Soccer without Reason - Das RoboCup-Team der FU Berlin

Präsentation zum Thema: "Soccer without Reason - Das RoboCup-Team der FU Berlin"—  Präsentation transkript:

1 Soccer without Reason - Das RoboCup-Team der FU Berlin

2 Die Aufstellung Peter Ackers Sven Behnke Wolf Lindstrot
Bernhard Frötschl Manuel de Melo Andreas Schebesch Raúl Rojas Mark Simon Oliver Tenchio Martin Sprengel

3 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

4 Simulationsliga Soccer-Server Einfache Aktionen Autonome Spieler
Schneller Einstieg

5 Liga der mittelgroßen Roboter
Spielfeld 9  5 Meter Vier gegen vier

6 Das Freiburger Team (Prof. Nebel)
Pioneer 1 Roboter Libretto Notebook WaveLan Radio-Ethernet Schußapparat Vision System 7 Sonars SICK Laser Scanner Interne Odometrie

7 Spieler-Erkennung Laserscan-Punkte

8 Globales Weltmodell

9 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.

10 Video MidSize-Liga

11 Die Liga der Sony-Hunde

12 Die Liga der kleinen Roboter
18 cm maximaler Durchmesser

13 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

14 Spielfeldaufbau Funkverbindung Externer Rechner Globale Kamera

15 Block-Diagramm der Software
Benutzer- schnittstelle Vision- System Reaktives Verhalten Funk- verbindung

16 Bild aus der Videokamera
1,52  2,74 Meter 640  480 Pixel

17 Reaktive Verhaltenssteuerung

18 Roboter bilden ein Team

19 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)

20 RoboCup: Gruppe D, Stockholm
Funk On-Board-Elektronik Motoren

21 Schußapparat Rotierende Platte

22 Video SmallSize-Liga

23 Hardware Schußapparat Motoren Spannungsversorgung Chassis Elektronik
Funk Schußapparat Motoren Spannungsversorgung Chassis Elektronik

24 Schußapparat Pneumatik Bauteile zu teuer Federmechanismus
Pyrotechnik Magnetaktoren Drehende Metallplatte Bauteile zu teuer Mechanisch aufwendig Regelwidrig?! Niedriger Wirkungsgrad K.I.S.S (Keep It Simple & Stupid)

25 Motoren Ein Motor pro Rad ! 1 m/s ! Getriebe ? Abmessungen ?
Drehzahlmessung ? Nennspannung: 6V 16 Impulse pro Ankerdrehung Abgabeleistung: 1,76 W 19:1 Getriebe

26 Spannungsversorgung Hohe Leistungsdichte
Gutes Preisleistungsverhältnis Verfügbarkeit Ladbarkeit Kontaktierung

27 Chassis Stabiler Käfig für den Schußapparat
mit einfachen Mitteln realisierbar

28 Elektronik Funkfernsteuerung Drehzahlregelung Spannungsversorgung
Roboter-ID Mikro-Controller Funk-Transceiver SE-200 (9600 Baud, MHz) Motorenansteuerung

29 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

30 Drehzahlregelung Motor U(t) Ankerspannung Y(t) Drehzahl GS - U U PWM
Timer P-Regler GR - W(t) Sollwert

31 Vision-System Feld, Ball, Robbis S-VHS-Kamera NTSC-Videosignal
Framegrabber 640x480 Pixel RGB Feld, Ball, Robbis

32 Probleme Kamera Schatten nicht diffuses Licht, Spots
SO SCHNELL WIE MÖGLICH !!!

33 Regelvorgaben Teamfarben

34 Struktur des Vision-Systems
Framegrabber: Kamerabild Ball-Modul Manuelle Initialisierung Update- Modul Team-Modul Team-Modul Koordinatentransformtion: Feld, Ball, Roboter

35 Ballverfolgung Ball-Modell Ball-Vorhersage Variabler Suchrahmen
Position, P.-Vorhersage, RGB, HSI, Größe, ... Ball-Vorhersage Variabler Suchrahmen Anpassen des Modells

36 Segmentierung Original Maske in Saturierung und Helligkeit
Maske in Farbigkeit Durchschnittlicher Farbwert

37 Robbi-Verfolgung ! Robbi-Modell 4 Suchrahmen :-) Geometrie :-(
3 Farbpunkte, Position, Richtung, ... Robbi-Modell 4 Suchrahmen ! Geometrie :-) :-( Ausstanzen

38 Globale Robbi-Suche RGB-Abstand Subsampling

39 Team-Steuerung Team-Ebenen Robbi 1 Robbi 2 Robbi 3 Robbi 4 Robbi 5

40 Aufbau einer Ebene Sensoren Verhalten Aktoren H ö h e r e E b e n e
Physika-lische Sensoren Physika-lische Aktoren Sensoren Verhalten Aktoren T i e f e r e E b e n e

41 Torschuß: Team-Ebene Angriff
Ball ist in gegnerischer Hälfte Team: in jedem 16. Frame ausgewertet ( zweimal in der Sekunde) Angriff Soll_ich = 0 Soll_ich = 0 Soll_ich = 1 Soll_ich = 0 Feldspieler 3 Feldspieler 1 Feldspieler 2 Feldspieler 4 Homing=>Decken Homing =>Decken Torschuß Homing=>Frei- stellen

42 Torschuß: Robbi-Ebenen
Feldspieler 3 Torschuß Ebene 2: alle 16 Frames Schußziel Anlauf Vollstrecken Ebene 1: alle 4 Frames Zielposition Fahren_Vollstrecken Lenken_Anlauf Lenken_vorwärts Fahren_Anlauf Ebene 0: jeder Frame Fahren Lenken

43 Torschuß: Anlauf x Schußziel 15cm prop. zu x Zielposition

44 Torschuß: Anlauf-Trajektorie

45 Torschuß: Vollstrecken
Positionen, bei denen Vollstrecken aktiv wird Zielposition 30cm

46 Ballvorhersage: Anlauf

47 Sensor-Aggregation: Roboterposition
Ebene 0: Die vom Vision-Modul gelieferte Position „springt“. (bei stehendem Roboter) Ebene 1: Geglättete Position

48 Subsampling Ebene i+1 Ebene i Ebene i-1

49 Taxis

50 Torschuß

51 Torschuß

52 Torwart-Verhalten

53 FU-Fighters versus Big Red

54 Die FU-Fighters Lindstrot, Rojas, de Melo, Behnke, Tenchio
Sprengel, Frötschl, Simon, Ackers, Schebesch

55 Ideen für die weitere Arbeit
Hardware stärkere Motoren leichtere und zuverlässigere Akkus Dribbeln Vision automatische Identifikation der Roboter schneller und zuverlässiger

56 Ideen für die weitere Arbeit
Verhalten Hindernisvermeidung bessere Voraussagen flexibleres Verhalten Dribbeln Drehschuß Ball abfangen Kommunikation schneller und zuverlässiger

57 Ideen für die weitere Arbeit
MidSize-Liga schnelle Roboter mit wenig lokaler Intelligenz Omnidirektionale Kamera Seminar Robotik Di, 16-18, SR 037 AG RoboCup Di, 18-20, SR 037