目录

第1章背景介绍

1.1“RoboMaster机甲大师赛”简介

1.2步兵机器人发展史

1.3步兵机器人关键技术分析

第2章步兵机器人总体设计

2.1步兵机器人总体设计思路

2.1.1步兵机器人整体结构简介

2.1.2比赛规则解析

2.1.3总体设计方案的思考

2.2重要参数选择及确定方法

2.2.1外形尺寸确定方法

2.2.2云台各轴运动范围确定方法

2.2.3目标重心位置确定方法

2.3关键零部件选型

2.3.1关键电机选型方法

2.3.2加工材料选型

2.4人机交互方式设计

2.4.1机器人状态显示总体方案设计

2.4.2机器人参数修改总体方案设计

第3章机械结构设计

3.1地形结构元素分析

3.2底盘结构设计

3.2.1灵活移动之轮组部分设计

3.2.2防止颠簸之悬挂设计

3.2.3又轻又硬之底盘骨架设计

3.3供弹方式设计

3.3.1概述

3.3.2供弹方式的选择

3.3.3封闭硬质供弹管路的设计

3.3.4硬质供弹链路中轴承的使用

3.4云台

3.4.1云台概述

3.4.2Pitch轴结构设计

3.4.3Yaw轴结构设计

3.4.4滑环Yaw轴设计方法

3.5发射机构

3.5.1发射机构概述

3.5.2枪管设计

3.5.3拨弹机构设计

3.5.4摩擦轮动力的设计

3.5.5预置机构的设计

3.5.6弹仓设计

3.6外观保护设计

3.6.1外观保护壳

3.6.2被救援机构

第4章控制系统设计

4.1控制系统需求分析

4.1.1最优控制目标分析

4.1.2硬件总体架构的确定

4.2接口设计

4.2.1主控板与控制板之间的接口设计

4.2.2主控板与上位机之间的接口设计

4.3电子元器件选择与电路板设计

4.3.1主控芯片

4.3.2电源系统

4.3.3传感系统

4.3.4接口电路

4.4功率模块的设计

4.4.1电容的选择

4.4.2控制方法

4.4.3结构框图

4.4.4注意事项

4.5控制算法

4.5.1电机的PID控制算法

4.5.2惯性测量单元

4.5.3全方位底盘的运动解算方法

4.5.4底盘调试心得

第5章视觉识别系统设计

5.1视觉识别系统需求分析

5.1.1视觉元素分析

5.1.2接口通信方式分析

5.2视觉系统硬件选型

5.2.1计算平台选择

5.2.2相机选型

5.2.3镜头选择

5.3滤波算法

5.3.1从波的角度分析图像

5.3.2均值滤波器

5.3.3中值滤波器

5.3.4高斯滤波器

5.3.5双边滤波器

5.3.6Sobel算子

5.3.7拉普拉斯算子

5.3.8腐蚀

5.3.9膨胀

5.3.10开运算

5.3.11闭运算

5.3.12总结

5.4装甲板识别

5.4.1Canny算子

5.4.2OTSU算法

5.4.3装甲板识别思路

5.5数字识别

5.5.1机器学习

5.5.2深度学习

5.5.3深度学习应用概述

5.6位置、姿态解算相关算法

5.6.1基本模型

5.6.2标定

5.6.3PnP算法

5.6.4解算流程总结

5.6.5双目测距

5.7预测及相关算法——卡尔曼滤波

5.7.1卡尔曼滤波引言

5.7.2卡尔曼滤波的几个公式

5.7.3总体评价

5.7.4OpenCV中卡尔曼滤波源码

5.8能量机关

5.8.1概述

5.8.2识别部分

5.8.3解算部分

5.8.4预测和开火判断

第6章设计过程中的常见问题及解决办法

6.1底盘

6.1.1重心

6.1.2防止固连

6.1.3防止侧翻的程序

6.2发射机构

6.2.1防止洒弹的弹仓

6.2.2防疯转的程序

6.3机器人安全问题

第7章其他类型步兵机器人设计

7.1平衡步兵机器人

7.1.1平衡步兵机器人介绍

7.1.2倒立摆平衡机器人

7.1.3滑块辅助式平衡步兵机器人

7.1.4轮腿式平衡机器人

7.2全向轮步兵机器人

7.2.1底盘框架

7.2.2轮系机械设计

7.3舵轮步兵机器人

7.3.1舵轮底盘运动分析

7.3.2舵轮轮组结构设计

7.3.3舵轮底盘控制设计

7.4步兵机器人未来展望

参考文献

附录A训练SVM模型代码例程

附录BMNIST数据集的代码实现

附录COpenCV中卡尔曼滤波源码

C.1cpp文件

C.2h文件