Week 12

Dato:

16-05-2013

Varighed:

Fælles lab: 4 timer

Blog: 3 timer

Deltagere:

Steffen Høi
Nikolaj Mols Hansen
Martin Vang
Ulrik Sahl Lystbæk

Status

Vi har lavet en beskrivelse af tre mulige eksamensprojekter (Shooting LEGO Tower, LEGO Mindstorms meets Kinect samt WRO Soccer Gen II), samt nogle af de umiddelbare udfordringer ved hvert projekt.

Mål

Målet med denne laboratoriesession er at lave den forberedelse af eksamensprojektet og derigennem udarbejde en beskrivelse af de mulige projekter, som vores gruppe vil arbejde med. Som en del af dette skal vi udarbejde en beskrivelse af nødvendig hardware og software platformen for hvert projekt samt en analyse af de problemer, vi på nuværende tidspunkt kan se, som værende de største udfordringer ved hvert projekt. Målet er desuden at udvælge hvilket projekt, vi skal arbejde med og lave en mere detaljeret beskrivelse af dette, samt udfærdige en plan for arbejdet med eksamensprojektet.

Plan

• Undersøge forskellige muligheder for projektet
• Beskrivelse af de forskellige projekter
• Valg af projekt
• Udarbejdelse af plan for eksamensprojektet
• Udarbejdelse af blog for denne laboratoriesession

Proces

Shooting LEGO Tower

Dette projekt går ud på at lave LEGO-robotten om til et tårn (evt. på hjul så det kan køre rundt). Det er meningen, at robotten skal danne sig et overblik over dens omgivelser, identificere mål og skyde dem.
Der skal bygges en skydemekanisme samt udvælges objekter, der skal skydes afsted. Disse objekter kunne være bolde eller alternativt små stykker LEGO, alt efter hvilke der giver den mest konsistente affyring. Dette ville kræve noget eksperimentering. I det hele taget må der planlægges en del bygge- og testtid ift. fysiske aspekter af dette projekt.
En simpel måde at finde mål på er at søge efter genstande vha. en ultrasonisk sensor. Denne metode kunne evt. udvides med en laser-pind og et kamera, som tilsammen kunne bruges til at udregne afstanden til f.eks. røde mål (trigonometri; afstand imellem kamera-linse og lys-pind er kendt). Herunder er en illustration af hvordan centrum af et billede kunne se ud ift. den røde prik fra laseren.

Billede med laser-prik

En fordel ved at bruge et kamera er, at mål lettere vil kunne identificeres og adskilles fra omgivelser vha. billedbehandling. Dette er dog også en ulempe, da denne del hurtigt kan komme til at tage meget tid.

LEGO Mindstorms meets Kinect

En anden idé vi fik til et projekt var at inddrage Kinect. Kinect er en bevægelsessensor fra Microsoft, der fungerer både til Xbox 360 og PC. Sensoren har et kamera og infrarød kamera og en speciel mikrochip bygget til at følge objekter i et 3D rum. Det betyder, at den er yderst effektiv til at genkende og følge objekter i et 3D miljø. Vores idé var benytte Kinect som en high-end sensor, der skulle kobles til en computer. Computeren med sensoren ville kommunikere med Mindstorm over en bluetooth forbindelse. Kinect og computer kunne enten monteres sammen med LEGO Mindstorm robotten eller et eksternt sted og fungere som et All-Seeing Eye". Ideen var så at kombinere Mindstorms lav-niveau sensorer med Kinecten. Vi har overvejet ideer, som at montere Kinecten på robotten og lade den køre rundt og mappe et rum i 3D. Næste gang vil den så kunne undersøge om nogle af genstandene i rummet er flyttet rundt på. Det kan være, at robotten kortlægger et rum, der er ryddet op, og så kan den løbende køre rundt og undersøge, om rummet er blevet efterladt i opryddet tilstand. Vi har også overvejet at bruge mennesket som en human controller for robotten, hvor Kinecten fungerer som et All-Seeing Eye, der tracker en person. Personens bevægelser sendes så videre til robotten, som mapper disse bevægelser til handlinger.

