2022年在北京举办的冬奥会、冬残奥会是我国举办的重大标志性体育活动。在冬奥会的契机下,本课题以体育比赛中热门项目冰壶运动为背景,结合人工智能技术、将计算机视觉与机器人控制相结合,构建了数字冰壶场系统。系统由冰壶观测机器人、冰壶投掷机器人以及人机交互主控端构成。该系统既可以对冰壶赛场模拟仿真生成投掷策略辅助用户决策,也可以让用户操作冰壶机器人进行冰壶比赛,甚至可以下到赛场与冰壶机器人同场竞技,起到辅助训练的作用。首先,本文对冰壶观测机器人的构成进行介绍,由视觉系统、相机位姿控制系统、中央控制单元、无限通讯模块以及运动机构构成。观测机器人主要任务的是大本营区域图像采集,完成场景感知的功能。场景感知中最重要的就是图像的处理,所以本文对观测机器人搭载的视觉系统首先进行了相机畸变的校正工作。视觉系统在观测机器人移动中起到关键的定位作用,因此进行了相机安装标定。对于机器人移动控制,本文提出了一种基于视觉伺服的运动控制方法。其次,针对冰壶机器人视觉检测方法开展了深入研究,提出了一种基于移动单目视觉的目标识别与测量方法,实现了对冰壶运动过程的实时检测与精确定位。具体实现了基于YOLOv5的冰壶目标检测模型,经过测试其可以完成课题的冰壶检测任务。同时,采用ResNet50作为主干特征提取网络实现对冰壶中心点坐标校正,经过实验该模型将误差缩小到未校正前的20%左右。考虑到本系统的应用场景和观测机器人的可移动性与便捷性,提出了基于射影变换的冰壶坐标解算方法。最后,深入调研冰壶运动监控及战术演练需求,设计了一套分布式智能冰壶软件系统。在前文的研究基础上将课题组研发的冰壶投掷机器人与策略生成模块跟本文研究的观测机器人进行整合,开发了数字冰壶场分布式计算平台。该平台不仅可以对冰壶游戏进行仿真,也可以生成策略给对用户进行展示模拟,辅助用户决策,起到了辅助训练的作用。同时提供了用户操作界面,使用者可以实时观察场地得分区信息并且通过人机交互界面操控投掷机器人进行投壶策略实施,实现了真正的面向大众的冰壶运动。