In dieser Arbeit werden die zwei gängigsten in den Soccer-Ligen des Robocup-Junior verwendeten Ballerkennungstechniken hardware- und softwaretechnisch analysiert, bewertet und miteinander verglichen.
In der „Soccer Open League” des Robocup-Juniors treten zwei Roboter gegen zwei Gegnerische an und verfolgen das Ziel, Tore zu schießen und dabei die weiße Seitenlinie nicht vollständig zu überfahren, da dies Zeitstrafen zufolge hat. Bis zum Jahr 2017 wird in dieser Liga – wie in allen anderen Soccer-Ligen auch – mit einem infrarotausstrahlenden Ball (Ball RCJ-05R, Fa. Elekit) gespielt.
Dieser ist unter den Teilnehmern aufgrund der Lichtausstrahlung auch als „aktiver Ball“ bekannt. Vor der Saison des Jahres 2017 erfolgt eine Regeländerung des „SoccerTechnicalCommittee“, das die internationalen Regeln dieser Liga festlegt. Diese Änderung besagt, dass als Spielball ein hohler, orangener Gummiball, der unter den Teilnehmern auch als „passiver Ball“ bekannt ist, verwendet wird. Als Hauptgrund wird genannt, dass die Ballsuche nach einigen Jahren mit demselben Ball keine Herausforderung mehr für die Teams darstellt.
Durch diese Änderung wird das Niveau des Teilnehmerfelds durch die neuen Anforderungen angehoben. Für die Erkennung und Verfolgung des aktiven Infrarotballes sind Infrarotsensoren rund um den Roboter notwendig. Davon werden von den Teams zwischen acht und 64 in einem Ring um den Roboter herum einmontiert. Softwaretechnisch gibt ein solcher Werte in Form eines 8-Bit großen, pulsweiten-modulierten Signals (im weiteren Verlauf der Arbeit kurz: PWM) aus, wobei der Wert 255 die maximale Infraroteinstrahlung darstellt. Seit 2017 ist nun lediglich eine Kamera pro Roboter zugelassen. Neben der Aufgabe, diese zu programmieren, den Ball zu erkennen und dessen Position auszugeben, müssen die Teilnehmer auch eines von zahlreichen Modellen aussuchen und dieses in ihre Hardware mechanisch und elektronisch integrieren.
Auch ist zu bewerten, ob der Einbau eines Spiegels zur Rundumsicht als moderner Lösungsansatz sinnvoll ist. Dabei gilt zu beachten, welche Vor- und Nachteile ein solcher bietet, welche Herausforderungen zu bewältigen sind und welche Arten von Spiegeln infrage kommen. Schlussendlich wird ein Ausblick gegeben, in welche Richtung sich die Soccer Open League des Robocup-Juniors entwickelt und welche Ballerkennungstechnik sich dabei etabliert.
Inhaltsverzeichnis
- Spielbälle in der Soccer Open League des Robocup-Junior
- Erkennung des infrarotausstrahlenden Balles
- Hardwaretechnische Aspekte - Einbindung des Infrarotsensors in die Hardware
- Softwaretechnische Aspekte – Auslesen und Auswerten der Sensorwerte
- Erkennung des passiven Balles
- Der Kamerasensor „Pixy CMU Cam5“ und mögliche Alternativen
- Unterschiedliche Verwendung und Profilierung der Kamerasensoren
- Hardwaretechnische Aspekte – Einbau in die Hardware, Elektronik
- Softwaretechnische Aspekte - Auslesen der Sensorwerte
- Softwaretechnische Aspekte – Auswertung der Sensorwerte
- Folgen und Auswirkungen der Regeländerung
- Höherer Schwierigkeitsgrad und folglich gestrecktes Teilnehmerfeld
- Verschiedene Lösungsansätze zum Einbau der Kamera
- Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit analysiert und vergleicht zwei gängige Ballerkennungstechniken, die in den Soccer-Ligen des Robocup-Juniors verwendet werden. Sie befasst sich mit der Erkennung des infrarotausstrahlenden Balles sowie der Erkennung des passiven Balles, die aufgrund einer Regeländerung seit 2017 zum Einsatz kommen. Die Arbeit untersucht die hardware- und softwaretechnischen Aspekte beider Methoden und betrachtet die Folgen der Regeländerung für die Teilnehmer.
