RoboSoccer Gruppe B4 - WS 17/18

Autoren: Patrick Schumann, Martin Theine und Julin Horstkötter

In dem Informatikpraktikum des ersten Semesters im Studiengang Mechatronik ist der Roboter "Nr. 27" konstruiert worden. Dessen Software ist darauf ausgelegt, autonom Fußball zu spielen.

"Nr.27"

Zielsetzung

"Die Zielsetzung besteht in der Entwicklung und Programmierung eines fußballspielenden Roboters, der in der Lage ist, ein bewegliches Objekt (Ball) auf einem Spielfeld autonom zu identifizieren und schnellstmöglich in das gegnerische Tor zu schießen.
Analog zu realen Fußballspielen ist es notwendig, bestehende Hindernisse, wie beispielsweise einen gegnerischen Roboter, zu überwinden."

Teammitglieder und ihre Aufgaben

• Patrick Schumann
  

• Konstruktion des Fahrzeuges

• Programmentwicklung mit Matlab und NXC

• Entwicklung und Visualisierung des Konzeptplans mit PapDesigner

• Visualisierung des Fahrzeuges mit LegoDesigner

• Martin Theine
  

• Konstruktion des Fahrzeuges

• Programmentwicklung mit Matlab und NXC

• Entwicklung und Visualisierung des Konzeptplans mit PapDesigner

• Videoaufnahme und Bearbeitung

• Julin Horstkötter
  

• Programmentwicklung mit Matlab und NXC

• Entwicklung und Visualisierung des Konzeptplans mit PapDesigner

• Verfassen des Wiki-Beitrages

• Videoaufnahme und Bearbeitung

Konstruktionsplan im Lego Designer

Schrägansicht rechts

Schrägansicht links

Bemerkung: Da sich programmbedingt nicht alle Zahnräder korrekt platzieren ließen, fehlen im Konstruktionsplan in der Schussmotorik 2 Zahnräder pro Seite.

Fahrzeugkennwerte

Abmessungen des Fahrzeugs

Parameter	Maße in mm
Fahrzeuglänge	270 mm
Fahrzeugbreite	170 mm
Fahrzeughöhe	300 mm
Spurweite vorne	120 mm
Spurweite hinten	60 mm
Achsabstand	90 mm
Wendekreis	ca. 0 mm

Bemerkung: Der Roboter ist kompakt gebaut und hat eine Einzelradaufhängung. Aus diesen Gründen ist er sehr wendig und kann sogar auf der Stelle drehen. Der Wendekreis beträgt daher 0 mm.

Sensorik und deren Anwendungsgebiete

• Infrarotsensor: Ballsuche
• Kompasssensor: Ausrichtung zum Tor
• Mechanischer Tastsensor 1: Ballerkennung
• Mechanischer Tastsensor 2: Hinderniserkennung

Softwarekonzept als Programm-Ablauf-Plan (PAP)

Programmablaufplan (PAP)

PAP als PDF-Dokument: Datei:RoboSoccer - Gruppe B4 PAP.pdf

Die Software des Roboters teilt sich, wie im PAP ersichtlich, in folgende Unterprogramme auf:

• Buttonabfrage: Ermöglicht die Eingabe des Zieltors
• Ballsuche: Auffinden und Fangen des Balls
• Ausrichtung: Ausrichtung zum Tor und Schuss
• Warten: Spiel pausieren

Bildmaterial

Werbeplakat von "Nr.27"

Fotos

"Nr.27" auf dem Spielfeld während eines Torschusses

Schrägansicht rechts

Seitenansicht rechts

Vorderansicht

Seitenansicht links

Video

• 

Video zum Roboter "Robo Fighter"

Video-Beschreibung:
Herausgeber: Patrick Schumann, Martin Theine und Julin Horstkötter
Hochschule: Hochschule Hamm-Lippstadt
Studiengang: Mechatronik 1. Semester
Projektkurs: Informatikpraktikum I (Gruppe B4)
Betreuer: Prof. Dr. Ing.-Schneider
Praktikumsziel: Konstruktion und Programmierung eines LEGO-Mindstorm-Roboters, der Fußball spielen kann. Anhand eines Infrarotlicht aussendenden Balls und des Infrarotsensors des Roboters kann dieser den Ball "sehen". Die Ausrichtung erfolgt mittels Kompasssensors. Programmiert wurde in der Programmiersprache NXC, welche C-Basiert ist.

Zusammenfassung

Zum Ende des Wintersemesters ist es geschafft. Der Roboter "Nr. 27" spielt Fußball. Somit ist das Ziel zur Zufriedenstellung der Teammitglieder erreicht. (Weitere Verbesserungen siehe "Ausblick")
Der Erfolg lag in einer gelungenen Absprache des kompletten Teams. Die Mitglieder haben sich bei Problemen gegenseitig geholfen, Aufgaben abgesprochen und gemeinsam an Lösungen gearbeitet und nach Optimierungsmöglichkeiten gesucht.
So ist ein Roboter entstanden, der ohne menschliches Eingreifen, alleine durch Sensoren, einen Mikrokontroller und eine intelligente Software sogar gegen einen gegenerischen Roboter Fußball spielen und gewinnen kann.

Verwendete Softwaretools

• Bricx Command Center 3.3 [1] (für die Programmierung)
• Microsoft Office: PowerPoint [2] (zur Erstellung des Werbeplakats)
• LEGO Digital Designer [3] (zur Erstellung des Bauplans des Roboters)
• Matlab [4] (zur Analyse von Daten aus Sensortests)
• NXT 2.0 [5] (zur Programmierung der Software)
• EV3 Lobby [6] (zur Programmierung der Software)

Ausblick

• Der Tastsensor zur Hinderniserkennung ist derzeit instabil, da er nicht mechanisch geführt ist. Dies führt dazu, dass dieser beim schrägen Anfahren eines Hindernisses nicht auslöst.
• Die Ausrichtung zum Tor ist aufgrund des Kompasssensors nur begrenzt möglich. Der Roboter kann sich lediglich nach einer Himmelsrichtung ausrichten. Befindet er sich am Spielfeldrand, kann er das Tor nicht treffen, obwohl er sich korrekt ausgerichtet hat. Für die Lösung dieses Problems müsste der Roboter noch über eine Positionsinformation verfügen. Alternativ könnte man die Tore verbreitern.

Literaturverzeichnis

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