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Tischfußball Roboter - Updates

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Erster Prototyp der Mechanik

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Scroll down for english version! Das Ziel: Ein autonomer Tischkicker-Roboter! Ein menschlicher Mitspieler soll durch einen Roboter ersetzt werden. Es gilt zunächst die Mechanik und Elektronik zu entwerfen, sodass die Maschine die gleichen Möglichkeiten, wie der Mensch hat. Im folgenden Schritt soll dann das Programm, welches den Roboter steuert, solange optimiert werden, bis der Mensch geschlagen werden kann. Dafür verfolgt eine Kamera das Spielgeschehen und trackt Spieler und Ball in Echtzeit. Mithilfe von künstlicher Intelligenz kann der Spielverlauf der nächsten Sekunden vorhergesagt und entsprechend gehandelt werden. An allen vier Stangen benötigt der Roboter die Möglichkeit die Männchen nach links und rechts zu bewegen sowie zu drehen, um einen Schuss durchzuführen. Um die Technik möglichst kompakt zu halten, war das die ersten Idee des Prototypen: Befestigungsschraube für den Spieler im ersten Prototypen Durch die hohlen Stangen läuft eine Steilgewindespindel. Für jedes Männchen
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Erste Tests zum KI-Tracking

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Damit das System zu jeder Zeit genau weiß, wo die einzelnen Spieler sich befinden und wie der Ball rollt, befindet sich über dem Tischkicker eine Kamera, die mit einer hohen Bildwiederholrate auch schnelle Bälle erkennen kann. Um das System möglichst zuverlässig zu gestalten, sodass es bei verschiedenen Spiel- und Lichtbedingungen zuverlässig funktioniert, soll ein yolov8 Netzwerk eingesetzt werden. Mithilfe von über 3000 manuell markierten Bildern aus der Vogelperspektive konnten die KI lernen den Ball und die Männchen zuverlässig zu erkennen. Vollständig markiertes Bild mit roten und schwarzen Spieler und dem Ball Nach einiger Trainingszeit konnte das neuronale Netzwerk eine Genauigkeit von 98% erreichen. Beeindruckend ist, dass die künstliche Intelligenz sogar in der Lage ist durch Stangen verdeckte Bälle, als auch durch Bewegungsunschärfe verzogene Bälle zu detektieren. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn schnelle Bälle von der einen Seite auf die andere geschossen werden und d
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Montage der IDS Kamera über dem Tischkicker

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High-Speed Tracking-Kamera von IDS Imaging über dem Spielfeld Die Kamera erfüllt eine wichtige Aufgabe in diesem Projekt. Nur durch sie kann der Algorithmus auf dem Computer erfahren, in welcher Position sich die Spieler befinden und wie der Ball gerade rollt. Neben der optimalen Perspektive, um das ganze Feld zu überblicken, ist es wichtig, dass die Befestigung möglichst Stoßfest ist. Damit kann das Bild auch bei intensiveren Spielen immer zentral das Spielfeld zeigen.  Um dies zu erreichen, habe ich zwei Rohre über den Tischkicker gebogen, sodass diese auf beiden Seiten des Tisches mit einem Flansch montiert werden können. Dafür wurden die Rohre über eine Holzform gezogen, um zwei identische auf der gleichen Höhe zu haben. Am obersten Punkt der beiden Stangen kann auf diese Weise ein Holzbrett mit der Kamera befestigt werden. Form zum Biegen der Rohre Mithilfe von Spanngurten konnten die Stangen an die Form gepresst werden. Mit einem Heißluftföhn habe ich anschließend die Position fi
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