Nun ist es amtlich, die Hamburg Bit-Bots haben ihr erstes Paper veröffentlicht!

Das Thema ist unser neuer Roboter Hambot, über den wir ja bereits hier berichtet haben. Eingereicht hatten wir das Paper bereits vor einigen Wochen für den „Development Track“ beim diesjährigen RoboCup Symposium in Hefei. Bei diesem Teil des Symposium geht es um open source Entwicklungen, welche Einfluss auf den RoboCup haben. Was könnte da mehr passen als ein kompletter open source Roboter, welcher extra für RoboCup entwickelt wurde?

Auf dem Symposium darf Marc dann als Hauptautor den Roboter während einer sogenannten Postersession vorstellen. Dies ist ein typisches Verfahren bei Symposien, an dem mehrere Personen mit einem Poster ihre Entwicklung vorstellen und sich die Besucher aussuchen können, was sie sich ansehen wollen. Dies ist für uns natürlich eine super Gelegenheit für unseren Roboter zu werben und andere Teams zu überzeugen in Zukunft an dieser Plattform mitzuwirken.  Auch wenn man denken könnte, dass jetzt wo unser Paper fertig ist auch der Roboter fertig ist, stimmt dies natürlich nicht. Denn wir entwickeln stetig weiter und verbessern den Roboter immer weiter, damit wir in China dieses Jahr eine gute Figur machen.

Für uns ist dies natürlich ein sehr schöner Moment, da dies eine Anerkennung für unsere wissenschaftliche Arbeit ist. Natürlich motiviert das auch sehr, weitere Paper zu schreiben und sicherlich wird dies nicht die letzte Veröffentlichung von uns sein.

Wer mehr wissen will kann natürlich unser Paper lesen:

Hambot: An Open Source Robot for RoboCup Soccer

Oder auch die Dateien runterladen und mit dem Drucken eines eigenen „Hambot“ loslegen:

https://github.com/bit-bots

Yaaay 3D Druck! So in etwa war die allgemeine Stimmung bei den Bit-Bots als ich vor ca. einem Monat zum ersten mal dabei war. Die Möglichkeiten sind unendlich und auf einmal ist der limitierende Faktor nicht mehr die Herstellung von Roboter-Teilen sondern lediglich die eigene Inkompetenz. 😉 Naja aus einem solchen 3D-Druck Brainstorm entstand dann die Idee uns mal an Kugelgelenken zu versuchen. Diese stellen in der humanoiden Robotik natürlich einen großen Schritt in Richtung des menschlichen Körperbaus dar. Der Mensch hat 4 „richtige“ Kugelgelenke in Hüfte und Schulter, sowie die Hand- und Fußgelenke, die leider deutlich komplizierter sind, jedoch auch eine Kugelgelenk-ähnliche Funktion bieten. 

Ein Prototyp eines Kugelgelenks mit Federlagerung.

Also los geht’s! Hmm Moment mal, da sind ja noch einige Dinge ungeklärt. Was sich evolutionär über Jahrmillionen entwickelt hat ist eben nicht mal schnell nach gebaut. Antrieb und Sensorik stellen bei einem Kugelgelenk natürlich ein Problem dar. Sehnen sind für den Antrieb eine offensichtliche Lösung, machen die Sache aber wieder um einiges komplexer. Wie muss man beispielsweise die Sehnen anordnen um die 3 Dimensionen (Rotation um x, y und z Achse), die durch ein Kugelgelenk beschrieben werden, optimal anzusteuern? Wir haben uns erst mal für ein Design mit 4 Sehnen, von denen sich immer 2 überkreuzen, entschieden. Damit lassen sich die 3 Dimensionen recht gut ansprechen, leider entsteht dadurch auch ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Manipulation der 3 Dimensionen und der linearen Bewegung der Sehnen. Da diese Problematik wieder eher in den Bereich der Informatik fällt, war der Rest der Bit-Bots, zu meiner Überraschung, eher inspiriert von der Idee. Eine Lösung wäre ein neuronales Netzwerk darauf zu trainieren, den Zusammenhang zwischen Sehne und Gelenkstellung zu erfassen.

Zerlegter Prototyp ohne Federspannung

Allerdings sind wir noch nicht so weit. Bislang gibt es nur das auf den Fotos zu sehende Modell ohne Motoren. Als nächsten Schritt werden wir eine Anordnung mit Motoren designen und eventuell noch Sensorik in das Gelenk selbst einbauen, die Motoren selbst haben natürlich schon einen Winkelfeedback. Und wenn das Ganze einmal mit Motoren funktioniert, könnte man es auch mit anderen Antriebsmethoden versuchen. Es gibt auf jeden Fall noch viel zu tun, bis ein solches Gelenk mal einen richtigen Schuss ausführt.

