RobôCIn's Weg zum Erfolg bei RoboCup 2023

RobôCIn ist ein Robotik-Team, das seit 2019 in der RoboCup Small Size League aktiv ist. Das Team hat grosse Erfolge erzielt, den ersten Weltmeistertitel 2022 gewonnen und ist dreifacher lateinamerikanischer Meister. In diesem Artikel geht's um die laufenden Anstrengungen und Verbesserungen des Teams für den kommenden RoboCup 2023 Wettbewerb in Bordeaux, Frankreich. Es werden die technischen Fortschritte und die Forschung hervorgehoben, die das Team im vergangenen Jahr durchgeführt hat.

#Systemverbesserungen und Architektur

Um den Titel in der Small Size League zu verteidigen, hat das Team von seiner vorherigen Software-Basis zu einer neuen Struktur gewechselt. Dieses neue Framework, das Unification genannt wird, soll die Software vereinfachen und effizienter machen. Das Team hat Artikel veröffentlicht, in denen sie ihre Erkenntnisse über Robotik und Fussball teilen.

Das neue System umfasst Verbesserungen in der Bewegungssteuerung und im Hardware-Design. Der Antriebsübertragungsunterstützung wurde ein Messinggewinde zur Aluminiumstruktur hinzugefügt, um den Verschleiss durch Reibung zu reduzieren. Obwohl frühere Versuche, das Übertragungssystem zu verbessern, einige Erfolge zeigten, gab es weiterhin Herausforderungen mit der Zuverlässigkeit der Radachsen. Das Team führte eine Analyse durch, um diese Probleme anzugehen und stellte fest, dass die Verwendung von Messing eine bessere Leistung bieten würde.

#Vision Blackout Challenge

Die Vision Blackout Challenge erfordert von den Robotern, dass sie Aufgaben autonom ohne visuelle Eingaben durchführen. Das Team hat Hardware-Änderungen vorgenommen, um sich auf diese Herausforderung anzupassen, und neue Navigationsmethoden integriert. Die Roboter wurden mit einer Onboard-Kamera und einem Rechenmodul ausgestattet, um Bilder zu verarbeiten und Entscheidungen zu treffen.

Die neue Einrichtung umfasst eine Logitech C922 Webcam zur Bildaufnahme und ein leistungsstarker NVIDIA Jetson Nano zur Verarbeitung. Diese Komponenten arbeiten zusammen, damit die Roboter autonom Fussballfähigkeiten ausführen können. Das Team hat zwei von vier Phasen beim Wettbewerb 2022 erfolgreich abgeschlossen und den zweiten Platz erreicht.

#Roboter-Spezifikationen

Die Hardware-Updates konzentrieren sich darauf, die Roboter in ihren Bewegungen zuverlässiger zu machen. Das Team hat den Wechsel von hauptsächlich 3D-gedruckten Komponenten hin zu bearbeiteten Teilen vollzogen, um die Leistung zu verbessern. Diese Änderung behebt Probleme mit der Präzision der zuvor verwendeten Materialien.

Die Antriebsübertragungsunterstützung ist entscheidend, um Fehler in der Bewegung zu minimieren. Während zunächst auf 3D-gedruckte PLA-Teile zurückgegriffen wurde, stellte sich heraus, dass diese unzureichend waren. Die neuen, bearbeiteten Aluminiumkomponenten bieten bessere Haltbarkeit und Leistung.

#Technische Details zur Bewegungssteuerung

Mit dem Ziel, in Zukunft an Division A teilzunehmen, hat das Team die Leistung des Übertragungssystems analysiert. Sie entdeckten, dass einige Komponenten sich lockerten, was die Bewegungsqualität beeinträchtigte. Um diese Probleme zu lösen, konzentrierten sie sich auf die Herstellung präziser Teile in Zusammenarbeit mit der Physikabteilung der Universität.

Neben den Hardware-Updates hat sich die Softwarearchitektur des Teams weiterentwickelt, um zu verbessern, wie die Roboter Informationen verarbeiten und Entscheidungen treffen. Sie implementierten ein neues Kommunikationsprotokoll zwischen den Verarbeitungsmodulen, um den Datenfluss zu verbessern.

