ROObockey: Precisie-geassisteerde Remote-gecontroleerde Straathockey-robot

1. Inleiding
   Naarmate roboticatechnologie vordert, is beeldverwerking een hoeksteen geworden in toepassingen varierend van autonome voertuigen tot commerciële servicerobots. De Robogames-wedstrijd in San Mateo, California, nodigt studenten uit om een robot te ontwerpen die een puck kan passen en schieten over een vollschaal hockeyarena. ROObockey gaat deze uitdaging een stap verder door een zeer nauwkeurig, AI-gestuurd schietmechanisme te integreren dat state-of-the-art visie- en controle-algoritmen benut.

2. Probleemstelling
   2.1. Behoefte
   Hockey-robotica is momenteel afhankelijk van menselijke operators om doelen te selecteren en passes uit te voeren, wat onvermijdelijke fouten introduceert. Door een sensornstelsel in te bedden dat de exacte positie van teamgenoten en tegenstanders kan lokaliseren, kunnen we handmatige bias elimineren en echte autonom passen ontgrendelen. Zo'n systeem ebent ook de weg voor toekomstige multi-robot-teams die intelligente spelcoördinatie uitvoeren.
   2.2. Doelstelling
   ROObockey's doel is om een hockey-robot te bouwen die consistent een puck in een stationair target-beacon kan schieten. De robot zal draadloos besteurbaar zijn voor handmatig spel en zal ook door gebruiker uitgegeven schietcommando's accepteren.
   2.3. Achtergrond (Onderzoeksoverzicht)
   2.3.1. Overzicht
   Het kernconcept betreft een software-geassisteerd schietplatform dat beeldverwerking gebruikt om target-vormen en -kleuren te detecteren. Een camera met een wijd-veld-lens voedt realtime-data naar de processor, die dan een electromechanische launcher aandrijft om de puck nauwkeurig af te leveren.
   2.3.2. Relevante Technologieën
   Huidige patenten focussen op humanoïde, vollschaal hockey-robots of plafond-gemonteerde controllers. Er is een gat in draadloos-gecontroleerde straatniveau-robots capabel van precisieschieten, een niche die ROObockey adressert.

2.4.Doelboom

3. Ontwerpvereisten Specificatie
   Het systeem integreert meerdere sensorinvoeren, batterijvoeding, draadloze controle, beeldanalyse en motoractuatie.
   3.1. Engineering- en Marketingvereisten

Het volgende is een eenvoudig Niveau 0-blokdiagram van het hele systeem.

4.2. Niveau 1
4.2.1. Hardware
De robot is batterij-aangedreven voor onthetherde werking, met een hogere-spanningsvoorziening geregeleerd om sensoren, de draadloze controller en de processor te beschermen. Energiebeheer levert de vereiste op- en afwaartse spanningen. Draadloze invoer laat een gebruiker beweging en schieten bevelen.
De sensorsuite omvat een camera voor beacon-detectie en een puck-aanwezigheidssensor. Alle datastromen voeden in de centrale processor, die beeldanalyse, controllogica en motorcommando's hanteert.
Motorcontrole stuurt de DC-motoren, modulatie van snelheid en richting via PWM. Het schietmechanisme ontvangt een vrijgavecommando van de processor en stuwt de puck nauwkeurig uit.
Het Hardware Niveau 1-blokdiagram (Figuur 3) illustreert deze subsystemen en hun interconnecties.

4.2.2. Software
Software-lagen implementeren kleur- en vormherkenning om de target-beacon te lokaliseren. Camerainput wordt in realtime verwerkt; gedetecteerde beacons activeren motordirectieven via PWM. Figuur 4 presenteert het Software Niveau 1-blokdiagram, dat de stroom van beeldopname naar motoractuatie toont.

Bron: ROObockey: Draadloos Gecontroleerd, Doel-geassisteerd Straathockey-robot