Unser erstes Paper

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

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Auf in den Iran

Wiedereinmal haben wir es unsere Roboter durch die Sicherheitschecks geschafft. Natürlich gab es wieder viele Fragen von anderen Passagieren und den Mitarbeitern. Aber wir waren trotzdem schneller durch als die Familie vor uns, die diverse Spielzeugpistolen im Handgepäck hatte.

Iran15Nun nutzen wir noch die letzte Spur von deutschen Internet und schauen uns schon mal unseren Flieger an. Wir vermuten, dass es nicht nur das gleiche, sondern auch das selbe Flugzeug ist.

Neues gibt es dann erst wieder von uns, wenn wir dort einen Internetzugang finden.

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Hambot

Wer aufmerksam unsere Artikel gelesen hat weiß schon, dass wir wiedermal einen neuen Roboter gebaut haben. Er heißt Hambot und ist sozusagen die zweite Version von GOAL, welchen wir letztes Jahr mit nach Brasilien genommen hatten.

GOAL hatte leider Probleme beim Aufstehen, weil das Verhältnis von Motorstärke zu Gewicht zu schlecht war. Aber wir haben letztes Jahr während der Entwicklung viel über CAD und Mechanik in der Robotik gelernt. Deshalb wollten wir diese Saison diese Idee in einer neuen Version fortführen und das haben wir auch getan.

Die größte Änderung, die auch optisch direkt Hambot CADauffällt ist, dass wir Hambot fast vollständig im 3D Druckverfahren hergestellt haben. Dies hat für uns enorme Vorteile, da wir unsere Teile direkt im Raum neben unserem Labor herstellen können. Dieses sogenannte „Rapid Prototyping“ ermöglicht es von einem Bauteil an einem Tag mehrere Versionen herzustellen. Bei den Metallteilen mussten wir jedes Mal Tage bis Wochen warten bis wir das Teil in der Hand hatten. Außerdem ist das Plastik leichter als Aluminium und günstiger. Aber der größte Vorteil ist eindeutig, dass wir damit wesentlich mehr Designmöglichkeiten haben. Während wir bei den Aluminiumstücken nur Teile mit 90° Winkeln produzieren konnten, gibt es beim 3D Druck so gut wie keine Beschränkungen. Dies ermöglicht auch wesentlich menschlichähnlichere Formen.

Aber wir haben noch eine Menge mehr geändert. Es gibt wesentlich verbesserte Interaktionsmöglichkeiten mit dem Roboter durch beleuchtete Buttons und einen LCD Touchdisplay auf dem Rücken. Wir haben auch eine ringförmige Anzeige mit RGB-LEDs eingebaut und einen extra-Chip zur Sprachsynthese verbaut, damit wir besser als bei der bisherigen Softwarelösung verstehen, was unsere Roboter uns erzählen möchten.

HambotEtwas sehr neues für uns war die Entwicklung der Elektronik. Aber dazu in einem späteren Artikel mehr.

Zum Glück ist es uns letzte Woche noch gelungen die letzten Teile vom Hambot fertig zu drucken und die Elektronik provisorisch zu verkabeln, denn heute fliegt er in den Iran um zum ersten mal Wettbewerbsluft zu schnuppern. Wir sind gespannt!

Neben unserem neuen Roboter gibt es auch noch zu feiern, dass wir letzte Woche unser erstes Paper für das RoboCup Symposium eingereicht haben. Auch dazu später mehr.

Es ist also ein ereignisreicher Start in die neue Saison. Mehr zu dem Thema Saisonstart findet ihr auch beim
Substanzmagazin, welches uns mal wieder besucht hat um die Atmosphäre im Labor kurz vor einem Turnier einzufangen.

Sowohl Elektronik als auch Druckmodelle findet ihr auf unserer Github Seite, auf der wir auch in Zukunft weiterhin unsere Soft- und Hardware quelloffen (Open Source) veröffentlichen werden.

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Kugelgelenke

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. 

Prototyp eines Kugelgelenks
Kugelgelenk Prototyp

Kugelgelenk Prototyp

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.

Kugelgelenk Prototyp zerlegt

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.

 

Platinenhalter im Einsatz

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

Platinenhalter in Einzelteilen

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

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InMoov

Seit ein paar Tagen arbeiten wir zusammen mit dem Arbeitsbereich WTM an dem Nachdruck und der Verbesserung des InMoov Roboters. Der Grundstein für diesen Roboter wurde vom französischen Bildhauer Gael Langevin Anfang 2012 mit der Idee gelegt einen humanoiden Roboter zu entwerfen, den man fast komplett 3D-drucken kann. Seit dem ist viel passiert und der Roboter ist bis auf die Beine vollständig. Mehrere Universitäten und auch Privatleute haben sich den Roboter schon (teilweise) gedruckt. Der große Vorteil an diesem Roboter ist, dass er wesentlich günstiger ist als komplett gekaufte Modelle.

