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...姓名：王思查
导师签名。
杰
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天
天
门 1
月亮
月亮
许多
许多
概括
机器人足球涉及数字图像处理、模式识别、机器人控制、人工智能、多智能
多团队的合作是这些领域的热点，也是难点。
中号
作为机器人杯赛事的重要组成部分，
为运动控制系统相关理论和技术的研究提供了标准的测试平台。
本文对中型三轮全向足球机器人的控制算法进行了研究。
首先，建立了三轮全向足球机器人的非线性系统模型，并给出了其基本工作原理。
其次，根据控制任务的分析，选择基于运动学模型的分层控制作为
机器人系统的控制方案。同时设计了“笔记本电脑+DSP多轴驱动卡+驱动器”的控制系统。
基于桥式驱动电路的三轮全向足球机器人实现方法及驱动系统的运动控制系统
再次，为了验证底层运动控制系统的可行性，在证明系统状态完全可控的基础上
在此基础上设计了一种基于误差累积因子的自调整模糊控制算法，仿真和实验结果表明：
证明了控制算法的合理性、可行性和有效性。最后根据控制任务的要求，设计了动态
反馈线性化轨迹跟踪控制算法。仿真实验表明，该算法可以使机器人快速、准确地
跟踪预期轨迹，满足中组机器人比赛过程中轨迹跟踪控制要求。
此外，根据机器人足球比赛的实际需求，本文提出了一种基于纯滚动理论的方法。
直线行走方法可以使机器人完成复杂的运动，具有实际意义。
关键词：三轮全向机器人；系统建模；运动控制；轨迹跟踪；直线行走
抽象的
机器人足球在以下领域
数字处理、图案处理、机器人控制、人工智能、
多代理
合作与 SOon。
联盟，作为
关键组成部分
在
提供
标准
测试平台
相关理论和
运动控制技术研究
系统。
论文制作
调查
控制
算法
的
全向足球机器人，有三个轮子
Robo Cup 的
中型
机器人
联赛。®各种系统
足球机器人模型已经制造出来，
原始表现
也是
分析。其次
的特点
控制
任务。分层
选取了基于中心的运动学模型
机器人足球控制方案
系统。同时，运动
控制
系统
基于
在“便携式计算机® DSP
多轴驱动器”，作为
实现方式
系统
和
推进系统
基于
桥
类型
驱动电路
设计。第三
这
目的
的
验证
这
可行性
运动控制
系统，自我调节
宇宙
模糊
控制
算法
基于累积误差因子
建议的
在...的基础上
证明可控性
的
系统仿真
和
实验
结果表明
算法
合理、可行、有效。实时、可
快的
和
准确
追踪所需
路径。最后，动态
反馈
线性化
追踪
控制
算法
我
放
依据控制任务推进。
模拟和
实验
结果表明，控制
算法
有
特点
高精度、实时、快速
和
准确
追踪
设计
路径，相遇
这
要求
足球机器人
Robo Cup 的
中间
尺寸机器人
联盟。
此外，为了
满足
实际的
要求
的
Robo Cup 的
中间
尺寸机器人
联赛，技术
的
直的
线
移动
基于
纯滚动
理论
我
给定
哪些机器人能够执行复杂的动作，有
实际意义。
钥匙
单词：three・-・- bot;;
运动
控制；轨迹跟踪；直线
线
移动
二
目录
摘要………………………………………………………………………………………………I
ＡＢＳＴＲＣＴ……………………………………………………………………………………………………． ． 二
第一章 引言
1.1 研究背景及意义………………………………………………………………………l
1.1.1 机器人足球简介……...
1.1.2 轮式全向驱动系统在足球机器人中的应用…………………………………… ２
1.1.3研究课题的理论与现实意义…………………………………………２
1.2 研究的主要问题…………………………………………………………………………3
1.3
中型足球机器人系统介绍…………………………………………………………………… 4
1.4 足球机器人研究现状…………………………………………………………………… 6
1.5 论文的主要内容及组织结构……………………………………………………8
1.6 本章概述……………………………………………………………………………………………………． 9
第2章 三轮全向足球机器人系统建模
2.1单轮运动学分析…………
2.2 轮式移动机器人运动学分析………………………………………………………………．１２
2.3 轮式移动机器人动力学模型…………………………………………12
2.4 三轮全向足球机器人系统模型……………………………………………………………………． 14
2.4.1三轮全向足球机器人运动学模型………………………………………………14
2.4.2 三轮全向足球机器人动力学模型………………………………………………15
2.4.3 基于极坐标的系统模型…………………………………………………………17
2.5 三轮全向足球机器人运动特性分析………………………………………………17
2.6 本章概要……...
