[发明专利]对RoboCup比赛的NAO机器人寻球步态优化方法

权利要求书

1.一种NAO机器人的寻球步态优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

NAO机器人头部摄像头寻找并确认识别到足球并锁定，计算足球与NAO机器人的方位角度差；

若角度差θ小于75°时，则使用NAOqi系统原生给定的腿部上下抖动方式旋转；

若角度差θ大于75°小于105°时，采取转向为90°的库文件，并在机器人前进靠近足球的过程中进行小幅度的调整角度；

若角度差θ在105°和135°之间时，则采取转向120°的库文件，NAO机器人按照120°的库文件中的各关节在不同时间段的数据值来动态调节各腿部关节进行滑动转向；

若角度差θ在135°与180°之间时，则采用转向150°的库文件，NAO机器人按照150°的库文件中的各关节在不同时间段的数据值来动态调节各腿部关节进行滑动转向；其中90°、120°和150°的库文件均为预先存储的、NAO机器人通过腿部和脚底在地面直接产生滑动完成整体的转向的库文件。

2.根据权利要求1所述的NAO机器人的寻球步态优化方法，其特征在于，90°、120°和150°的库文件所使用的数据获取过程如下：

通过实验者在规定时间内，以两腿先在左右张开，然后在地面以腿部弯曲滑动的形式完成旋转转向，分为90°、120°、150°三组；

在实验者身上安装传感设备，并用红外传感器获取得实验者运动过程中腿部脚踝、膝盖关节处的角度变化情况，并记录；

根据记录数据，将每次采集到的数据拟合为一条曲线，多条曲线构成一个面，取数据面中处于中间的80％的数据重新构成一个数据面，将数据面上下范围扩大20°，以5°为一个角度节点进行取样，0.2秒为一个时间节点进行采样，得到多组时间—角度的数据列表；

将红外摄像头测得的左腿，右腿，盆骨的角度用欧拉角表示，并与在机器人动作开始到成功完成选择这段时间形成函数关系，仿真得出一条曲线，之后取每一个时间节点不同的左腿，右腿，盆骨的欧拉角进行组合，按照一定时间节点插入关节数据，分别将取的数据输入至图形化软件内驱动NAO机器人，让NAO机器人的腿部关节按照所输入的欧拉角数据进行活动，完成转身动作；

在驱动NAO机器人的同时记录下机器人的旋转时间和摇晃程度，摇晃程度分为三个等级记录，摇晃最大角度超过25°记录为不稳定，摇晃程度超过10°小于25°为较稳定，摇晃程度在10°即为稳定，同时也记录下晃动的时间；

若在某个动作摇晃程度太大，则将此动作的前后两个时间点间隔扩大，延长动作的时间，增强其稳定性，同时运动总时长也增大；

采集NAO机器人脚底的压力传感器数据，计算机器人身体重心偏移程度；记录下摔倒时的数据值，作为是否摔倒的节点值，取在摔倒节点值以内的各关节数据为有效值；

将拟合得到的各腿部关节的各时间点欧拉角通过Naoqi这一嵌入式软件编写，让NAO机器人产生脚掌滑动来旋转的程序，并植入NAO机器人的底层文件。

3.根据权利要求2所述的NAO机器人的寻球步态优化方法，其特征在于，计算机器人身体重心偏移程度时，赋予压力传感器不同的权重，权重的比例为四个传感器到中心的投影距离，并根据贝塞尔方差公式求出传感器的差值，并用方差来衡量稳定性的大小。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序具体执行如权利要求2所述的NAO机器人的寻球步态优化方法。