小型足球機器人的無線通信系統(tǒng)設計

摘要：介紹了一種用于Robocup F-180小型組足球機器人比賽的無線通信系統(tǒng)的設計。包括發(fā)送端和接收端系統(tǒng)的硬件設計和實現(xiàn)及其軟件設計。給出了一種適應于這套系統(tǒng)的通信協(xié)議，包括物理層的編碼設計、糾錯編碼設計和幀結構設計。

    關鍵詞：串行通信 無線通信 機器人

足球機器人是一個極富挑戰(zhàn)性的高技術密集 密集型項目，融小車機械、機器人學、機電一體化、單片機、數(shù)據(jù)融合、精密儀器、實時數(shù)字信號處理、圖像處理與圖像識別、知識工程與專家系統(tǒng)、決策、軌跡規(guī)劃、自組織與自學習理論、多智能體協(xié)調(diào)以及無線通信等理論和技術于一體，既是一個典型的智能機器人系統(tǒng)，又為研究發(fā)展多智能體系統(tǒng)、多機器人之間的合作與對抗提供了生動的研究模型。它通過提供一個標準任務，使研究人員利用各種技術獲得更好的解決方案，從而有效促進各個領域的發(fā)展。其聽理論與技術可應用于工業(yè)生產(chǎn)、自動化流水線、救援、教育（www.xfhttp.com－雪風網(wǎng)絡xfhttp教育網(wǎng)）等實踐領域，從而有效推動國家科技經(jīng)濟等方面的發(fā)展。機器人足球 從一個側面反映了一個國家信息與自動化領域的基礎研究和高技術發(fā)展水平。

目前，國際上有機器人足球比賽分為兩大系列——FIRA和Robocup。本文所要論述的系統(tǒng)所應用的F-180小型足球機器人比賽就是RoboCup系列中應用較廣泛的一種。

F-180小型足球機器人足球比賽的示意圖如圖1所示，比賽雙方各有5名機器人小車在場上。足球機器人系統(tǒng)在硬件設備方面包括機器人小車、攝像裝置、計算機主機和無線發(fā)射裝置；從功能上分，它包括機器人小車、視覺、決策和無線通信四個子系統(tǒng)。

    其中無線通信系統(tǒng)是銜接主機和底層機器人不可缺少的一環(huán)，它必須保證從主機端到機器人底層之間的數(shù)據(jù)傳送是可靠的，從而使得機器人比較能夠順利流暢進行。由于比賽雙方都有多個機器人同時在場地上跑動，要求無線通信有一定的抗干擾性。無線通信系統(tǒng)的性能相當程度上直接影響著機器人的場上表現(xiàn)。

1 系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)

比賽中從攝像頭來的視頻信號經(jīng)過計算機處理之后得到控制小車用的數(shù)據(jù)信息，而無線通信系統(tǒng)的就是將這些數(shù)據(jù)信息及時準確地送達場上的每一個機器人小車，系統(tǒng)采用廣播方式，各機器人根據(jù)特定標志識別發(fā)給自己的有用數(shù)據(jù)，從而進行決策與行動。整個系統(tǒng)的框圖如圖2所示。

1.1 發(fā)送端的硬件設計

發(fā)送端主要用PIC16F877單片機實現(xiàn)編碼和對發(fā)射機的控制，計算機通過串行口發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)過PIC16F877編碼后再通過PTR3000無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

    所采用的PIC16F877單處機是MICROCHIP公司推出的8位單片機。采用

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