RoboSoccer Gruppe A5 - WS 17/18

Autoren und Gruppenmitglieder: Rina Muçaj, Jan Pinter und Levin Baumeister

Name des Roboters

Einleitung

Die Aufgabe bestand darin einen Lego Mindstorms NXT Robosoccer zu konstruieren und zu programmieren,sodass er nach den gegebenen Regelwerk Fußball spielen kann. Dies geschieht im Rahmen des Informatikpraktikum I, WS 17/18 mit Professor Ulrich Schneider. Weitere Informationen unter Informatikpraktikum WS 17/18 (hier ist auch die genaue Aufgabenstellung zu finden) und Regelwerk RoboSoccer 2018.

Gruppenmitglieder und ihre Aufgaben

Rina Muçaj

• Konstruktion des Roboters
• Bearbeitung der inhaltlichen Fragen der jeweiligen Praktikumstermine
• Entwurf des Werbeplakats
• Verfassen des HSHL-Wiki-Artikels

Jan Pinter

• Konstruktion des Roboters
• Entwicklung der Spielstrategie
• Umsetzung der Spielstrategie in Quellcode
• Entwurf des Werbeplakats
• Erstellung des Videos

Levin Baumeister

• Konstruktion des Roboters
• Erstellung des Bauplans
• Entwurf des Werbeplakats
• Verfassen des HSHL-Wiki-Artikels

Verwendete Softwaretools

• Bricx Command Center[1] mit der Programmiersprache NXC[2] (Not eXactly C, für die Programmierung der Spielstrategie)
• LEGO MINDSTORMS Education EV3[3] (für die Programmierung zu Beginn des Praktikums)
• LEGO® MINDSTORMS® NXT 2.0[4] (für die Programmierung zu Beginn des Praktikums)
• LEGO Digital Designer 4.3[5] (zur Erstellung des Bauplans des Roboters)
• PapDesigner[6] (zur Erstellung des Programmablaufplans nach DIN 66001)
• GIMP[7] (zur Erstellung des Werbeplakats)
• muvee Reveal Encore 2018[8] (zur Erstellung des YouTube-Videos)
• Captura Version 6.0.1[9] (zur Erstellung des YouTube-Videos)
• Hilfeseite des Wikimedia-Projekts[10] (Hilfe bei der Erstellung des Wiki-Artikels)

Verwendete Hardware

• LEGO MINDSTORMS NXT Education (Set 9797)
• LEGO Education Resource Set (Set 9695)
• HiTechnic NXT Compass Sensor[13]
• HiTechnic NXT IRSeeker[14]
• HiTechnic Infrared Electronic Ball[15]

Das Lego Set 9797 bildet zusammen mit dem Lego Set 9695 die Grundlage des Roboters, inklusive der Motoren, der Steuerungseinheit (NXT Brick) und der Basis-Sensoren (Tastsensor, Ultraschallsensor, Farbsensor und Tonsensor). Damit der Roboter jedoch in der Lage ist Fußball spielen zu können, werden der HiTechnic NXT Compass Sensor (Erkennung der Torrichtung) und der HiTechnic NXT IRSeeker (Erkennung des IR-Balls) verwendet. Die genaue Zusammensetzung der Hardware ist der Bauanleitung und dem Modell (öffnen mit LEGO Digital Designer 4.3) zu entnehmen: Datei:A5 Bauanleitung.pdf, Datei:A5 Modell.zip.

Bei der Entwicklung der Hardwarezusammensetzung standen folgende Punkte im Vordergrund:

• Kompakte und solide Bauweise
• Kleiner Wendekreis durch mittlere Position der Antriebsräder
• Niedriger Schwerpunkt (in Achsennähe)
• Intelligente Greif- und Schussvorrichtung

Animation des Zusammenbaus

• 

  Erste Version des Roboters

• 

  Detailansicht des HiTechnic NXT IRSeekers im Einbau

• 

  Seitenansicht

• 

  Seitenansicht im Detail

• 

  Greifarme

Übersicht der Position der Sensoren und der Aktoren

Spielstrategie

Bei der Entwicklung der Spielstrategie standen folgende Punkte in Vordergrund:

• Dynamische Fahrt zum Ball
• Schnellst mögliches Erkennen der unmittelbaren Ballnähe
• Sicheres Greifen des Balls, mit mehrmaliger Überprüfung und Absicherung
• Kürzester Ausrichtungsweg zum gegnerischen Tor
• Sicherer und schneller Schuss in Richtung des gegnerischen Tors
• Erkennung einer Blockade

PAP Diagramme

Motor A, Motor B: Antriebsmotoren
Motor C: Fang- und Schussmotor

• 

  Hauptprogramm

• 

  Unterprogramm Suchen

• 

  Unterprogramm Ballfang

• 

  Unterprogramm Zuruecksetzen

• 

  Unterprogramm Torschuss

Umsetzung in NXC

Befehle siehe Einführung in die Programmierung mit NXC[16], Buch „Roboter programmieren mit NXC für LEGO Mindstorms NXT“[17], Programmierung LEGO NXT Roboter mit NXC [18] und NXC Programmer's Guide [19].

Main-Funktion aus dem Quellcode:

 task main()
{
  SetSensorLowspeed(IN_4);
  SetSensorLowspeed(IN_2);
  SetSensorTouch(S1);
  TextOut(0, LCD_LINE1, "Links  - Osten");
  TextOut(0, LCD_LINE2, "Rechts - Westen");
  do{                                         //Linker oder Rechter Kopf zur Torwahl
    if(ButtonPressed(BTNLEFT, true))
    {tor=0; starten=true;}
    if(ButtonPressed(BTNRIGHT, true))
    {tor=1; starten=true;}
   }while(starten==false)
   while(true)                                //Endlosschleife
   {
     Suchen();
   }
} 

Werbeplakat

Das Werbeplakat des Roboters "ROBO FIGHTER":

Werbeplakat des Robo Fighters

YouTube-Video

• 

Video zum Roboter Robo Fighter

Video-Beschreibung:
Herausgeber: Rina Muçaj, Levin Baumeister und Jan Pinter
Hochschule: Hochschule Hamm-Lippstadt
Studiengang: Mechatronik 1. Semester
Projektkurs: Informatikpraktikum I (Gruppe A5)
Betreuer: Prof. Dr. Ing.-Schneider
Musik: Epic - Royalty Free Music[20]
Praktikumsziel: Konstruktion und Programmierung eines LEGO-Mindstorm zum Fußballspielen mit einem Infrarot-Ball in der Programmiersprache NXC

Zusammenfassung

Lerneffekt

• Programmierung eines mechatronischen Systems
• Vertiefung der Programmierkenntnisse mit der Sprache C
• Zusammenhänge zwischen den Bauteilen (Sensoren, Aktoren) verstehen
• Erfahrung mit Bild- und Videobearbeitungsprogrammen

Ausblick

Der Roboter "Robo Fighter" wird das RoboSoccer WS 17/18 - Tunier gewinnen.

Literaturverzeichnis

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