Unser Selbstgedruckter Platinenhalter, mit einer Platine. Über die Seitliche Drehschraube lassen sich die Greifer verstellen. Die untere Schraube dient zum lockern / fixieren des Kugelgelenks.

Die einzelteile unseres Platinenhalters. Gut zu erkennen: Das Kugelgelenk über das die Halterung in beliebige Positionen gebracht werden kann.

In den letzten beiden Wochen war es bei uns im Labor besonders voll. 14 Studenten belegten das von uns angebotene Lehrveranstaltung „Praktikum RoboCup – mit Robotern Fußball spielen“.

Das Praktikum startete mit einer kurzen Einführung in die Robotik und den RoboCup durch uns. Danach fanden sich je drei bis vier Studenten in eine Gruppe zusammen und suchten sich ein Thema aus, dass sie in den zwei Wochen bearbeiten wollten. Eine Gruppe entwickelte einen verbesserten Verteidiger der sich immer zwischen Ball und Tor positioniert. Eine andere Gruppe arbeitete daran, den Torwart zu verbessern. Aber es wurde nicht nur am Verhalten gebastelt. Dynamische Schüsse und Einwürfe wurden gemacht und selbst an die Bildverarbeitung traute sich eine Gruppe ran. Dort wurde eine Linienerkennung entwickelt.

Ihre Arbeiten sollten die Studenten so anlegen, als wenn sie wirklich in einem längeren Kontext, wie in einer Firma oder Universität, an dieser Aufgabe arbeiten würden. Deshalb mussten sie ihren Fortschritt in Redmine (eine Projekmanagementsoftware) dokumentieren und den Quellcode ordentlich strukturieren und kommentieren, so dass er auch von anderen Personen benutzt und erweitert werden kann.

Die Veranstaltung war eigentlich von 9 bis 16 Uhr angelegt, doch zu unserem Erstaunen kamen die Studenten oft freiwillig früher und blieben länger um an ihrem Thema zu arbeiten. Dieses Engagement spiegelte sich dann auch in den Ergebnissen nieder und wir Betreuer konnten am letzten Freitag sehr spannende und interessante Präsentationen genießen.

Jetzt freuen wir uns schon auf das Projekt, welches wir nächstes Semester anbieten. Dort werden die Studenten in einem grösseren Zeitrahmen die Gelegenheit haben ein selbst gewähltes Thema zu erarbeiten. Dann auch, wie bei Projekt Modulen üblich, noch selbstständiger. Wir werden mit unseren Erfahrungen aus dem Praktikum unsere Themenvorschlagsliste noch einmal erweitern, vermutlich auch um das Thema 3D Druck in der Robotik.

Als letzte Aktion, bevor wir nach Brasilien abgereist sind, hat Marc noch den 3D-Drucker angeworfen und einen 72 Stunden Auftrage gestartet. Dabei handelte es sich um einen Prototypen für den neuen Kopf des Nimbro-OP Roboters vom Arbeitsbereich WTM. Das Modell wurde von WTM in Autodesk Inventor auf Basis des iCub Roboters designed. Der Druck erfolgte in PLA und war bis auf kleine Fehler sehr erfolgreich.

Wir sind sehr davon begeistert, wie gut der 3D-Druck funktioniert und welche neuen Möglichkeiten er uns bietet. Deshalb haben wir schon geplant für unsere Roboter weitere Teile zu drucken und auch zu versuchen manche Aluminiumteile durch ABS-Plastik zu ersetzen.

Natürlich werden wir hier unsere nächsten Ergebnisse dokumentieren.

Schon lange wollten wir gerne eine Deckenkamera in unserem Feldraum haben. Allerdings wurde es immer weiter verschoben, da wir Dinge mit höherer Priorität zu erledigen hatten.

So eine Kamera ist praktisch bei der automatisierten Analyse und zur Aufnahme von Trainingsdaten. Dazu klebt man den Robotern eine gut erkennbare Markierung auf den Kopf und kann dann z.B. die von ihnen abgelaufene Strecke betrachten. In unserem Fall brauchen wir die Kamera vor allem um Trainingsdaten aufzunehmen, mit der unsere Roboter lernen sollen sich zu lokalisieren. Dazu nimmt der Roboter mit der eigenen Kamera ein Bild auf und die Deckenkamera bestimmt gleichzeitig an welcher Position der Roboter steht. Am Ende haben wir dann (hoffentlich) eine Menge Bilder aus Roboterperspektive zusammen mit mit der tatsächlichen Position und Ausrichtung. Anschliessend soll der Roboter dann mit Hilfe von neuronalen Netzen lernen sich zu lokalisieren. Das bedeutet, dass er markante Dinge auf Feld, z.B. die Tore und Linien, benutzt um daraus seine eigene Position auf dem Feld zu bestimmen.

Natürlich werden wir euch weiterhin über unsere Entwicklungen in diesem Bereich auf dem Laufenden halten.