RoboSoccer Gruppe A7 - WS 18/19

Autoren: Hendrik Steffen,Maleen Koslowski

Einleitung

In diesem Artikel möchten wir (Maleen Koslowski und Hendrik Steffen) euch über unseren Soccer-Roboter "Robby-Tobby No.5" informieren. Im Laufe des Wintersemesters 18/19 konstruierten wir im Rahmen des Informatikpraktikums einen LEGO-Mindstorms-Roboter. Die Aufgabe bestand darin, sich über das Semester hinweg mit der Sensorik, der Programmierung und der Konstruktion der Roboters auseinanderzusetzen und die vorgegebenen Aufgaben zu bearbeiten. Das Endergebnis soll ein funktionsfähiger und fußballspielender Mindstorms-Roboter sein, der in der Lage ist am Robo-Soccer-Tournier teilzunehmen. Die Leitung des Informatikpraktikums übernahm der Dozent Prof. Schneider.

Gruppenmitglieder

Hendrik Steffen Konstruktion, Programmierung, Foto und Video
Maleen Koslowski Konstruktion, Plakat, Bauanleitung, Foto und Video

Das Praktikum

Das Informatikpraktikum 1. Robosoccer erstreckte sich über das Wintersemester 18/19.Zu Beginn wurden Gruppen eingeteilt, zwei große Blöcke (A und B) mit jeweils kleinen Gruppen (3 bis 4 Mitglieder). Danach wurde auf die Erwartungen des Praktikums hingewiesen. Außerdem gab es eine Auftaktveranstaltung mit Sicherheitsunterweisung und Regeln zum Verhalten im Roboterlabor. Die zu bearbeitenden Aufgaben waren auf SVN für alle frei zugänglich und zu jedem Termin auszudrucken. Die verwendete Software heißt "NXT-G 2.0" oder "LME EV3 Lobby" und war ebenfalls herunterzuladen. Sämtliche Links für SVN, der Software und weitere waren auf der Lernplattform gegeben. Die Abfragung der Aufgaben und die Präsentation des Roboters erfolgte alle zwei Wochen, immer im Wechsel mit dem zweiten Block. Insgesamt 6 Aufgaben, mit Teilaufgaben, waren zu bearbeiten. Anfangs sollte zum Beispiel der Roboter konstruiert und der Ultraschallsensor in Betrieb genommen werden. Den ersten Fahrversuchen stand also nichts mehr im Weg. Allgemeine Begriffe zum Roboter, der Sensorik und der Software waren ebenfalls nachzulesen und zu dokumentieren. Zu jedem weiten Termin sollten demnach andere Sensoren, wie der Kompasssensor, der Drucksensor oder der Infrarotsensor, integriert werden und die dazugehörigen Aufgaben mithilfe pfiffiger Programme gelöst werden. Besonders wichtig war die Ausarbeitung der theoretisch-technischen Fragen. Eine tiefgehende Recherche zu diesen Fragen und eine gute Ergebnisdokumentation sind daher empfehlenswert. Alle Lösungen, dazu gehören Programme, Textdateien, Bilder, Videos oder ähnliches waren im Gruppen-SVN-Ordnern abzulegen. Zielführend in diesem Praktikum war regelmäßiges Arbeiten an dem Roboter und eine gute Vorbereitung. Das Endergebnis sollte nun ein funktionsfähiger Roboter, ausgeklügelte Programme und eine siegbringende Spielstrategie sein.

Robby Tobby No.5

Die Sensoren

• Berührungssensor: Der Berührungssensor überprüft, ob der Roboter den Ball eingefangen hat

• Infrarotsensor: Der Ball sendet Infrarotsignale aus, mit deren Hilfe der Ball gefunden werden kann

• Ultraschallsensor: Der Ultraschallsensor sorgt dafür, dass unser Roboter nicht gegen die Wand fährt

• Kompasssensor: Der Kompasssensor sorgt für ein Zielsicheres Treffen des Tores

Die Motoren

Bei unserem Roboter wurden 3 Motoren verbaut.
2 zum Fortbewegen und Lenken und 1 Motor für die Ballaufnahme und den Schuss.

Abmessungen

	Maße in mm
Höhe	300
Länge	240
Breite	190

Bilder

Konstruktion des Roboters

Erstellen eines 3D Modells mit Lego Digital Designer

Erstellen eines 3D Modells mit Lego Digital Designer

Bauanleitung des Roboters

Konstruktion des Roboters

Konstruktion des Roboters

Robby Tobby No.5 ist fertig

Robby Tobby No.5 mit Ball

Robby Tobby auf dem Spielfeld

Werbeplakat für Robby Tobby No.5

Video

Ein kurzes Video, in dem unser Roboter vorgestellt und präsentiert wird.
Hier ist ein Link zu unserem You Tube Video Robby Tobby No.5[9]

Die Programmierung

Spielstrategie

Bei der Entwicklung der Spielstrategie standen folgende Punkte in Vordergrund:

• Intensität des Balls erkennen
• Torrichtung einspeichern
• Fahrt zum Ball
• Erkennung wenn Robby Tobby No.5 in der Nähe des Balls ist
• Aufnahme des Balls mit Absicherung
• Ausrichtung zum Tor
• Schuss in Richtung des gegnerischen Tores

Programmablaufplan

Programmablaufplan main Funktion

Programmablaufplan Intensität des Balls bestimmen

Programmablaufplan Tor festlegen

Programmablaufplan Ball suchen

Programmablaufplan Ball aufnehmen

Programmablaufplan Zum Tor ausrichten

Programmablaufplan Ball schießen

Quelltext

Auf dem folgenden Bild sieht man die main Funktion unseres NXC Programms.

Das Spielfeld

	Maße in cm
Länge	183
Breite	122
Bandenhöhe	14
Tore	45x14
Torzone	74x30
Mittellinie	91.5
Mittelkreis	60

Zusammenfassung

Lernziele: Das Informatikpraktikum erzielt die praktische Anwendung der in der Informatikvorlesung/-Übung erlernten Inhalte. Im Rahmen dieses Praktikums und der Bearbeitung der Aufgaben, wurde uns die Möglichkeit gegeben, ein Roboterprojekte mit den Gruppenmitgliedern zu erarbeiten. Genauer gesagt funktionale Programme zu erstellen, geeignete Problemlösungen zu aufkommenden Problemen auszuwählen, und konstruktionstechnische Zusammenbauten zu kreieren. Die Lösungen mit der passenden Auswahl der Sensoren, Aktoren und deren Programmierung sollte technisch sinnvoll und die gestellte Aufgabenstellung selbständig und im vorgegebenen Zeitraum erfüllen sein. All dies wurde mit Hilfe von Programmiersoftware umzusetzen. Die Ergebnispräsentation diente der sach- und inhaltsgerechten Darstellung der entwickelten Lösung und stärkt die Kommunikations-, Sozial- und Selbstkompetenz der Teammitglieder.

Zusammenfassend hat man Grundlagen grafischer Programmierung erlernt, die Programmierkenntnisse der Programmsprache C konnten vertieft werden, der Umgang mit der Versionsverwaltungssoftware SVN wurde herangeführt, das Arbeiten in einem Team wurde unterstützt, Präsentation von Ergebnissen ebenfalls vertieft, Projekt-/ und Zeitmanagement sinnvoll eingesetzt, nachhaltige Dokumentation im Quellcode und Wiki-Artikel festgehalten außerdem wurden ein Imagefilmes und eine Werbeposters erstellt.

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