[发明专利]对RoboCup比赛的NAO机器人寻球步态优化方法

说明书

本发明公开了一种NAO机器人的寻球步态优化方法，包括：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；若角度差在105°和135°之间时，则采取转向120°的库文件进行滑动转向；若角度差在135°与180°之间时则采用转向150°的库文件进行滑动转向。本发明将机器人的转身过程变为直接利用腿部各个关节之间的灵活转动，使得腿部和脚底在地面直接产生滑动，保持了良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及在RoboCup(Robot World Cup(机器人世界杯))上NAO机器人寻球步态优化方法。

背景技术

随着智能技术的飞速发展，NAO机器人高度融合了自动化，机械，人工智能领域的研究成果，被广泛的应用于RoboCup比赛中。现有技术中，NAO机器人寻球转身方式是依靠腿部的上下较小幅度的抖动，使得每次只有一条腿着地，而另一条腿则在半空中通过腿部关节达到细微的转动，如此左右腿配合达到转身的效果。NAO机器人摔倒后会按照其原生NAOqi系统原有的给定方式起身站立，再用头部的摄像头部件捕捉足球的方位，得到角度差，之后通过双腿的上下抖动来达到转身一定角度、寻球的目的。通过实际比赛和演练证明NAO机器人，在原来的起立方式之下通过腿部抖动来转身寻球，不仅速度较慢，而且稳定性差，易被周围机器人绊倒，如图1所示。可见，由于NAO机器人系统现有技术在机器人转身程序上有缺陷，使其转身速度较慢，稳定性较差，影响其寻球速度，对于比赛中机器人的表现产生一定影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的NAO机器人容易倒下，且倒下起立之后寻球速度慢，稳定性差的缺陷，提供一种更迅速更稳定的寻球优化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种NAO机器人，该NAO机器人的两只脚底均安装四个压力传感器，其中两个压力传感器安装在脚掌，另外两个压力传感器安装在脚后跟，四个压力传感器与NAO机器人的主控芯片连接，主控芯片实时采集压力传感器的数据，并通过串口发送至上位机。

本发明还提供一种NAO机器人的寻球步态优化方法，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。

接上述技术方案，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；