Soccer without Reason - Das RoboCup-Team der FU Berlin.
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Soccer without Reason - Das RoboCup-Team der FU Berlin
Die Aufstellung
Peter Ackers
Sven Behnke
Bernhard Frötschl
Wolf Lindstrot
Manuel de Melo Raúl Rojas
Andreas Schebesch
Mark Simon
Martin Sprengel
Oliver Tenchio
Roboter-Fußball
• Seit 1997: RoboCup-Initiative, Mirosot
• RoboCup - Zusammen mit KI-Konferenz
• I - Simulationsliga
• II - Liga der kleinen Roboter (SmallSize)
• III- Liga der mittelgroßen Roboter (MidSize)
• IV- Liga der Sony-Hunde
Simulationsliga
Soccer-Server
Einfache Aktionen
Autonome Spieler
Schneller Einstieg
Liga der mittelgroßen Roboter
Spielfeld9 5 Meter
Vier gegenvier
Das Freiburger Team (Prof. Nebel)
Pioneer 1 RoboterLibretto NotebookWaveLan Radio-EthernetSchußapparat
Vision System7 SonarsSICK Laser ScannerInterne Odometrie
Spieler-Erkennung
Laserscan-Punkte
Globales Weltmodell
Multi-Roboter-Sensorintegration
Alle Spieler melden ihre Schätzungen (mit Zeitstempel).
Schätzungen der Spieler werden gemittelt.
Objekte werden lokal verfolgt.
Freund-Gegner Unterscheidung: die eigenen Spieler melden ihre Position !
Die Information wird an alle Spieler zurückgeschickt.
Video MidSize-Liga
Die Liga der Sony-Hunde
Die Liga der kleinen Roboter
18 cm maximalerDurchmesser
Robocup-Regeln SmallSize-Liga
• Fairplay
• 5 gegen 5, 2 x 10 Minuten, Golfball
• Spielfeld: Tischtennisplatte mit Rand
• Robbi: 180 cm^2, d: 18cm, h:15cm
• Nur ein Verteidiger im Strafraum
• Verwarnung bis rote Karte bei Schieben
• Kamera von oben erlaubt, Farben und Beleuchtung festgelegt
• Eingeklemmter Ball => Freistoß für zuletzt berührenden Robbi
Spielfeldaufbau
Globale KameraExterner RechnerFunkverbindung
Block-Diagramm der Software
Benutzer-schnittstelle
Funk-verbindung
ReaktivesVerhalten
Vision-System
Bild aus der Videokamera
1,52
2,74 Meter
640480 Pixel
Reaktive Verhaltenssteuerung
Roboter bilden ein Team
Kommunikation
• nur in einer Richtung (Host =>Roboter)
• seriell über Funk-Transceiver (9600 baud)
• 8-Byte-Pakete enthalten Kommandos– ID– Sollgeschwindigkeiten für die Motoren– Drehrichtung der Motoren– Steuerbits (Schuß an/aus)– Checksumme (XOR)
RoboCup: Gruppe D, Stockholm
On-Board-ElektronikFunk
Motoren
Schußapparat
RotierendePlatte
Video SmallSize-Liga
Hardware
Funk
SchußapparatMotorenSpannungsversorgungChassis Elektronik
Schußapparat
Pneumatik
Federmechanismus
Pyrotechnik
Magnetaktoren
Drehende Metallplatte
Bauteile zu teuer Mechanisch aufwendig Regelwidrig?! Niedriger Wirkungsgrad K.I.S.S (Keep It Simple
& Stupid)
Motoren
Nennspannung: 6V16 Impulse pro AnkerdrehungAbgabeleistung: 1,76 W19:1 Getriebe
Ein Motor pro Rad !1 m/s !Getriebe ?Abmessungen ?Drehzahlmessung ?