- Hardwaretechnische Aspekte der Ballerkennung
- Softwaretechnische Aspekte der Ballerkennung
- Einfluss der Regeländerung auf die Ballerkennung
- Verschiedene Lösungsansätze zur Ballerkennung
- Zukünftige Entwicklung der Ballerkennungstechnik in der Soccer Open League
Zusammenfassung der Kapitel
Spielbälle in der Soccer Open League des Robocup-Junior
Dieses Kapitel führt in die Thematik der Ballerkennung in der Soccer Open League des Robocup-Juniors ein und erläutert die Regeländerung, die den Einsatz des passiven Balles seit 2017 erfordert.
Erkennung des infrarotausstrahlenden Balles
Hardwaretechnische Aspekte – Einbindung des Infrarotsensors in die Hardware
Dieses Kapitel beschreibt die Hardware-Komponenten, die zur Erkennung des infrarotausstrahlenden Balles verwendet werden. Es behandelt die Eigenschaften des IR-Balles, die Auswahl des Infrarotsensors und die Integration des Sensors in die Hardware des Roboters.
Softwaretechnische Aspekte – Auslesen und Auswerten der Sensorwerte
Dieses Kapitel beleuchtet die Software-Aspekte der Infrarot-Ballerkennung. Es erklärt die Funktionsweise des PWM-Signals, die Auswertung der Sensorwerte und verschiedene Algorithmen zur Positionsbestimmung des Balles.
Erkennung des passiven Balles
Der Kamerasensor „Pixy CMU Cam5“ und mögliche Alternativen
Dieses Kapitel behandelt die Verwendung von Kamerasensoren zur Erkennung des passiven Balles. Es stellt den Kamerasensor „Pixy CMU Cam5“ vor und diskutiert alternative Kamerasysteme.
Unterschiedliche Verwendung und Profilierung der Kamerasensoren
Dieses Kapitel betrachtet die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten und die spezifischen Eigenschaften von Kamerasensoren im Kontext der Ballerkennung.
Hardwaretechnische Aspekte – Einbau in die Hardware, Elektronik
Dieses Kapitel beschreibt die hardwaretechnischen Aspekte des Einbaus der Kamera in den Roboter.
Softwaretechnische Aspekte - Auslesen der Sensorwerte
Dieses Kapitel befasst sich mit der Software, die zur Auswertung der Kameradaten verwendet wird.
Softwaretechnische Aspekte – Auswertung der Sensorwerte
Dieses Kapitel erläutert verschiedene Algorithmen zur Positionsbestimmung des Balles mithilfe der Kameradaten.
Folgen und Auswirkungen der Regeländerung
Höherer Schwierigkeitsgrad und folglich gestrecktes Teilnehmerfeld
Dieses Kapitel analysiert die Auswirkungen der Regeländerung auf den Schwierigkeitsgrad des Wettbewerbs und die Leistungsfähigkeit der Teams.
Verschiedene Lösungsansätze zum Einbau der Kamera
Dieses Kapitel präsentiert verschiedene Lösungsansätze, die von den Teams zur Integration der Kamera entwickelt werden.
Ausblick
Dieses Kapitel befasst sich mit der zukünftigen Entwicklung der Ballerkennungstechnik in der Soccer Open League und prognostiziert, welche Ballerkennungstechnik sich durchsetzen wird.
Schlüsselwörter
Robocup-Junior, Soccer Open League, Ballerkennung, Infrarotsensoren, Kamerasensoren, Regeländerung, PWM-Signal, Algorithmen, Positionsbestimmung, Lösungsansätze, Zukünftige Entwicklung
- Arbeit zitieren
- Anonym (Autor:in), 2020, Ballerkennungstechniken im Roboterfußball. Bewertung und Vergleich, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1128332