WRO GEN II Football

WRO GEN II Football er en konkurrence inden for World Robotic Olympics. Dette projekt går ud på at spille fodbold med selvstyrende LEGO Mindstorms robotter, hvor en kamp varer 10 minutter og består af 2 hold, der hver skal have 2 spillere. Den officielle bold, der bruges, er IR Ball fra HiTechnic.
Der eksisterer en række regler, som skal overholdes primært ift. fairplay. Derudover er der en bane som ligeledes skal være statisk, hvilket vi ved potentielt kan være en god forudsætning for at lave en delvis sekventiel løsninger, som vi gjorde det i "Week 8"[w8 link.]
Da et hold må have to LEGO-robotter på banen er vores umiddelbare tanke, at den ene skal agere målmand og den anden markspiller, og i den forbindelse lade LEGO-robotterne have en mængde af adfærd, de skal skifte imellem alt efter, hvordan forholdene ændrer sig. Grunden til at en ren sekventiel adfærd ikke kommer til at fungere er, at der er andre spillere, som vi ikke kender adfærden af samt en bold, der kan være et hvilket som helst sted på banen. Disse skaber et meget dynamisk miljø, som robotterne skal kunne reagere i. Derfor går vi ud fra at en adfærdsbaseret robot vil fungere bedre, hvilket skal undersøges nærmere i løbet af projektet.

Valg af projekt

Efter at være blevet gjort opmærksom på muligheden for at lave WRO GEN II Football projektet af forelæser og set den officielle beskrivelse af spillet[WRO-side], valgte vi gå videre med dette som eksamensprojekt. Eftersom vi er 4 medlemmer i gruppen, er det en stor fordel, at dette projekt kan deles op i to dele, hvor den ene del indebærer at konstruere og programmere den LEGO-robot, der skal agere markspiller og den anden del indebærer programmering og implementeringen af målmanden. De officielle regler fra WRO er ret kompliceret og nogle af dem virker overflødige, så en del af opgaven ved dette projekt er også at udvikle vores eget regelsæt baseret på de officielle regler fra WRO13. Alt dette blev afgørende for valget af WRO GEN II Football, som det endelige eksamensprojekt.

End Project - detaljer

I vores slut-projekt skal vi bruge følgende ting:
- 2 NXT LEGO-sæt
- 1 IR Ball fra HiTechnic
- 1 bane der overholder reglerne. Evt. filtbelagt for at mindske boldens evne til at trille væk.
- 1 regelsæt baseret på de officielle regler fra WRO13.

Her er et billede af den originale beskrivelse af hvordan banen ser ud:

Vi antager, at det kommer til at være en udfordring at få robotterne til at kunne "holde på bolden", så de kan drible samtidig med, at de ikke må kontrollere bolden 100%. En anden udfordring er at finde på strategier, som robotterne kan benytte for at lave mål i den korrekte ende af banen. Vi forventer at kunne lave en kamp imod enten os selv med forskellige strategier/adfærd for de 2 hold, eller spille en kamp imod en anden gruppe med samme projekt.

Plan for arbejdet med projektet

Vi har ud fra beskrivelsen af projektet og de tanker, vi har gjort os i den sammenhæng lavet nedenstående foreløbige plan. Vi regner med, at den bliver udviddet efterhånden, som arbejdet med projektet skrider frem, og vi får mere indsigt i de reelle problemstillinger.

• Week 13
•  Analyse af WRO GEN II Football.
• Udarbejdelse af regelsæt for WRO GEN II Football.
• Planlægning af opbygningen af fodboldbanen.
• Diskutere konstruktionen af LEGO-robotterne.
• Week 14
• Opbygning af fodboldbanen.
• Påbegyndelse af konstruktion af LEGO-robotterne.
• Det udarbejdede regelsættet skal være komplet. 
• Week 15
• Påbegyndelse af programmering af software til robotter.
• Test LEGO-robotterne i en kamp.
• Forberedelse af fremlæggelse.
• Week 16
• Produkt til præsentation skal afsluttes.
• Opsamling.
• Week 17
• Præsentation forberedes og afholdes.

Det har været svært for os at planlægge specifikke dage, hvor vi har tænkt os at arbejde med projektet, men vi har forsøgt at skrive de opgaver ned, vi regner med at nå de forskellige uger inden projektets deadline. I planen er der taget højde for, at alle medlemmerne af gruppen har eksamener i den sidste uge op til deadline, og arbejdet med projektet skal derfor være afsluttet inden da.

Konklusion

Denne uge har vi lavet de forberedende opgaver til arbejdet med eksamensprojektet. Vi har diskuteret og beskrevet tre mulige ideer til projektet og kigget på de forskellige hardware- og software teknologier, der skal bruges til hver enkelt projekter. Desuden har vi kigget på hvilke udfordringer, der vil komme i forbindelse med de forskellige projekter. Ud fra dette har vi valgt at arbejde med WRO GEN II Football, som vores eksamensprojektet. Et par væsentlige udfordringer ved dette projekt bliver at sortere i det officielle regelsæt fra WRO13, samt at få lavet en driblemekanisme til robotten. Vi forudser desuden også, at det bliver en udfordring at implementere robotternes adfærdsbaserede strategier. Særligt bliver det en udfordring at beslutte hvordan disse strategier skal skifte. Afslutningsvis har vi lavet en plan for det kommende arbejde med projektet.