Humanoide Roboter – Schwerpunkte der Entwicklung

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Die humanoiden Roboter müssen viele Fähigkeiten mitbringen, um an den Fußballspielen teilnehmen zu können. Bewegungsabläufe wie das Gehen auf zwei Beinen oder das Schießen sind große Herausforderungen für einen Roboter. Aber auch die Verarbeitung der Bilddaten und Interpretation dieser sind Schwerpunkte der Entwicklung. Neben der Software wird auch immer wieder daran gearbeitet die Hardware zu verbessern.

Laufen

Das menschenähnliche Laufen bei Robotern ist nicht sehr einfach. So benötigt der Mensch den großen Zeh um seinen Fuß abzurollen um damit eine dynamische Bewegung zu erzeugen. Bei den Robotern wird dies häufig mit einem „Tippelschritt“ versucht. Derzeit arbeiten wir mit einer angepassten Version der Walkengine der DARwin-OP, die eine stabile Laufbewegung erzeugt.

Schießen

Beim Fußball ist nach dem Laufen das Schießen von ähnlicher Bedeutung und daher auch einer unserer Schwerpunkte. Hier sind nicht nur möglichst große Reichweiten und präzises Treffen gefragt, sondern vor allem Stabilität. Als eines der nächsten Ziele wollen wir einen Hochschuss erreichen.

Bildverarbeitung

Auch die Bildverarbeitung gehört zu unseren Schwerpunkten. Hier arbeiten wir daran die Algorithmen zu optimieren und die Erkennungsrate zu steigern. Je robuster die Bildverarbeitung ist, desto besser kann das Verhalten der Humanoiden gesteuert werden.

Lokalisierung

Als weiteren Schwerpunkt behandeln wir derzeit die Lokalisierung, d.h. die Fähigkeit der Roboter ihre eigene Position im Spielfeld zu bestimmen. Die Selbstlokalisierung ist der erste Schritt in Richtung einer abstrakteren künstlichen Intelligenz.

Humanoid – Bot Evolution

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detlef

 Detlef

seit Juni 2014

Regeländerungen für 2014 haben uns dazu bewegt, größere Roboter zu bauen. Dafür haben wir die Nimbro-OP auf eine Größe von 85 cm angepasst. Die Aluminium- und Carbon-Teile wurden wie zuvor in der Hochschul-Werkstatt angefertigt. Plastikteile, wie der Kopf und die Hände, haben wir mit unserem 3D-Drucker erzeugt. Neben deutlich größeren Akkus werden Intel NUCs mit i5 Prozessor eingesetzt.

 

 

 

 

 

da-v1n

Da-v1n

seit Juni 2012

Das mechanische Design dieser Generation basiert auf der DARwIn-OP. Mit einem stabilen Aluminium-Gerüst und stärkeren Servos (RX-28 bzw. MX-28) haben wir damit eine überzeugende neue Plattform. Die Metallteile haben wir in unserer Hochschul-Werkstatt fertigen lassen. Auf einer neuen Hauptplatine kommt nun ein Intel Atom Prozessor zum Einsatz.

 

 

 

 

 

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Copper

September 2010 – Juni 2012

Neben einigen kleinen Verbesserungen wurden zwei neue Freiheitsgrade hinzugefügt.

 

 

 

 

 

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 Johnny_v2

Juni 2009 – September 2010

Nachdem wir auf den GermanOpen 2009 gemerkt haben, dass die Robotermanschaft um JonnyFirst herum zu schwer ist, haben wir den PDA abgebaut und arbeiten nun im Kopf mit einem embedded Linux. Auf dem Prozessor laufen nun sowohl die Bildverarbeitung als auch die künstliche Intelligenz. Mit diesem Modell sind wir auf dem RoboCup 2009 in Graz angetreten.

