Soccer without Reason - Das RoboCup-Team der FU Berlin

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

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 Spielfeld 9  5 Meter Vier gegen vier

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

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 Funkverbindung Externer Rechner Globale Kamera

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

Bild aus der Videokamera 1,52  2,74 Meter 640  480 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 Funk On-Board-Elektronik Motoren

Schußapparat Rotierende Platte

Video SmallSize-Liga

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

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)

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

Spannungsversorgung Hohe Leistungsdichte Gutes Preisleistungsverhältnis Verfügbarkeit Ladbarkeit Kontaktierung

Chassis Stabiler Käfig für den Schußapparat mit einfachen Mitteln realisierbar

Elektronik Funkfernsteuerung Drehzahlregelung Spannungsversorgung Roboter-ID Mikro-Controller Funk-Transceiver SE-200 (9600 Baud, 433-434 MHz) Motorenansteuerung

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

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

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

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

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

Globale Robbi-Suche RGB-Abstand Subsampling

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

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

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

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

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

Torschuß: Anlauf-Trajektorie

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

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 Ebene i-1

Taxis

Torschuß

Torschuß

Torwart-Verhalten

FU-Fighters versus Big Red

Die FU-Fighters Lindstrot, Rojas, de Melo, Behnke, Tenchio Sprengel, 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 Robotik Di, 16-18, SR 037 AG RoboCup Di, 18-20, SR 037