RoboSoccer Gruppe B1 - WS 18/19

Informatikpraktikum MTR Gruppe B1: Team - ROBI Kroos

Das Trainer-Team: Stefan Großecoßmann, Nils Hartmann, Timo Malchus

Einleitung

Das Ziel des Informatikpraktikums I, betreut durch Professor Ulrich Schneider, bestand darin, einen LEGO NXT Roboter zu konstruieren und programmieren, sodass dieser nach dem Regelwerk des RoboSoccer fähig ist ein komplettes Fußballspiel zu spielen. Dabei wurde vor und während den einzelnen Praktikumsterminen schrittweise auf dieses Ziel hingearbeitet, indem die Funktionsweise von den verwendeten Sensoren und Aktoren erarbeitet und Kenntnisse über die grafische und textuelle Programmierung von LEGO NXT Robotern erworben und angewendet wurde.

Gruppenmitglieder und ihre Aufgaben

Stefan Großecoßmann:

• Bearbeitung der Aufgaben zu den jeweiligen Praktikumsterminen

• Konstruktion des Roboters

• Entwurf des Werbeplakats

• Erstellung der Bauanleitung

• Erstellung des Videos

Timo Malchus:

• Bearbeitung der Aufgaben zu den jeweiligen Praktikumsterminen

• Konstruktion des Roboters

• Entwicklung der Spielstrategie

• Umsetzung der Spielstrategie in Bricxcc

• Erstellung der Bauanleitung

Nils Hartmann:

• Bearbeitung der Aufgaben zu den jeweiligen Praktikumsterminen

• Konstruktion des Roboters

• Erstellung der Bauanleitung

• Umsetzung der Spielstrategie in Bricxcc

• Erstellung des Videos

Verwendete Software

• Bricxcc (zur Programmierung ab dem dritten Praktikumstermin)

• LEGO MINDSTORMS EV3 (zur Programmierung bis zum dritten Praktikumstermin)

• LEGO MINDSTORMS NXT 2.0-Software (zur Programmierung bis zum dritten Praktikumstermin)

• HiTechnic Add-Ons (Add-Ons für HiTechnic Produkte in NXT 2.0)

• LEGO Digital Designer(zur Erstellung der Bauanleitung)

• PAP Designer (zur Erstellung des Programmablaufplans nach DIN 66001)

Verwendete Hardware

• LEGO MINDSTORMS EDUCATION (Nr. 9797)

• LEGO MINDSTORMS EDUCATION (Nr. 9695)

• Stahlkugeln für das Grundgerüst

• Hi-Technic Kompass-Sensor

• Hi-Technic Infrarot-Sensor

• Infrarot Ball

Die beiden LEGO MINDSTORMS EDUCATION Sets (Nr. 9797 und Nr. 9695) bilden zusammen mit den beiden Stahlkugeln und den HiTechnic Kompass- und Infrarotsensor den kompletten Aufbau des Roboters. Der gesamte Aufbau kann schrittweise grafisch aus der Bauanleitung entnommen werden.

--> Bauanleitung-Robo-Kroos_18/19

Sensoren

Infrarot-Sensor

Der Hi-Technic Infrarot-Sensor sucht in seiner Umgebung nach Infrarotquellen. Die Sensorwerte werden ausgelesen und der Roboter fährt auf die stärkste Infrarotquelle zu.

Kompass-Sensor

Der Hi-Technic Kompass-Sensor orientiert sich am Erdmagnetfeld. So lassen sich die absoluten Werte auslesen (0° bis 359°).

Tastsensor

Der Tastsensor reagiert auf Druck, Stoß und Freigeben.

Aktoren

Servo-Motoren

Die im Set enthaltenen Servomotoren mit integrierten Rotationssensoren lassen sich auf Zeit, nach Umdrehungen und nach dem Winkel (Genauigkeit 1°) ansteuern.

Mikrocontroller

Der LEGO-Mindstorms NXT-Brick besitzt einen Atmel-ARM-Prozessor mit 48 MHz Taktrate. Zu einem USB-B-2.0-Anschluss besitzt er noch eine Schnittstelle, mit der eine Bluetooth-Verbindung aufgebaut werden kann. Um die Aktoren ansteuern zu können besitzt er drei Motorausgänge mit Rückkanal und vier Sensoreingänge für die Sensoren. Dies wird mit einer analog-digital-Kombination, dem sogenannten I²C-Bus realisiert.

Als Anzeige enthält er ein LCD-Display mit 100x64 Pixel. Soundausgabe erfolgt mit einer 8-Bit Auflösung. Der Brick wird von einem 2100 mAh Li-Ion-Akku mit Spannung versorgt.

Entwicklungsstrategie / Merkmale

• fachwerkartiger Turm, um Schwingungen zu vermeiden

• Greif- und Schussarm mit Unterführung für den Tastsensor, um vorne Auslauf zu schaffen

• breite Reifen für erhöhte Traktion

• Abdeckungen für die Leitungen, um Verhaken mit anderen Robotern zu vermeiden

• niedriger Schwerpunkt für stabilen Stand

• stabile Bauweise

Spielstrategie

Programmablaufplan (PAP)

• 

  Hauptprogramm

• 

  Ball suchen

• 

  Ball fangen

• 

  Ausrichten

• 

  Freispielen

Umsetzung in NXC

Das Main-Programm

Marketing des Roboters

Werbeplakat

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Werbeplakat ROBI-KROOS

YouTube-Video

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Hier findet ihr unser YouTube-Video. Viel Spaß.

Zusammenfassung

Das Informatikpraktikum lehrt die grafische Programmierung in EV3 und NXT 2.0 und später die Programmierung in der Hochsprache C, anhand von vielen anwendungsnahen Beispielen. Es wird viel über die Funktionsweise des Mikrocontrollers, sowie über die verschiedenen Sensoren und der Aktoren und ihrer Kommunikation untereinander, vermittelt. Auch studienrelevante Kompetenzen, wie die Kommunikation und Arbeit im Team, mithilfe des Versionverwaltungsprogramms SVN, werden von den teilnehmenden Studenten erworben.

Literaturhinweise

• ↑ Bricx Command Center - http://bricxcc.sourceforge.net/

• ↑ LEGO MINDSTORMS Education EV3 - https://education.lego.com/de-de/downloads/mindstorms-ev3

• ↑ LEGO® MINDSTORMS® NXT 2.0 - https://www.lego.com/de-de/mindstorms/downloads/nxt-software-download

• ↑ LEGO Digital Designer 4.3 - http://ldd.lego.com/de-de

• ↑ Hilfeseite des Wikimedia-Projekts - http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Editing/de

• ↑ HiTechnic NXT Compass Sensor - http://modernroboticsinc.com/hitechnic-nxt-compass-sensor/

• ↑ HiTechnic NXT IRSeeker - http://modernroboticsinc.com/hitechnic-nxt-compass-sensor/

• ↑ Infrared Electronic Ball - http://modernroboticsinc.com/infrared-electronic-ball/

• ↑ Einführung in die Programmierung mit NXC - http://www.brgkepler.at/~robotik/home/documents/BRG_Kepler_Tutorial_NXC.pdf

• ↑ Buch "Roboter programmieren mit NXC für LEGO Mindstorms NXT" - https://www.daniel-braun.com/buch/roboter-programmieren-mit-nxc/

• ↑ Buch "Programmierung LEGO NXT Roboter mit NXC" von Daniele Benedettelli - https://gym-leibnitz.lima-city.de/robotik/wp-content/uploads/2016/01/NXC_Tutorial_DE.pdf

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