 

 

 

 

 

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Johnny_v1 

  April 2009 – Juni 2009

Mit der verbesserten Version von Jonny haben wir an den GermanOpen 2009 teilgenommen. Hier haben wir den Kopf verkleinert und auch die Beine wieder kleiner gemacht. Auch an der Elektronik hat sich viel getan. So hatten wir zu diesem Zeitpunkt nur noch 3 Controller.

 

 

 

 

 

 

 

huno

 Huno 

Februar 2009 – April 2009

Mit dem sogenannten „Huno“, dem humanoiden Aufbau aus dem RoboBuilder Kit, haben wir weiter gemacht. Er wurde von uns mit Bildverarbeitung und PDA ausgestattet und hat unser erstes Tor geschossen. Mit JonnyFirst, unserer erweiterten Version des RoboBuilder Kits, haben wir unser Qualifikations-Video gedreht.

 

 

 

 

 

bioloid

 Bioloid 

Ende 2008 – Februar 2009

Unsere ersten Gehversuche mit humanoiden Robotern haben wir mit dem Bioloid Kit gemacht. Wir haben uns dennoch, aus Kosten Gründen und da die wCK Servos schneller waren, für das RoboBuilder Kit entschieden.

Humanoid Liga

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da-v4nSeit 2009 sind wir in der Humanoid Kid Size Liga vertreten. Das besondere an dieser Liga ist, dass die Roboter dem Menschen sehr ähnlich sein müssen. Beispielsweise müssen sie auf zwei Beinen laufen und körperlich menschliche Merkmale aufweisen. Als weitere Schwierigkeit sind nur Sensoren erlaubt, die auch der Mensch besitzt. Wir nutzen Kameras (Augen), Gyroskop und Accelerometer (Gleichgewichtssinn) und einige der anderen Roboter verfügen zudem über Drucksensoren an den Füßen.

Andere spezielle Sensoren sind nicht erlaubt. Weiterhin müssen die Roboter auch vollständig autonom spielen; das bedeutet, dass auch die Intelligenz im Roboter sein muss und nicht auf einem anderen Rechner, der dann wiederum den Roboter fernsteuert. Die Roboter dürfen über WLAN miteinander reden, um sich abzusprechen.

In der Humanoid Liga gibt es zwei Teilbereiche: die Spiele und die Technical Challenges. Bei den Spielen wird vier gegen vier Fußball gespielt, die Regeln sind dem FIFA Regelwerk nachempfunden und nur etwas vereinfacht, sodass ein Spiel zustande kommen kann. Hierfür müssen die Roboter eine ganze Menge an Fähigkeiten mitbringen, um überhaupt spielen zu können: sie müssen in der Lage sein sich zu bewegen und zu schießen, eigenständig aufzustehen und natürlich den Ball zu finden.

Game

game-smallBei den Technical Challenges geht es darum, Dinge die noch nicht im Spiel sind zu testen und daran zu arbeiten. Außerdem sollen Techniken, die es derzeit im menschlichen Fußball gibt, erlernt und verbessert werden. Derzeit gibt es vier Technical Challenges. Beim Hindernis-Vermeiden und Dribbeln (Obstacle Avoidance and Dribbling) geht es darum, den Ball durch Hindernisse ins Tor zu dribbeln. Hierbei werden die Fähigkeiten Hindernisse zu erkennen und einen Weg durch die Hindernisse zu finden und zu planen gefördert.

Beim Einwurf (Throw-In) wird die Fähigkeit einen Ball hochzuheben und ihn zu werfen getestet. Ziel ist es, so bald wie möglich den Einwurf ins Spiel zu integrieren, um somit dem menschlichen Fußball noch näher zu kommen. Beim Doppelpass (Double Pass) werden die Fähigkeiten „Hindernisse“, „Mitspieler Erkennen“ und „Genaueres Schießen“ gefördert. Als weitere Challenge gibt es den Hochschuss (High-Kick), in welcher der Roboter einen möglichst hohen Schuss ins Tor erreichen soll.