10、人形机器人足球比赛中的感知、控制与平衡技术

人形机器人足球比赛中的感知、控制与平衡技术

1. 感知系统

在机器人足球比赛中，感知系统是机器人了解比赛情况的基础。它主要包括视觉感知、本体感知和定位三个方面。
- 视觉感知 ：利用颜色、大小和形状信息，机器人可以检测球、球门柱、罚球标记、场线、角落、T 形交叉、X 形交叉、障碍物、队友和对手等。通过去除径向镜头畸变并反转从场地到图像平面的投影映射，来估计与每个检测到的物体的距离和角度。
- 本体感知 ：使用伺服电机的关节角度反馈，并将其应用于运动学机器人模型。在提取质心的位置和速度之前，围绕当前支撑脚旋转运动学模型，使躯干的姿态与惯性测量单元（IMU）测量的角度相匹配。同时，还会监测温度和电压，以通知过热或低电量情况。
- 定位 ：使用粒子滤波器跟踪机器人在球场上的三维姿态（x, y, θ）。粒子通过线性运动模型进行更新，其参数从运动捕捉数据中学习。粒子的权重根据地标观测（距离和角度）的概率模型进行更新，该模型考虑了测量噪声。为了处理模糊地标的未知数据关联，会在每个粒子的基础上对数据关联进行采样。

此外，今年还将指南针集成到了感知系统中。由于自 2013 年以来两个球门颜色相同，仅依靠视觉线索无法实现明确的定位，因此指南针的加入为粒子滤波器提供了额外的信息来源。它不仅有助于消除定位的歧义，还提高了机器人足球行为的有效性，因为机器人始终知道对手球门的大致方向。

以下是感知系统的工作流程 mermaid 图：

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    A[视觉感知] --&