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

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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 Bernhard Frötschl Wolf Lindstrot Manuel de Melo Raúl Rojas Andreas Schebesch Mark Simon Martin Sprengel Oliver Tenchio

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 Globale Kamera Externer Rechner Funkverbindung

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

16 Bild aus der Videokamera 1,52 2,74 Meter 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 On-Board-Elektronik Funk Motoren

21 Schußapparat Rotierende Platte

22 Video SmallSize-Liga

23 Hardware Funk Schußapparat Motoren Spannungsversorgung Chassis Elektronik

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

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

26 Spannungsversorgung Hohe Leistungsdichte Gutes Preisleistungsverhältnis Verfügbarkeit Ladbarkeit Kontaktierung

27 Chassis Stabiler Käfig für den Schußapparat mit einfachen Mitteln realisierbar

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

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 GSGS UU GRGR P-Regler Motor - - TimerPWM W(t) Sollwert U(t) AnkerspannungY(t) Drehzahl

31 Vision-System 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 Ball-Modul Team-Modul Update- Modul Koordinatentransformtion: Feld, Ball, Roboter Framegrabber: Kamerabild Manuelle Initialisierung

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

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

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

38 Globale Robbi-Suche RGB-Abstand Subsampling

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

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

41 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

42 Torschuß: Robbi-Ebenen Torschuß AnlaufVollstrecken Fahren_VollstreckenLenken_AnlaufLenken_vorwärtsFahren_Anlauf Schußziel Zielposition FahrenLenken Ebene 2: alle 16 Frames Ebene 1: alle 4 Frames Ebene 0: jeder Frame Feldspieler 3

43 Torschuß: Anlauf x 15cm prop. zu x Schußzie l Zielposition

44 Torschuß: Anlauf-Trajektorie

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

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+1 Ebene i

49 Taxis

50 Torschuß

51

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


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