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Die Roboter Captain und Baba

Die Roboter Captain und Baba

Konzept

Unser Hauptroboter Captain kann im Alleingang fast das ganze Spielfeld abräumen. Hierdurch wollten wir sicherstellen, dass wir nicht mit zwei halbfertigen Robotern zum Eurobot fahren. Außerdem werden alle gesammelten Punkte sicher im Captain festgehalten um an jeder Stelle auf dem Spielfeld den taktischen Rückzug antreten zu können ohne Beute zu verlieren. Damit sich die Roboter nicht gegenseitig behindern und die Strategie übersichtlich bleibt, teilen Captain und Baba zunächst das Spielfeld unter sich auf. Während Baba die Schaltzkarte aufdeckt räumt Captain die Insel leer und klaut alle am Boden liegenden Punkte. Die beiden Roboter basieren auf sehr ähnlicher Elektronik und Mechanik. So sind zum Beispiel in Captain und Baba die gleichen Goldbarengreifarme eingebaut. Hierdurch konnte viel Entwicklungs- und Testzeit eingespart werden.

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Antrieb

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Um im Roboter möglichst viel Raum für Münzen zu haben, liegen die Antriebsmotoren weit hinten im Roboter. Ein Zahnriemen überträgt die Kraft auf mit Gummi bekebten Antriebsräder. Direkt neben den Antriebsrädern befinden sich die Odometrieräder. Die Odometrieräer werden von der Roboterbewegung über den Boden angetrieben und dienen der Positionsbestimmung. Alle Präzisionsteile wie Wellen und Lagerböcke wurden von der Werkstatt des IAM gefertigt.

Das Maul

Alle auf dem Boden verteilten Spielelemente nimmt Captain beim drüberfahren auf.

In Captains Rumpf passen dabei mehr als 12 Münzen. Um das aufsammeln zu unterstützen und die Münzen beim Rückwärtsfahren festzuhalten kann die Dichtlippe des Mauls die Münzen entweder festhalten oder durch eine Kehrbewegung aufsammeln. Angetrieben wird das Maul von einem Dunkermotor und igus Gleitlager halten alle Wellen an Ort und Stelle.

Weitere Aktoren

Unser Roboter Captain hat sechs Arme, davon vier mit Saugnäpfen und Vakuumpumpen ausgestattet. Diese vier Arme, waren zum aufnehmen der der Cds und Goldbaren im Totem bestimmt. Die oberen beidseitig montierten Arme haben je zwei Gelenke mit Servomotoren.  Die vertikal mittig angebrachten Arme verwenden jeweils nur ein Gelenk, sind aber zusätzlich mit einer Parallelkinematik ausgestattet, die es ermöglicht den Saugnapf orthogonal auf den Goldbarren aufzusetzen. Solch einen Arm verwendet auch der kleinere Roboter Baba. Des Weiteren benutzt Captain auf Bodenhöhe zwei zusätzliche Arme zum Schieben von Spielelementen, die am Boden liegen.

Baba hat drei weitere Arme. Der größte von diesen wird verwendet, um die Schatzkarte aufzunehmen. Die beiden anderen Arme können jeweils eine Cd die oben auf dem Totem liegt aufnehmen.

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Der Arm des Roboters greift nach CDs

Gegnerortung

Um zu wissen, wo sich unsere Gegner bewegen und ihnen jederzeit ausweichen zu können, verwenden wir selbstgebaute Sensoren mit Infrarot und Ultraschall. Das erfolgreiche System aus dem letzten Jahr wurde erweitert, um mehr als einen Gegner gleichzeitig verfolgen zu können. Die Bake, die wir auf unseren Gegnern befestigen dürfen, sendet ein moduliertes Infrarotsignal aus. Besonders schmalbandige analoge Filter wurden entwickelt, um Störungen durch andere Systeme und insbesondere Umgebungslicht zu unterdrücken. Auf unseren Robotern werden auf zwölf Kanälen gleichzeitig 100 mal pro Sekunde die Richtung und Entfernung  zu unseren Gegner geschätzt.

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Die Ultraschall-Sensoren

Für die nächste Saison ist einer Erweiterung des Systems durch absolute Positionsbestimmung durch Ultraschall in Entwicklung. Erste Experimente mit
einem eindeutig kodierten Signal versprechen hohe Störsicherheit gegenüber anderen Systemen, die Ultraschall verwenden. Die Signalverarbeitung findes ausschließlich in leistungsstarken FPGAs statt, die wir in VHDL beschreiben. Bei der Entwicklung wurde die gesamte Signalverarbeitung zunächst am Computer simuliert. Der erfolgreiche Entwicklungsprozess wurde an Hand des V-Modells strukturiert.

Software

Image Wie in den Jahren zuvor baut unsere Software wieder auf unserem OpenSource Framework XPCC (Cross Platform Component Communication).

Die Software ist Modular aufgebaut. Ein Modul erfüllt speziell eine Aufgabe und kann mit den anderen Modulen über unser selbstentwickeltes Kommunicationsprotokoll Nachrichten austauschen. Dabei werden Standardbussysteme wie Can, I2C, SPI und weitere Serielle Schnittstellen unterstützt. Pakete werden auch wireless per Bluetooth zwischen den Robotern ausgetauscht.

Die wichtigsten Module unserer Roboter dieses Jahr sind:

  • Driver: Diese Komponente besteht aus den Reglern, die es dem Roboter ermöglichen Punkte anzufahren und Linien sowie Kreisbögen zu folgen.
  • GraphRouteDesigner: In dieser Komponente werden statisch Teilrouten einprogrammiert. Diese Teilrouten werden dynamisch zusammengesetzt.
  • Strategy: Die künstliche Intelligenz legt fest, welche Aktion als nächstes ausgeführt werden soll.
  • OpponentDetection: Eine Sensorfusion aus Ultraschall und Infrarot-Messwerten zur zuverlässigen Ortung der aller anderen Roboter.
  • YAP / Arms: Diese Klassen dienen als Schnittstelle zur Ansteuerung der Aktorik
  • Display: Die Displaykomponente abstrahiert das LCD - Display und ermöglicht einfaches Starten und Strategieauswahl beider Roboter.