碍边界启发的RRT算法..54

4.5.4算法复杂度..60

4.5.5实验结果与分析..60

第5章四轮协调运动的PI参数自动整定智能算法研究..66

5.1存在问题及解决办法..67

5.2PID及调节参数..68

5.3基于数字PI算法的电机调速..70

5.4遗传算法..72

5.5基于遗传算法的四轮PI参数整定方法..73

5.5.1染色体编码解码设计..73

5.5.2适应度函数..74

5.5.3遗传算子设计..75

5.5.4算法终止条件..76

5.5.5四轮协调的PI参数自动智能整定新算法..76

5.6实验结果与分析..77

第6章RoboCup小型组机器人动态运动安全规划算法..81

6.1运动安全定义..81

6.2动态运动规划算法..82

6.2.1RoboCup障碍物分类..82

6.2.2足球机器人运动学规律..83

6.2.3机器人速度规划..84

6.2.4动态运动规划算法..86

6.3算法复杂度..97

6.4实验结果与分析..97

第7章RoboCup小型组足球机器人电路与结构..100

7.1小型足球机器人系统组成..101

7.2足球机器人电子系统..102

7.2.1主控单元..102

7.2.2无线通信子系统..103

7.2.3球控制电压泵子系统..104

7.2.4IR(红外)阵列单元模块..105

7.3小型足球机器人机械系统..105

7.3.1运动行走机构..105

7.3.2高效能原装电机..107

7.3.3车载控球模块..107

参考文献..109

致谢..118

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