机器人足球比赛是近年来在国际上兴起的一项高科技竞赛活动，它是当前机器人领域的一个研究热点，同时也为相关领域内的理论研究提供了一个良好的实验和测试平台。本文以RoboCup中型组足球机器人比赛为应用背景，研究和设计了符合RoboCup比赛规则的中型足球机器人底层控制系统。研究内容包括中型足球机器人系统方案设计、底层控制系统硬件电路实现、底层控制系统软件实现以及在此基础上对电机控制算法和里程计辅助定位等问题的研究。该系统从方案制定、芯片选型到电路设计、程序调试均由本人自主研发。 本文提出了以NiosII为核心处理器，在FPGA上构建SOPC系统，为中型足球机器人的底层控制承载各种算法，智能驱动等提供了良好的设计平台。避免了以往采用DSP为核心的底层控制系统所存在的占用接口资源较多，所需周边元器件多，升级改动需重新布板等问题。 针对PID算法在电机控制中出现的问题，本文提出了积分分离和不完全微分的PID控制算法改进，并在NiosII软核处理器中得以实现。为电机控制的快速性和稳定性提供了保证，进一步提高了中型足球机器人的动态响应性能。 研究了从动式全向轮的里程计用于机器人辅助定位，对摄像机输出定位一致性差的现象起到互补作用。提出了基于权系数的多传感器信息融合的方法，研究摄像机、里程计和数字罗盘多信息融合在机器人定位中的应用。通过实验证明算法对修正机器人定位误差有一定效果。 综合以上研究成果，对中型足球机器人平台做运动直线度测试，实验证明该平台的运动性能达到设计要求。该平台在中型组机器人比赛中得到了成功应用，通过了2008年RoboCup中型组世界杯比赛以及2008年中国公开赛的实战考验，在2008年中国公开赛中荣获技术挑战赛冠军及足球比赛季军（一等奖）。