Spannungsversorgung
• Hohe Leistungsdichte
• Gutes Preisleistungsverhältnis
• Verfügbarkeit
• Ladbarkeit
• Kontaktierung
Chassis
Stabiler Käfig für den Schußapparatmit einfachen Mitteln realisierbar
Elektronik
SpannungsversorgungRoboter-ID Mikro-ControllerFunk-Transceiver SE-200(9600 Baud, 433-434 MHz)Motorenansteuerung
Funkfernsteuerung
Drehzahlregelung
C-Control Unit
M6805-Mikrocontroller
8K EEPROM
16 Digitale I/O-Ports
8 Analog-Eingänge
2 PWM-Ausgänge
Status-LEDs
RS-232-Schnittstelle
255 Bytes Programmspeicher
Drehzahlregelung
GS
UU
GR
P-Regler
Motor
-
-
TimerPWM
W(t) Sollwert
U(t) Ankerspannung Y(t) Drehzahl
Vision-System
• S-VHS-Kamera• NTSC-Videosignal• Framegrabber• 640x480 Pixel RGB
• Feld, Ball, Robbis
Probleme
• Kamera• Schatten• nicht diffuses Licht, Spots• SO SCHNELL WIE MÖGLICH !!!
Regelvorgaben
Teamfarben
Struktur des Vision-Systems
Ball-Modul
Team-Modul
Team-Modul
Update-Modul
Koordinatentransformtion: Feld, Ball, Roboter
Framegrabber: Kamerabild
Manuelle Initialisierung
Ballverfolgung
• Variabler Suchrahmen
• Ball-Modell Position,P.-Vorhersage,RGB, HSI, Größe, ...
• Ball-Vorhersage
• Anpassen des Modells
Segmentierung
Maske in Saturierung
und Helligkeit Maske in Farbigkeit
Original
DurchschnittlicherFarbwert
Robbi-Verfolgung
3 Farbpunkte, Position, Richtung, ...
Robbi-Modell
4 Suchrahmen
Geometrie
Ausstanzen
:-)
:-(
!
Globale Robbi-Suche
• RGB-Abstand• Subsampling
Team-Steuerung
Robbi 2 Robbi 3 Robbi 4 Robbi 5
Team-Ebenen
Robbi 1
Aufbau einer Ebene
H ö h e r e E b e n e
Sensoren Verhalten Aktoren
Physika-lische Aktoren
Physika-lische Sensoren
T i e f e r e E b e n e
Torschuß: Team-Ebene
Feldspieler 1
Soll_ich = 0
Homing=>Decken
Soll_ich = 1
Torschuß
Feldspieler 2
Soll_ich = 0
Homing =>Decken
Feldspieler 4
Soll_ich = 0
Homing=>Frei- stellen
Team: in jedem 16. Frame ausgewertet ( zweimal in der Sekunde)
Angriff
Ball ist in gegnerischer Hälfte
Feldspieler 3
Torschuß: Robbi-Ebenen
Torschuß
Anlauf Vollstrecken
Fahren_VollstreckenLenken_Anlauf Lenken_vorwärtsFahren_Anlauf
Schußziel
Zielposition
Fahren Lenken
Ebene 2: alle 16 Frames
Ebene 1: alle 4 Frames
Ebene 0: jeder Frame
Feldspieler 3
Torschuß: Anlauf
x
15cmprop. zu x
Schußziel
Zielposition
Torschuß: Anlauf-Trajektorie
Torschuß: Vollstrecken
30cm
ZielpositionPositionen, bei denen Vollstrecken aktiv wird
Ballvorhersage: Anlauf
Sensor-Aggregation: Roboterposition
Ebene 0:Die vom Vision-Modul gelieferte Position „springt“.(bei stehendem Roboter)
Ebene 1:
Geglättete Position
Subsampling
Ebene i-1
Ebene i+1
Ebene i
Taxis
Torschuß
Torschuß
Torwart-Verhalten
FU-Fighters versus Big Red
Die FU-Fighters
Lindstrot, Rojas, de Melo, Behnke, TenchioSprengel, Frötschl, Simon, Ackers, Schebesch
Ideen für die weitere Arbeit
• Hardware– stärkere Motoren– leichtere und zuverlässigere Akkus– Dribbeln
• Vision– automatische Identifikation der Roboter– schneller und zuverlässiger
Ideen für die weitere Arbeit
• Verhalten– Hindernisvermeidung– bessere Voraussagen– flexibleres Verhalten
• Dribbeln
• Drehschuß
• Ball abfangen
• Kommunikation– schneller und zuverlässiger
Ideen für die weitere Arbeit
• MidSize-Liga– schnelle Roboter mit wenig lokaler Intelligenz– Omnidirektionale
Kamera
• Seminar RobotikDi, 16-18, SR 037
• AG RoboCupDi, 18-20, SR 037