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Wo ist der Ball?
Ein Fußballspiel hat man höchstens dann im Griff, wenn man folgende zwei Fragen sicher beantworten kann: Wo bin ich? und Wo ist der Ball?
Während den Vorbereitungen zum RoboCup in Seattle ist oft die Frage aufgetaucht, wie man das Auffinden des Balls im Spielfeld verbessern könnte.
Standard-Lösung
Meist sieht die Lösung so aus: man nehme so viele Phototransistoren wie möglich und verteile sie recht geschickt am Roboter. Wichtig ist eine gut Sicht in die Geradeausrichtung, damit der Robi mit dem Ball dribbeln kann. Per Software kann nun anhand der Sensorausrichtung und den Intensität des Signals ungefähr abgeschätzt werden, in welcher Richtung und welcher Entfernung der Ball zu finden ist. Da der Robi auf den Ball zufährt, erreicht man in der Geradeaussicht nach dem Drehen einen höhere Richtungsauflösung. Der Mini-Kicker korrigiert selbstständig die Richtung und erreicht den Ball.
Viele Ideen wurden gesammelt - Patrick Barbian (Mathematik, Pysik am Albert-Schweitzer Gymnasium Dillingen) regte folgendes Experiment an: Der Roboter soll ähnlich wie der Menschen, exakt, die relative Position des Balles austriangulieren können!
Im Prinzip ganz einfach
Zwei Winkel bestimmen, eine feste Distanz haben - macht ein eindeutiges Dreieck nach Kongruenzsatz WSW. Von Interesse ist die Länge einer Seitenhalbierenden, und ihr Schnittwinkel mit der Grundseite. Diese Größen lassen sich leicht bestimmen:
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Es gilt:
x ist bestimmt durch:
Hieraus die benötigten Größen:
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Drehbare Sensoren
Soweit die Theorie. Zur Bestimmung der beiden notwendigen Winkel (Richtungen zum Ball), werden drehbare Sensoren benötigt. Zwei Ansätze wurden weiter verfolgt:
Servo
Die Verwendung eines Servos ist hinsichtlich der Ansteuerung am einfachsten zu realisieren. Die CPU des RoboCube verfügt in den Time Processing Unit (TPU) über 16 TP-Channel. Auf diesen können unabhängig voneinander Frequenzen ausgegeben und von einem Servo proportional in Winkel umgesetzt werden. Diese Lösung hat zwei entscheidende Mankos: Microservos haben im Allgemeinen nur einen Stellwinkel von ca. 70° und ermöglichen keinen 'Rundumblick'. Zum Anderen ist die Information über den Winkel recht zu ungenau.
Stepper
Einen Schrittmotor an den RoboCube Anzuschließen ist etwas aufwendiger als ein Servo. Nach einem erfolgreichen Versuch mit einer Transistorschaltung haben wir uns für ein TreiberIC von Infineon entschieden. Der TCA 3727 eignet sich zum Betrieb von bipolar, stromgesteuerten Schrittmotoren und ermöglicht ein präzise Ansteuerung in Voll-, Halb-, Viertel- und Mini-Schritten. Somit steht für unsere Robi eine Winkelgenauigkeit von 3,75° im Halbschrittmodus zur Verfügung. Der TCA 3727 wird über sechs parallele Datenleitungen an die IO-Erweiterungsports des RoboCube angeschlossen (Inter-IC Bus: PCF8574 Remote 8-bit I/O expander). Bei der Umsetzung der Erweiterungs-Platine für den Stepper Treiber war uns Achim Wack behilflich.
Software
Die Hardware Steht: Eine Treiber Platine, Zwei Stepper rechts und links am Roboter mit je einem drehbaren Phototransistor! Ein Programm muss nun folgende Aufgaben Übernehmen: Die beiden Winkel zum Ball bestimmen, und die gesuchten Größen des Dreiecks berechnen. Diese recht komplexe Angelegenheit wird in folgende Teilprobleme zerlegt:
* Ansteuerung der beiden Stepper, also Ausgabe der richtigen Bitmuster
* Auslesen der Sensoren an jeder Vollschrittposition des Steppers
* Bestimmung der Position mit jeweils der grösten Strahlungsintensität
* Durchführung der Triangulierungs Rechnung von oben.
Im Weiteren Ablauf muß nun mehr die nähere Umgebung der ermittelten Ballposition abgescannt werden. Ein kompletter 360°-Scan ist nur dann wieder notwendig, wenn kein eindeutiges Maximum in der Nahumgebung gefunden werden kann.
Zur Suche des Strahlungsmaximums kann man auch noch eine Corellationsrechnung heranziehen, wir haben uns aber auf Grund der 'endlichen' Rechengeschwindigkeit auf eine erweiterte Maximumsuche beschränkt.
Materialien
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RoboCup?
News
26.06.2010:
Roboter-Workshop an der IGS Dillingen
13.11.2006:
RIDS auf der Woche der Naturwissenschaften im saarländischen Kultusministerium
11.08.2005:
Beitrag über RIDS in den SaarNews von SaarTV
21.07.2005:
Der SR berichtet im "Aktuellen Bericht" über uns
17.07.2005:
WM aktuell: RIDS triumphiert in Japan: Kompass rekalibriert, WM gewonnen!
16.07.2005:
WM aktuell: Das Superteam 11 mit der RIDS-Fraktion Mission Possible Reloaded kämpft sich ins Finale!
12.07.2005:
WM aktuell: Ein Omni-Roboter hat den Flug nicht heil überstanden - der Zeitplan des Teams ist durcheinander!
10.07.2005:
RIDS macht sich auf den Weg zur WM in Japan!
25.04.2005:
In der Saarbrücker Zeitung, Ausgabe Saarlouis, wurde ein Artikel über RIDS und das MPG veröffentlicht!
10.04.2005:
Das RIDS-Team Mission Possible Reloaded hat sich auf den RoboCup German Open für das RoboCup 2005 in Osaka qualifiziert!
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