Herzlich Willkommen zur Auftaktveranstaltung des Roboterwettbewerbs. SoccerBot - Wer bringt es zum Top Scorer?

Transkript

1 Soccer Herzlich Willkommen zur Auftaktveranstaltung des s Soccer Wer bringt es zum Top Scorer? des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik der Fachhochschule Südwestfalen Folie 1

2 Soccer Dieser ist eine Initiative des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik, wird zum sechsten Mal durchgeführt, wird, wie schon in den letzten Jahren, unterstützt durch den Verein der Freunde der Fachhochschule Südwestfalen in Hagen. Folie 2

3 Soccer Wettbewerbe und Gewinner des 1. Preises in den Jahren Januar 2004 : Der putzende Roboter Gymnasium an der Stenner, Iserlohn (Mehner, St. und Mehner, W.) Januar 2005 : RoboLight oder Wie lässt man die Beleuchtung ausschalten? Berufskolleg für Technik in Lüdenscheid (Ott, H., Ratzlaff, A., Stute, D., Klostermann, St.) April 2006: Robo Clean Up oder Wie lässt man sein Zimmer aufräumen? Waldorf Schule Hagen (Zmarowski,F.,Struwe,L.,Gerlach,F.,Herrmann,J.) Juni 2007: Robo tlecollector oder Wie sammelt man Flaschen ein? Reichenbach Gymnasium Ennepetal (Jan Oliver Böker, Kevin Gregull und Geza Lebro) Juni 2008 : Collect Eurofighters Germany vom Gymnasium Gevelsberg (Lennard Asbeck, Moritz Brühl; Jan Gerlach und Jakob Nieder) Folie 3

4 Soccer Warum machen wir das? Im Rahmen dieses Wettbewerbs soll SchülerInnen an weiterführenden Schulen der praktische Umgang mit autonomen Robotersystemen näher gebracht werden. Es soll ihr Interesse an den Natur und Ingenieurwissenschaften und insbesondere an der Technischen Informatik geweckt werden. Die TeilnehmerInnen sollen erfahren, dass es Spaß macht, Problemlösungen für technische Aufgabenstellungen zu erarbeiten. Folie 4

5 Soccer Gibt es noch weitere Gründe? Ja, wir möchten uns den SchülerInnen in Hagen und Umgebung ein wenig bekannt(er) machen, auf unsere BachelorStudiengänge aufmerksam machen: Technische Informatik (BATI), Elektrotechnik für Energie, Licht, Automation (BAELA), Verbundstudiengang Elektrotechnik Verbundstudiengang Mechatronische Systeme Folie 5

6 Soccer Roboter Der Begriff Roboter, von dem tschechischen Schriftsteller Karel Capek 1920 in seinem Roman R.U.R. (Rossums Universal Roboter) eingeführt, basiert auf dem slawischen Wortstamm robota und bedeutet Fronarbeit. Das Hauptargument für die Entwicklung intelligenter mechanischer Maschinen in diesem Theaterstück ist, wie aber auch ganz allgemein, die Bequemlichkeit des Menschen: Stupide, mühsame Arbeit soll delegiert werden, also von Robotern statt von Menschen ausgeführt werden. Folie 6

7 Soccer Roboter (in der Technik) Als Roboter der 1. Generation bezeichnet man die u.a. aus dem Fahrzeugbau bekannten Industrieroboter (z.b. Schweißroboter). Folie 7

8 Soccer Autonome Roboter Heute entwickelt man Roboter der 3. Generation, sogenannte autonome oder intelligente Roboter. Diese sollen Aufgaben in einer sich andauernd ändernden Umwelt ausführen. Solche Roboter müssen über eine dedizierte Sensorik (u.a. (Digital)Kameras) verfügen. Die erfassten Informationen werden mittels Mikroprozessoren verarbeitet, die dabei erzeugten Signale steuern Aktoren bzw. Effektoren (z.b. Greifer) und verändern so wieder die Umwelt. Folie 8

9 Soccer Robocup Seit 1993 gibt es die Forschungs und Ausbildungsinitiative Robocup. In verschiedenen Ligen spielen Roboter Fußball gegeneinander. Folie 9

10 Soccer Lego Mindstorms Roboterbaukasten, dessen Herzstück ein großer Legobaustein (RCX Brick) ist, in dem sich ein Mikrocontroller befindet. An diesen Brick können bis zu drei Sensoren (z.b. ein Lichtsensor und zwei Berührungssensoren) und bis zu 3 Motoren angeschlossen werden. Programme, die auf dem RCX zum Ablauf kommen sollen, werden mittels InfrarotKommunikation (drahtlos) von einem Personalcomputer auf den Brick übertragen. Folie 10

11 Soccer Lego Mindstorms NXT Seit Herbst 2006 verfügbares Nachfolgersystem des RCX mit leistungsstarkem 32BitMikrocontroller als Herzstück. Folie 11

