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Der Roboter Scirocco

Der Roboter Scirocco

Scirocco
 

2006 sind wir mit Scirocco angetreten. Er kann, wie im Reglement vorgesehen, seine Aufgaben vollkommen autonom ausführen. Er sammelt die Bälle von der Oberfläche sowie aus den Löchern auf, speichert sie in einem Magazin und kann sie geziehlt in die Löcher ablegen. Somit ist auch ein Austauschen der Bälle (schwarz gegen weiß) möglich.

Technische Daten

Aufgaben:
  • Bälle vom Spielfeld aufnehmen
  • Bälle aus den Löchern aufnehmen
  • Bälle speichern/transportieren
  • Bälle in die Löcher ablegen
  • Bälle auf das Spielfeld ablegen (um den Speicher zu leeren)
  • Auslösen der Totems
Aktoren:

 

  • Aerosystem mit Impeller und Klappensystem um Luftstrom zu leiten
  • Einsaugschacht im vorderen Bereich des Roboters
  • Glocke in der Mitte
  • Revolvermagazin für fünf Bälle
  • Federstahlring
Antrieb:
  • Differentialantrieb mit Inlinerädern
Abmessungen:

 

  • Höhe: 40cm
  • Durchmesser: ??cm
Werstoffe:

 

  • Alu
  • Edelstahl
  • Kunststoffe (PVC, ??)
Sensorik:
  • Ultraschall
  • Infarotabstandssensoren
  • Ballfinder
  • Ballfarberkenner
  • 5* Infrarotlasermaussensoren
  • Arrays aus Bodenfarbsensoren
Energieversorgung:
  • 12V/5Ah Bleigelakkus
Steuerung:
  • PC (??)
  • Mikrokontrollernetzwerk aus etwa 20 AVRs
  • interne Kommunikationssystem: RS232, USB, CAN, I2C
  • Kommunikationssysteme nach aussen (zum Testen): Ethernet, Bluetooth, CAN
Software:

 

  • Betriebssystem: Linux
  • PC-basierte modulare Software mit Inter-Prozess-Kommunikation
  • Aufgabenabstraktion auf Mikrokontrollerebene
Bedienerschnittstelle:
  • Graphikdisplay mit Menüführung

Funktionsbeschreibung

Wie schon in den vergangenen Jahren wurde wieder versucht, einen intelligenten Roboter zu bauen, der alle Aufgaben erledigen kann. Dies hatte zur Folge, dass wir nicht nur Bälle in Löcher legen, sondern sie auch wieder herausholen wollten. Diese 'kleine' Vorgabe hat die Konstruktion des gesamten Roboters bestimmt.

Im normalen Betriebsfall (Roboter fährt übers Grün und hat noch Platz Bälle aufzunehmen) saugt das Aerosystem durch den vorderen Einlass Luft ein. Bälle, die vor dem Roboter liegenwerden eingesaugt und an einer freien Position im Lager zwischengespeichert. Erreicht der Roboter ein Loch prüfen Sensoren ob schon ein Ball, und wenn von welcher Farbe, im Loch ist. Zum Austauschen der Ball werden die Aeroklappen auf 'Saugen aus Loch' gestellt und der Ball gelangt ins Magazin. Ein dreh des Magazins und der gewünsche Ball liegt über dem Loch, fertig zum versenken. Ein Verstellen der Klappen sorgt für den nötigen Luftstrom und der Ball ist im Loch.

 

Aber erstmal zur Form des Roboters. Hier wurde auf alt bewährtes zurückgegrifen. Wie schon die Roboter Woody (2004) und Beaufort (2005) ist Scirocce rund um die Gefahr sich beim Drehen zu verklemmen zu minimieren. Die vordere Partie bis zur Bandenhöhe wurde als gerade Fläche ausgeführt um das Ausrichten beim Start zu erleichern. Der Durchmesser ist so gewählt, das auch die engste mögliche Stelle zwischen Bande und Totem durchfahren werden kann.

Als Antrieb kommt der schon bewährte Differentialantrieb mit Inleinerrädern zum Einsatz. Stabilisiert wird der Roboter durch zwei Kugelrollen im Heck. Da es nicht auszuschließen ist, dass beim Fahren über das Spielfeld ein Rad in ein Loch gerät, befinden sich nach innen versetzte, angetriebene Stützräder. Diese haben einen etwas kleineren Durchmesser als die Inlineräder damit das normale Fahren nicht beeinflust wird. Um Platz im Zentrum des Roboters frei zu halten, sind die Antriebsmotoren in das Heck des Roboters verlegt worden und sind über Riemen mit den Rädern verbunden. Die Motoren besitzen hochauflösende Encoder, die als Tachosignal von den Servoboards zum Regeln der Motoren nutzen. Unsere Servoboards regeln das Drehmoment und die Drehzahl der Motoren. Verbunden sind die Servoboards über I2C mit dem Fartenregler, der die Geschwindigkeit und Richtung des Roboters regelt. Das Anfahren von Punkten wird vom 'Driver' auf dem PC realisiert.

HUB mit AT90can128Einige neue Wege wurden im Bereich Sensorik beschritten. So sind zum ersten mal Maussensoren zum Einsatz gekommen. Die Maussensoren sind ein lagfristiges Projekt um trotz Schlupf der Räder, das verstärkt bei schnellem Agieren und dem Einsatz von Omniwheels (Beaufort 2005) auftritt, die Bewegung und Position des Roboters genau zu bestimmen. Insgesamt wurden fünf Stück eingesetzt. Die Überbestimmtheit ist nötig um Fehlerhafte messignale (z.B. Sensor schaut in ein Loch) erkennen zu können. Eine überarbeite Version der Bodenfarbsensoren mit RGB-LED und RGB-Sensor sind in die noch Freie Fläche der Bodenplatte intrigiert. Nach ausreichender Detektion in Richtung Spielfel sind auch Sensoren zur Ballfindung und Gegnererkennung angebracht. Hier kommen Ultraschall- (srf04) undInfrarot- (Sharp) Abstandssensoren zum Einsatz. Jeweils zwei Sharpsensoren vorne links und rechts sind mittels eines Servos drehbar gelagert. Durch drehen der Sensoren kann eine größere Fläche vor dem Roboter nach Bällen abhesucht werden. Dieses ist nötig, da durch das Reglement (maximale Anzahl von Bällen, die vom Roboter aufgenommen werden könnten) die Einzugbreite beschränkt ist. Weitere Sensoren im Roboter erkennen die Ballfarbe und Zustand des Lagers.

RevolvermagazinAls Lager für die Bälle kommt ein 5-Kammern Revolvermagazin zum Einsatz. So ist es möglich die Bälle in beliebigen Farbkombinationen zu Speichern und hat auf jeden Ball direkten Zugriff. Selbst im ungüstigsten Fall (Drehung um 144°) ist ein Zugriff auf jeden Speicherplatz innerhalb einer halben Sekunde möglich.

AerosystemDas Aerosystem ist das Herz des Roboters. Es besteht aus einem 100W-Impeller und sieben per Servo verstellbaren Klappen. Der Vorteil im Klappensystem liegt in der Verstellgeschwindigkeit der Servos, die weitaus höher ist, als ein Revisiervorgang des Impellers. Innerhalb einer halben Sekunde kann der Luftstrom, der z.B. einen Ball in das Lager gesaugt wurde, umgekehrt werden und einen anderen Ball (wenn das Lager sich auf eine andere Position gedreht hat) in das Loch pusten.


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