第3章 三轮全向足球机器人控制系统设计
3.1三轮全向足球机器人主要控制任务…… ...
3.2 三轮全向足球机器人控制方案………………………………………………………………………………………………２２
3.2.1 三轮全向足球机器人控制方案……………………………………………………． ２２
3.2.2 控制方案的选择…… ...
3.3 三轮全向足球机器人控制系统设计………………………………………………24
3.3.1上位控制系统设计……………………………………………………………………２５
3.3.2 底层控制系统设计与实现……………………………………………………２５
3.4 三轮全向足球机器人驱动系统设计……………………………………………………２７
3.4.1驱动系统设计………………………………………………………………………………．２７
3.4.2驱动电机的选择…… ...
3.5 本章小结…………………………………………………………………………２８
第四章 中型足球机器人运动控制算法
4.1 问题陈述…………………………………………………………………………………………２９
4.2 三轮全向足球机器人控制性分析……………………………………………………30
4.3基于误差累积因子的话语自调整模糊控制算法设计…………
4.3.1基于逆运动学模型的输入变换解耦…………………………………………30
4.3.2 二维模糊控制器设计……………………………………………………………………………………………………31
4.3.3 域自调节缩放因子设计…………………………………………………………３２
4.3.4 基于路径的误差累积因子设计…………………………………………………………３２
4.4 模拟与实验结果………………………………………………………………………………33
4.4.1单电机仿真及实验结果………………………………………………………………33
4.4.2 运动控制系统实验结果………………………………………………………………………………35
4.5 本章小结…………………………………………………………………………36
第五章 足球机器人的轨迹跟踪控制
5.1基于动态反馈线性化的轨迹跟踪控制器设计……………………………………３７
5.1.1轨迹跟踪误差系统的建立…………………………………………………………37
5.1.2 状态反馈控制器设计……………………………………………………………………３８
5.1.3 椭圆轨迹设计…… ...
5.2 模拟结果…………………………………………………………………………39
5.3 本章小结…………
第六章 直线行走技术改进
6.1 问题陈述………………………………………………………………………………………… ４２
6.2 直线行走分析………………………………………………………………………………42
6.2.1 直线运动的坐标变换…… ...
6.2.2 平面坐标系下机器人纯滚动分析…………………………………………………………43
6.2.3 行动实施…… ...
6.3 本章小结…………
总结与展望…… ...
参考…… ...
致谢…… ...
附录（硕士研究生期间发表论文清单）……………………………………５３
第一章 引言
1.1 本研究的背景和意义
1.1.1 机器人足球简介
机器人足球是人工智能与智能机器人的动态研究平台。
对抗标准化测试平台最早由加拿大不列颠哥伦比亚大学的教授于1992年开发。
自从 Alan 提出这个理论[1]以来，已经过去了近 20 年，形成了一个
能源、智能控制、图像处理与模式识别、传感器与数据融合、通信等诸多新兴学科
它是集高科技、娱乐性、竞技性于一体的新兴交叉领域[21]。
其中规模较大的有两大类：一类是国际机器人足球联合会（
国际机器人协会（FIRA）主办的微型机器人世界杯足球赛
另一家是国际人工智能协会和国际人工智能组织联合成立的
国际机器人协会（IAAAI）主办的机器人世界杯足球锦标赛
世界
杯子，
其中在国际上的影响力相对较大，这与FIRA强调专注力是一致的。
与分布式系统不同，侧重于分布式系统的研究。
1997年，正式成立，总部设在日本，正式注册于瑞士伯尔尼。
迄今为止，已成功举办了14届国际比赛，受到了广泛关注。
参与人数及活动数量逐年增加，早在创办之初便提出了长远目标[３Ｊ：
2050年，按照国际足联的规则，一支由完全自主的人形机器人组成的足球队将
该队将击败当时的世界杯冠军，目的是通过提供标准问题来促进相关学科的发展
关键技术的研发和突破必将推动相关领域的进步。
中型机器人足球赛（
中型
联盟是的主要比赛
该项目自1997年第一届国际大赛在日本名古屋举办以来，已正式
在中型机器人足球比赛中，要求赛场上的机器人自主完成包括环境感知在内的任务。
任何形式的场外干扰都将
近年来，各参赛队在设计参赛机器人的行走机构时，
轮式全向驱动结构及分层控制被广泛应用，相关理论与应用的研究也是控制算法与
控制结构设计研究的热点与难点.
国际中型机器人团队主要来自德国、葡萄牙、荷兰、日本等国的研究机构。
