Schachspiel mittels kollaborierendem UR-Roboter unter ROS
Autoren: Manfred Listner, Benjamin Reuter
Betreuer: Prof. Dr. Mirek Göbel & Marc Ebmeyer
Wintersemester: 2021/2022
Fachsemester: 7
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Einleitung
Als Teil des Bachelorstudiengangs Mechatronik an der HSHL, wird im siebten Semester das Fach Produktiontechnik VII unterrichtet. Semesterbegleitend wird dieses Fach als Praktikum durchgeführt. In diesem Praktikum sollen die Studierenden ein mechatronisches Projekt in kleinen Gruppen selbstständig bearbeiten. Das hier beschriebene Projekt handelt vom Schachspiel eines Roboterarms (UR3) unter ROS.
Aufgabenstellung
Aufgabe ist es, dem von der HSHL bereitgestellten Roboterarm UR3 das Schachspielen beizubringen. Dazu soll die Software "Robot Operation System" (ROS) verwendet werden. Das System soll letzten Endes dazu in der Lage sein gegen einen menschlichen Gegenspieler anzutreten. Dazu benötigt das System eine Möglichkeit zur Erkennung des Spielfelds und eine Positionserkennung der einzelnen Spielfiguren. Zusätzlich muss das System dazu in der Lage sein, das Spielfeld auswerten und korrekte Spielzüge ausführen zu können.
Vorgehensweise nach V-Modell
Zur strukturierten Bearbeitung des Projektes wird nach dem V-Modell vorgegangen. Durch dieses vorgehen kann sichergestellt werden, dass alle notwendigen Schritte die zur erfolgreichen Bearbeitung eines Projektes benötigt werden auch durchgeführt werden.
Die Verwaltung der verschiedenen erstellten Dokumente wird über das Programm TortoiseSVN[1] gewährleistet. Nachfolgend werden die Dokumente unter den jeweiligen Punkten des V-Modells als Link zum Download bereitgestellt.
Anforderungsdefinition
Die an das Projekt gestellten Anforderungen werden im ersten Schritt, der Anforderungsdefinition[2], des V-Modelles in der Anforderungsliste definiert. Dabei wird die Anforderungsliste in verschiedene Kategorien unterteilt:
- Anforderungen an das System
- Sicherheit
- Schnittstellen
- Software / Werkzeuge
- Dokumentation
Funktionaler Systementwurf
Der funktionaler Systementwurf[3], zeigt in einem Programmablaufplan den schematischen Ablauf des zu programmierenden Programms.
Technischer Systementwurf
Im technischer Systementwurf[4] werden die verwendeten Komponenten und deren Schnittstellen übersichtlich dargestellt. Gleichzeitig wird hier gezeigt, wie die Komponenten untereinander verbunden sind.
Komponentenspezifikation
In der Komponentenspezifikation[5] wird definiert, welche Komponenten konkret für die erfüllen der Aufgaben verwendet werden sollen.
| Komponenten | Beschreibung | Bild |
|---|---|---|
| UR3 | Hauptakteur des Projektes ist der UR3 Roboterarm der Firma Universal Robots (UR). Der UR3 ist der kleinste der von UR angebotenen kollaborierenden Roboter. Dabei hat der UR3 ein Gewicht von 11 kg mit einer maximalen Traglast von 3 kg. Die Reichweite des Roboters beträgt bei voll ausgestrecktem Arm 500 mm. Alle Gelenke des UR3 lassen sich um +/- 360° drehen. Der Roboter benötigt eine Betriebspanung von 24 V im Schaltschrank und 12 V an der Werkzeugschnittstelle. Die Kommunikation des Roboters zu PC findet über einen Ethernet-Anschluss statt. Weitere Informationen sind dem Datenblatt[6] zu entnehmen. |  |
| DGT Smart Board | Durch das freundlicherweise vom Hersteller Digital Game Technology (DGT) bereitgestellte "DGT Smart Board" wird üblicherweise zur Übertragung von Turnierspielen ins Internet verwendet. Das bedeutet das dieses Smart Board die Möglichkeit zum Auslesen der einzelnen Figuren auf den bestimmten Feldern bietet. Die Datenübertragung wird durch ein USB-Kabel sichergestellt. Gleichzeitig kann eine von DGT hergestellte Schachuhr an das Schachbrett angeschlossen werden. Weitere Informationen sind unter der Quelle [7] zu finden. |  |
| DGT 3000 Schachuhr | Die Schachuhr DGT 3000 kann über ein AUX Kabel mit dem DGT Smart Board verbunden werden. Diese Verbindung ermöglich eine Zeit- und Spielererkennung beim auslesen des Boards. Weitere Informationen sind unter der Quelle Referenzfehler: Für ein <ref>-Tag fehlt ein schließendes </ref>-Tag. wird die notwendige Software programmiert.
KomponententestIntegrationstestSystemtestAbnahmetestLiteraturweitere nützliche sonstige Literatur[8] ist unter diesem Punkt zu finden. ZusammenfassungAusblickProbleme und LösungenLiteraturverzeichnis |
- ↑ TortoiseSVN Client
- ↑ Anforderungsdefinition
- ↑ funktionaler Systementwurf
- ↑ technischer Systementwurf
- ↑ Komponentenspezifikation
- ↑ UR3Roboter: UniversalRobots- UR3Roboter. 2022. Online im Internet: https://www.i-botics.de/wp-content/uploads/2016/08/ur3_de.pdf; Abruf: 08.01.2022
- ↑ DGT: DGT - DGT Smart Board. 2022. Online im Internet: https://digitalgametechnology.com/products/home-use-e-boards/smart-board-with-indices; Abruf: 08.01.2022
- ↑ sonstige Literatur