ROObockey:op afstand bestuurbare, door het doel ondersteunde straathockeyrobot

1. Inleiding
   Naarmate de technologie vordert, wordt beeldverwerking in tal van toepassingen gebruikt, vooral
   binnen robotica. Voorbeelden van beeldverwerking zijn te vinden in autonome voertuigen en
   commerciële robots. De Robogames-competitie die wordt gehouden in San Mateo, Californië, daagt
   studenten uit om nieuwe technologieën te gebruiken om een ​​robothockeyspeler te ontwerpen die in staat is om
   een puck te passen en te
   schieten en door een hockeyarena te manoeuvreren. ROObockey is geïnspireerd op de
   huidige competities, maar het ontwerp omvat een nauwkeuriger en intelligenter schietmechanisme.

2. Probleemverklaring
   2.1. Noodzaak
   Een hockeywedstrijd bestaat uit meerdere uitdagingen, waaronder de mogelijkheid om een
   puck nauwkeurig door te geven aan een andere speler of een puck in het doel te schieten. Hockeyrobots vertrouwen momenteel op
   menselijke controle om het doel te bepalen en de puck dienovereenkomstig door te geven. Een sensorsysteem
   dat wordt gebruikt om de positie van een andere speler nauwkeurig te bepalen, zou menselijke fouten bij het
   passeren van de puck voorkomen. Dit detectiesysteem kan in de toekomst worden uitgebreid met meerdere robots
   om een ​​robothockeyteam te creëren met intelligente pass- en schietmogelijkheden.
   2.2. Doelstelling
   Het doel van ROObockey is het ontwerpen en bouwen van een hockeyrobot die in staat is om nauwkeurig
   een puck op een doeldoel te schieten. Stilstaande objecten worden gebruikt als doelbakens voor het
   schieten van de puck. De robot wordt draadloos bestuurd voor handmatige bediening. Het zal ook
   een schietopdracht van de gebruiker ontvangen.
   2.3. Achtergrond (onderzoeksenquête)
   2.3.1. Overzicht
   Het hoofdidee van het project is het ontwerpen van een robot die door software ondersteund schieten van een hockeypuck kan implementeren. De benadering van deze taak is om
   beeldverwerking van verschillende vormen en kleuren te gebruiken om onderscheid te maken tussen de verschillende
   doelen. De camera die wordt gebruikt voor het leveren van de input aan het beeldverwerkingssysteem
   zou een lens kunnen gebruiken die een breder gezichtsveld kan bieden. [3] Een elektromechanisch
   schietmechanisme zal worden gebruikt om de puck te passeren en te lanceren naar de door de gebruiker gedefinieerde
   doelen.
   2.3.2. Relevante technologieën
   Op dit moment hebben hockeyrobotoctrooien betrekking op mensachtige robots die
   een volledig, typisch ijshockeyspel simuleren. Een idee van de patenthouder was om
   volledig bestuurbare robothockeyspelers aan het plafond te hangen en te
   aan te sturen vanaf een afgelegen locatie. Een ander patentidee bestaat uit het gebruik van een roterende motor
   hockeypuckwerper. Er zijn geen patenten voor hockeyrobots die worden gebruikt met
   draadloos gestuurde toepassingen. [1][2]

2.4.Doelstructuur

3. Specificatie ontwerpvereisten
   De ROObockey-robot bestaat uit meerdere sensoringangen. Het systeem heeft batterijstroom
   nodig om te werken. Het systeem ontvangt draadloze besturingsinvoer, interpreteert de besturings- en beeldgegevens en stuurt vervolgens de motoren aan. 3.1. Technische en marketingvereisten

Het volgende is een eenvoudig blokschema van niveau 0 van het hele systeem.

4.2. Niveau 1
4.2.1. Hardware
De hockeyrobot werkt op batterijen, waardoor hij ongebonden kan worden gebruikt. De
batterij zal een hoger voltage hebben dan wat de sensoren, draadloze controller en
processor nodig hebben. Er wordt een spanningsregelaar gebruikt om de apparaten veilig van stroom te voorzien.
Het energiebeheer- en distributiesysteem zorgt voor de op- en neerwaartse spanningen die nodig zijn om het systeem te laten werken.
Met de draadloze controller-ingang kan de gebruiker de robot besturen. Het
communicatieapparaat regelt het manoeuvreren van de robot en het schieten
commando.
Het sensornetwerk zal bestaan ​​uit een camera om een ​​baken te lokaliseren en een sensor om
bepalen of de robot heeft momenteel de puck. De sensorgegevens worden allemaal verzonden naar
de processor waar alle benodigde berekeningen kunnen worden verwerkt.
De hoofdprocessoreenheid zal de signaal- en gegevensverwerking verwerken die afkomstig zijn van het
sensornetwerk en de invoer van de draadloze controller. Het zal ook verantwoordelijk zijn voor het besturen van het motorbesturingssysteem en het schietmechanisme. Het motorbesturingssysteem zal de gelijkstroommotoren aandrijven. Dit is een schakelaar tussen de
batterij en de motoren, die de snelheid en draairichting van de
motoren regelt.
Het schietmechanisme zal bestaan ​​uit een apparaat dat het hockey kan projecteren
> naar voren schuiven. Het ontvangt het vrijgavecommando van de processor.
Het blokschema van hardwareniveau 1 dat in Afbeelding 3 hieronder wordt getoond, bestaat uit elk van
deze systemen samen met de bijbehorende in- en uitgangen door het
systeem.

4.2.2. Software
Het ontwerp bevat beeldverwerking met kleur- en vormherkenning om
het baken te lokaliseren dat de gebruiker wil passeren en naar de puck te schieten. De software
ontvangt de camera-invoer, verwerkt de beelden tijdens het zoeken naar het baken,
en neemt vervolgens een beslissing over de aansturing van de motoren. De PWM die de
processor verlaat, vertelt de motoren hoe snel de motoren moeten draaien door de werkcyclus te variëren.
Een overzicht van de softwareprocesstroom wordt hieronder getoond in Afbeelding 4, het Softwareniveau 1 blokschema. Het bevat de camera-invoer, vorm- en kleurdetectie,
en algoritme om de motoren te bewegen.

Bron:ROObockey:Op afstand bestuurbare, Aim-Assisted Street Hockey Robot