#Navigation und Fähigkeiten der Roboter

Die Roboter wurden entwickelt, um verschiedene Aufgaben auszuführen, darunter das Bewegen zu einem Ziel, Drehen und das Ausführen von Spielzügen in einem Fussballspiel. Die Software verarbeitet Eingaben aus dem Sichtsystem, um dem Roboter zu helfen, seine Umgebung zu verstehen und Entscheidungen zu treffen. Die Roboter können ihre Position im Verhältnis zum Fussball, zu anderen Spielern und zu den Toren erkennen.

Das Team entwickelte mehrere Bewegungstypen, wie das Drehen um sich selbst und das Fahren zu Punkten auf dem Spielfeld. Jeder Bewegungstyp hilft dem Roboter, während der Spiele effektiv zu navigieren.

#Herausforderungen

Bei vergangenen Wettbewerben hat das Team Schwierigkeiten gehabt, den Ball über längere Distanzen zu erkennen und eine genaue Positionierung aufrechtzuerhalten. Sie hatten Probleme mit Selbstlokalisierungsmethoden, die verfeinert werden mussten. Das Team stellte fest, dass einige Versuche scheiterten, was zu niedrigeren Punktzahlen und längeren Ausführungszeiten bei Aufgaben führte.

Nach der Analyse der Leistungsdaten erkannte das Team, dass viele Misserfolge aus der Unfähigkeit des Roboters resultierten, die Spielfeldgrenzen zu erkennen und Hindernisse zu vermeiden. Diese Erkenntnis trieb die Bemühungen voran, bessere Grenzerkennungssysteme zu entwickeln, die die Roboter effektiver auf dem Feld leiten würden.

#Laufende Verbesserungen

Das Team arbeitet an Lösungen, um Probleme im Zusammenhang mit der Objekterkennung und Selbstlokalisierung zu beheben. Sie möchten die Fähigkeit der Roboter verbessern, den Ball zu finden und während des Spiels Strafen zu vermeiden.

Eine der kommenden Strategien besteht darin, einen Lokalisierungsalgorithmus zu implementieren, der Daten aus dem Sicht- und dem Inertialsensor kombiniert. Dieser Algorithmus wird den Robotern helfen, ihre Position besser zu verstehen und effizientere Wege auf dem Spielfeld zu planen.

#Softwareentwicklung und Zusammenarbeit

RobôCIn hat Fortschritte bei der Entwicklung einer neuen Softwarebasis gemacht, um ihre Roboter zu unterstützen. Ziel war es, ein modulareres und flexibleres System zu schaffen, das eine einfachere Integration neuer Funktionen und eine bessere Zusammenarbeit unter den Teammitgliedern ermöglicht. Dieser neue Ansatz hat zur Entwicklung einer Bibliothek geführt, die gemeinsamen Code für verschiedene Roboterkategorien enthält, was Redundanz verringert und das Design vereinfacht.

Die Softwarearchitektur betont einen klaren Datenfluss zwischen den Komponenten, sodass jedes Modul unabhängig arbeiten kann, während es weiterhin relevante Informationen teilt. Dieses modulare Design hilft bei der Wartung der Software und ermöglicht es dem Team, sich schnell an Änderungen und Verbesserungen anzupassen.

#Zukünftige Ziele und Vision

Das Team hat das Ziel, am RoboCup teilzunehmen, mit einem klaren Fokus darauf, die Leistung ihrer Roboter auf dem Spielfeld zu verbessern. Sie sind bestrebt, ihre Navigationsalgorithmen zu verfeinern, ihre Sichtfähigkeiten zu verbessern und ihre Gesamtstrategien im Fussball zu optimieren.

Das Ziel ist es, ein robustes Roboterteam aufzubauen, das sich an die Anforderungen des Spiels anpassen und unter verschiedenen Bedingungen bestehen kann. Indem sie frühere Herausforderungen angehen und innovative Lösungen umsetzen, hofft RobôCIn, in kommenden Wettbewerben weitere Erfolge zu erzielen.

#Fazit

RobôCIn hat ein starkes Engagement gezeigt, die Technologie des Robotersports voranzutreiben. Der Fokus des Teams auf Hardware-Verbesserungen, Software-Architektur und Navigationsstrategien wird eine entscheidende Rolle bei ihrem zukünftigen Erfolg in den RoboCup-Wettbewerben spielen. Mit laufender Forschung und Entwicklung sind sie bereit, neue Herausforderungen anzugehen und ihre Siegesserie in der Small Size League fortzusetzen.