Aus diesem Grund sind wir auf ihn aufmerksam geworden. Wir wollen uns auch in dieses Projekt einbringen und nicht nur den Roboter nachdrucken, sondern auch verbessern. Einer der für uns wichtigen Punkte ist die Stabilität des Roboters. Unser Ziel ist es, dass er einen Sturz ohne Schäden überstehen kann. Im RoboCup haben wir bereits viel Erfahrung damit gesammelt.

Ein weiterer Punkt ist die Verbesserung der Sehnen. Wir würden gerne den Roboter so erweitern, dass er Sehnen hat und die damit verbundenen Gelenke locker lassen kann.

Eine Hand haben wir schon komplett fertig gedruckt und auch zusammen gebaut. Dabei haben wir direkt weitere Sehnen angebracht um die Freiheitsgrade der Hand zu erhöhen. Die Sehnen bestehen übrigens aus extra starker Angelschnur, also ein weiteres sehr günstiges und leicht erhältliches Material. Die ersten Teile für den Unterarm sind auch schon fertig.20140903_102854

Leider dauert das Drucken immer sehr lange und obwohl wir den Ultimaker 2 Tag und Nacht (selbst am Wochenende) laufen lassen, müssen wir uns oft gedulden, bis wir weiter arbeiten können.

Weitere Informationen und Bilder von InMoov gibt es auf der Seite des Entwicklers(www.inmoov.fr) und natürlich in in der Zukunft mit weiteren Berichten hier.

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Praktikum RoboCup

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“.Praktikum2014GruppenbildmitRobot

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.

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Erster großer 3D-Druck

kopfAls 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.

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Deckenkamera

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.

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Neues Roboter Design mit Autodesk Inventor

Wie ihr schon in unserem letzten Bericht gelesen habt, wollen wir, dass unsere Roboter wachsen, damit sie eine Chance gegen die neuen Riesen in unserer Liga haben. Deshalb haben wir in den letzten zwei Wochen unseren neuen Prototypen mit dem 3D CAD Programm Autodesk Inventor modelliert. Mit solchen 3D CAD Programmen lassen sich am Computer sehr schnell dreidimensionale Objekte erzeugen. In unserem Fall sind dies vor allem Aluminiumteile, die zuerst mit einer CNC-Fräse aus dem Metall geschnitten und dann gebogen werden. Um das zu erreichen machen wir zweidimensionale Skizzen in dem Programm aus denen dann die dreidimensionalen Körper erzeugt werden. Dann können noch Anpassungen angenommen werden, wie Bohrlöcher oder abgerundete Ecken. Zum Schluss errechnet Inventor daraus automatisch die nicht gebogenen Umrisse des Metalls die dann in die CNC-Fräse gehen.

Die Motoren, neuen Metallteile, wiederverwendete Teile vom Darwin und ein Haufen Schrauben und Muttern können dann auch in Inventor virtuell zusammengebaut werden. Dies ist besonders praktisch, da man so direkt sieht, ob man die Teile passend konstruiert hat. Außerdem kann man sogar die Motoren beweglich machen und so interaktiv die Bewegung des Roboters testen. Dies ist für uns sehr wichtig um zu prüfen wie viel Bewegungsspielraum die einzelnen Gelenke haben.

Unsere ersten neuen Aluminiumteile werden diese Woche gefräst und wir können es kaum erwarten sie in Echt zusehen und den Prototypen zusammen zu bauen.

Aber auch elektrotechnisch verändert sich einiges bei uns. Doch dazu bald mehr, ihr dürft gespannt sein 😉

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Nacht des Wissens

Am 02.11.2013 findet in Hamburg die 5. Nacht des Wissens statt, bei der viele Einrichtungen kostenlos ihre Türen öffnen. Die Universität Hamburg ist natürlich auch dabei und wir auch. Man findet uns im Foyer des Westflügels vom Uni Hauptgebäude direkt gegenüber von Dammtor (Edmund-Siemers-Allee 1).

Man kann dort nicht nur unsere Roboter anschauen und anfassen, sondern sogar selbst steuern. Außerdem ist es uns eine Freude, bekannt geben zu können, dass die FUmanoids aus Berlin kommen, um gegen uns zu spielen. Die Spiele werden um 17 Uhr und 19:30 Uhr stattfinden. Zwischen den Spielen können unsere Roboter dann vom Publikum gesteuert werden und wir werden einige Demonstrationen mit ihnen machen.

Es gibt natürlich auch noch viele andere Sachen zu sehen und zu lernen. Ein vollständiges Programm findet ihr hier:

http://nachtdeswissens.hamburg.de

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