仿人足球机器人电子罗盘自定位技术研究.pdfVIP

第 7期 2014年 7月 机械 设 计 与制 造 Machinery Design Manufacture 17l 仿人足球机器人电子罗盘 自定位技术研究 毕俊熹 ，娄小平 ，祝连庆 ，张继文 (1．北京信息科技大学 光电测试技术北京市重点实验室，北京 100192； 2．清华大学 精密仪器与机械学系，北京 100084) 摘 要：在 RoboCup仿人足球机器人比赛中，实现机器人 自身在球场中的自定位是一项最基本的功能。主要介绍了基 于贝叶斯估计的蒙特卡洛粒子滤波算法，说明了仿人足球机器人的运动模型和视觉模型。与传统的只采用视觉传感器 数据相比，该方法将电子罗盘信息融合入观测模型并使用融合后的数据更新粒子权重，使机器人在场地中能够准确的 定位出自身身体朝向，从而克服了在缺少定位柱和球门柱颜色信息的条件下机器人无法辨别双方球门的问题。实验结 果证明了该方法的有效性。 关键词：蒙特卡洛粒子滤波；仿人足球机器人；电子罗盘：RoboCup 中图分类号：TH16；TH39；TP212 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2014)07—0171—04 The Self-Localization of Humanoid Soccer Robot Based on Digital Compass Information Fusion BI Jun-xi ，LOU Xiao-ping ，ZHU Lian-qing ，ZHANG Ji-wen (1．Beijing Key Laboratory for Opto-electronic Measurement Technology，Beijing Information Science＆Technology University。 Beijing 100192，China；2．DepartmentofPrecisionInstruments andMechanology，TsinghuaUniversity，Beijing 100084，China) Abstract：On RoboCupfield，the mobile robot localization is a basic task of robots，also a research topic ofconcern．Mainly introduced the e of Monte Carlo localization algorithm,in the RoboCup humanoid league．A nd being diferent from the traditional single vision sensor model，this method incorporated the digital compass data with observation model aml updating particles weight with fused data，thtL~，improving the accuracy of robot self-location and overcoming the problem of indistinguishable from the two without the landmark poles and it colored both sides goal yelow．Expel imental resuhs validated the proposed method． Key W ords：onte Carlo Localization；Humanoid Robot Soccer；Digital Compass；RoboCup 1引言 世界机器人足球赛为机器人研究领域提出了一个标准问 题，并逐渐成为人工智能学和机器人学的研究热点。在足球机器 人的各种相关问题中，机器人的自定位是其巾最基本的技术之 一 。足球机器人自定位的本质是利用机器人自身的传感器信息来 正确认识 自身在球场中的位置。 基于粒子滤波算法进行定位是足球机器人自定位中应用最广 泛的一种。自1 997年RoboCup]~届比赛以来，该领域已经取得了 一 系列的成果，各组别均具备了较成熟的硬件平台和算法。随着 仿人机器人技术的逐渐发展，RoboCup对于仿人足球机器人的要 求越来越高，比赛的难度也随之提升。文献口在最初的粒子滤波基 础上，借助环境中的陆标，视觉中的颜色信息和里程计的数据，以 算法的手段解决场中机器人的自定位，并且在比赛中取得了不错 的效果。但是该方法已经不适用于必威体育精装版的RoboCup比赛规则；文 献12]提出了包含电子罗盘的多传感器融合机器人自定位方法，但 是并未就电子罗盘