12 Soccer Aufgabenstellung Eine ca. 122 cm x 244 cm (Außenmaß) große, weiß lackierte Holzplatte dient als Spielfeld (Maß 115 cm x 237 cm). Die Maße entsprechen dem Wettbewerbstisch der First Lego League. Am Rand der Holzplatte befindet sich umlaufend eine ca. 9 cm hohe schwarze Bande. Diese dient als Begrenzung der Platte und verhindert so, dass der Roboter abstürzen kann. Folie 12

13 Soccer Der FußballRoboter startet mit einem Ball in einem gekennzeichneten Bereich der Spielfläche. Auf der gegenüberliegenden Schmalseite des Spielfeldes befindet sich das Tor. Es ist 17,5 cm breit und 9,5 cm hoch (Innenmaß). Die Position des Tors ist veränderbar, es wird durch eine Lichtquelle innerhalb des Tors markiert. Diese Lichtquelle befindet sich auf der Innenseite der Bande in einer Höhe von 8 cm, mittig im Tor. Der Roboter fährt mit dem Ball bis zu einer Abschusslinie und versucht von dort den Ball in das markierte Tor zu schießen. Folie 13

14 Soccer Der Bereich zwischen dem Startpunkt und der Abschusslinie wird durch Abwehrspieler verteidigt (simuliert durch festgeklebte Holzklötze, Maße: ca. 4,5 cm breit, 10 cm hoch, 2,5 cm dick). Diese sind geschickt zu umfahren, so dass der Roboter die Abschusslinie erreicht. Von dort muss der Roboter den Ball in das Tor schießen und anschließend in den Zielbereich finden. Folie 14

15 Soccer Jeder Roboter macht 3 Durchläufe und kann so maximal 3 Tore erzielen. Die Position des Tores wird von Durchlauf zu Durchlauf verändert. Für jeden Durchlauf stehen dem Roboter 2 Minuten zur Verfügung. Für einen erfolgreichen Torschuss erhält das Team 3 Punkte und für das Erreichen des Zielbereichs 1 Punkt. So sind pro Durchlauf maximal 4 Punkte erreichbar. Folie 15

16 Soccer Am Ende gewinnt das Team mit den meisten Punkten. Bei Punktegleichstand entscheidet ein weiterer Durchgang mit nur einem Durchlauf. Hierbei entscheidet bei erneuter Punktgleichheit die Zeit. Die Teams konzipieren und bauen einen autonomen Roboter, der diese Aufgabe löst. Folie 16

17 Soccer Plan der Arena Folie 17

18 Soccer Bei dem Wettbewerb hat das Team gewonnen, dessen Roboter die meisten Punkte erzielt hat. Bei Punktegleichstand entscheidet ein weiterer Durchgang mit nur einem Durchlauf. Hierbei entscheidet bei erneuter Punktgleichheit die Zeit Folie 18

19 Soccer Was ist zu beachten (Randbedingungen) Bei den Robotern muss es sich um selbst gebaute autonome Roboter handeln, d.h., die Intelligenz zum Umfahren der Hindernisse, Erreichen der Abschusslinie, Torschuss und zum Zurückfinden in die Startzone muss sich auf dem Roboter befinden. Ferngesteuerte Systeme sind nicht zugelassen. Die maximal zur Verfügung stehende Zeit beträgt 2 Minuten pro Durchlauf. Es gibt 3 Durchläufe. Die Roboter starten jeweils aus einer vorgegebenen Startzone. Folie 19

20 Soccer Die FußballRoboter sind aus den Teilen eines Lego NXTRoboterbaukasten mit einem zusätzlichen Lichtsensor zu bauen. Zusätzliche Teile sind nicht erlaubt. Alternativ sind auch LegoRCXRoboter mit maximal 2 Lichtsensoren erlaubt. Folie 20

21 Soccer Was gibt es zu gewinnen? (Preise) Die Schule des Siegerteams erhält einen Roboterbaukasten der Firma Lego (MINDSTORMS NXT) sowie einen Wanderpokal. Außerdem erhält jedes Mitglied des Siegerteams einen Gutschein für eine Kinokarte. Die Mitglieder des Teams, das den zweiten Platz belegt, bekommen jeweils einen Gutschein für eine Kinokarte. Folie 21

22 Soccer Terminplan: Auftaktveranstaltung Ausgabe der LeihBaukästen AprilJuni In den Schulen: RoboterEntwicklung, Programmierung und Test Mi., Ab 14 Uhr. Genauerer Zeitplan folgt später. Folie 22

23 Soccer Das Soccer OrgaTeam Martin Diedrich, wissenschaftlicher Mitarbeiter im InformatikLabor Paul Kazusek, Student der Technischen Informatik Christian Müller, Student der Technischen Informatik Prof. Dr. Gerd Neugebauer, Lehrgebiet Technische Informatik Prof. Dr. Jürgen Richter, Lehrgebiet Angewandte Informatik Folie 23