Robot Soccer Kit: Omniwheel Tracked Soccer Robots for Education
作者: Gregoire Passault, Clement Gaspard, Olivier Ly
分类: cs.RO
发布日期: 2025-10-13
期刊: 2022 IEEE International Conference on Autonomous Robot Systems and Competitions (ICARSC), Apr 2022, Santa Maria da Feira, France. pp.34-39
💡 一句话要点
提出一种基于外部跟踪系统的全向轮足球机器人教育套件
🎯 匹配领域: 支柱六：视频提取与匹配 (Video Extraction)
关键词: 教育机器人 全向轮 外部跟踪系统 机器人套件 机器人控制
📋 核心要点
- 现有机器人套件主要关注机器人自身的感知，难以解决涉及坐标和导航等高级问题。
- 该论文提出一种全向轮机器人套件，结合外部跟踪系统，降低了对机器人自身计算能力的要求。
- 该套件旨在提供一个教育平台，使学生能够探索和学习机器人技术中更高级的概念。
📝 摘要（中文）
随着低成本、模块化、可编程组件的快速发展，以及快速原型技术的进步，教育机器人技术蓬勃发展，并在大多数学校中普及。教育机器人可以将理论问题具象化为实际应用，培养多学科技能，并为项目导向教学提供丰富的自然环境。然而，目前大多数机器人套件都局限于机器人感知的自我中心视角，难以解决涉及坐标或导航等更高级别的问题。本文介绍了一种带有外部跟踪系统的全向机器人教育套件，减轻了嵌入式系统的约束，同时能够探索通常无法触及的机器人技术的高级方面。
🔬 方法详解
问题定义：现有教育机器人套件通常依赖于板载传感器进行定位和导航，这限制了它们在复杂环境中的应用，并且对嵌入式系统的计算能力提出了较高要求。学生难以接触到更高级的机器人技术概念，例如全局坐标系下的路径规划和协同控制。
核心思路：该论文的核心思路是利用外部跟踪系统来提供机器人的全局位置信息，从而减轻机器人自身的计算负担，并允许学生专注于更高级的算法和策略的开发。通过将感知任务从机器人本身转移到外部系统，可以简化机器人的设计，降低成本，并提高系统的整体性能。
技术框架：该教育套件包含两个主要组成部分：全向轮机器人和外部跟踪系统。全向轮机器人采用麦克纳姆轮结构，使其能够进行全方位移动。外部跟踪系统负责实时监测机器人的位置和姿态，并将这些信息传递给机器人。机器人可以根据接收到的位置信息进行路径规划、避障和协同控制等操作。整个系统构成一个闭环控制系统，允许学生探索各种机器人控制算法。
关键创新：该论文的关键创新在于将外部跟踪系统与全向轮机器人相结合，构建了一个易于使用且功能强大的教育平台。这种方法降低了对机器人自身硬件和软件的要求，使学生能够专注于更高级的机器人技术概念的学习和实践。此外，全向轮的设计也为机器人提供了更大的灵活性和运动能力。
关键设计：外部跟踪系统可以使用各种技术实现，例如视觉跟踪、激光雷达或超声波传感器。论文中可能使用了摄像头进行视觉跟踪，通过图像处理算法提取机器人的位置信息。全向轮机器人的控制算法需要根据具体的轮子配置和运动学模型进行设计。此外，还需要考虑通信协议的设计，以确保机器人和外部跟踪系统之间的数据传输稳定可靠。
📊 实验亮点
由于论文是关于教育套件的介绍，而非算法性能的评估，因此没有具体的性能数据。其亮点在于提供了一个低成本、易于使用且功能强大的机器人教育平台，降低了学习机器人技术的门槛，并允许学生探索更高级的机器人概念。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于机器人教育、科研以及小型自动化场景。在教育领域，该套件可以帮助学生学习机器人控制、路径规划、多机器人协同等高级概念。在科研领域，该平台可以用于快速原型验证新的机器人算法。在小型自动化场景，例如仓库或办公室，该机器人可以用于物品搬运和巡逻。
📄 摘要（原文）
Recent developments of low cost off-the-shelf programmable components, their modularity, and also rapid prototyping made educational robotics flourish, as it is accessible in most schools today. They allow to illustrate and embody theoretical problems in practical and tangible applications, and gather multidisciplinary skills. They also give a rich natural context for project-oriented pedagogy. However, most current robot kits all are limited to egocentric aspect of the robots perception. This makes it difficult to access more high-level problems involving e.g. coordinates or navigation. In this paper we introduce an educational holonomous robot kit that comes with an external tracking system, which lightens the constraint on embedded systems, but allows in the same time to discover high-level aspects of robotics, otherwise unreachable.