Professur KI - Praktikum

	KÜNSTLICHE INTELLIGENZ
	PROZESSAUTOMATISIERUNG

Praktikum - Robotik

Einführungsveranstaltung

   Zeit   :    19.10.2004, 09.15 - 10.45 Uhr
   Ort    :    Raum 202 des Weinholdbaus, Reichenhainerstr. 70

Kurzcharakteristik

Im Praktikum besteht die Möglichkeit die mobilen Roboter Rug Warrior (Käseglocke) und Pioneer2 - AT (zusätzlich für Interessenten) zu programmieren.

Das Praktikum wird gemeinsam von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik - Professur für Prozeßautomatisierung (Prof. Protzel) und der Fakultät für Informatik - Professur für Künstliche Intelligenz (Prof. Dilger) durchgeführt. In Gruppen von 3-4 Studenten können interessante Aufgaben mit den oben genannten Robotern realisiert werden. Erwünscht sind gemischte Gruppen, d.h. Studenten der Fakultät für Informatik und der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik arbeiten zusammen.

Das Praktikum kann unabhängig von der Vorlesung Robotik besucht werden. Günstig (aber nicht notwendig) sind praktische Fertigkeiten auf den Gebieten Elektronik und Elektrotechnik sowie Grundkenntnisse in der Programmiersprache C. Solche Fähigkeiten können aber auch im Praktikum erworben werden.

Kontakt:
Johannes Steinmüller (Fakultät für Informatik)

Thomas Krause (Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik)

Rug Warrior

Der Roboter Rug Warrior wurde am MIT Artificial Intelligence Laboratory entwickelt und bildete die Grundlage für verschiedene Roboterwettbewerbe.

Er kann u.a. folgende Aufgaben lösen:

Geradeausfahren
Fahren entlang einer Wand
Umgehen von Hindernissen
Erkennen von Geräuschen
Spielen von Musik
Ausrichten nach einer Lichtquelle
Verstecken in dunklen Ecken
Kollisionserkennung
Abstandsmessung zu Hindernissen (IR-Entfernungsmesser)
Erkennen von Markierungen auf dem Boden (Reflexkoppler)

Aufgabe des Praktikums im WS 2004/2005 - SS 2005

Jeweils zwei "Schürzenjäger" treten gleichzeitig gegeneinander an. Das Spiel hat eine fatale Ähnlichkeit mit Hündchen, die Duftnoten an die Ecksteine setzen, um ihr Revier zu markieren. Es gibt im zunächst unbekannten Labyrinth verteilt 8-10 Infrarotsender (Leuchtbojen) die eine Kennung aussenden. Mit einem großen Taster kann die Käseglocke die Kennung umschalten. Für die Zuschauer ist das durch eine grüne und eine rote Lampe zu erkennen. Die Aufgabe besteht für jede Gruppe darin, möglichst viele IR-Quellen zu finden und durch auf die eigene Kennung umzuschalten. Aber da gibt es ja auch noch die andere Gruppe, die genau das Gegenteil tut ...

Teilaufgaben

Kennenlernen des Roboters und der Programmiersprache Interactive C (IC)
Analyse von Demoprogrammen und Bibliotheksfunktionen
Vertrautmachen mit den einzelnen Sensoren und Aktoren
Geradeausfahren mit und ohne seitlicher Wand (1.Zwischenwettbewerb)
Erkennen und Ausweichen von Hindernissen
Herausfinden aus Sackgassen
Fahren im Labyrinth (2.Zwischenwettbewerb)
Bojen im Labyrinth finden und einschalten (3.Zwischenwettbewerb)
Anpassung an verschiedene Roboter
Merken bestimmter Punkte, um diese schnell wieder anzufahren
Training Abschlusswettbewerb
Abschlusswettbewerb

Aufgabe des 1.Zwischenwettbewerbes

Der Roboter soll genau 4 m geradeausfahren und danach anhalten. Start- und Zielpunkt sind vorgegeben (Entfernung also 4 m). Wer dem Zielpunkt am nächsten kommt ist Sieger. Am Start befindet sich links und rechts ein Hindernis (aus dem Labyrinth) jeweils von 60 cm Länge. Diese haben einen Abstand von 30 cm (Rastermaß des Labyrinths). Weitere Hindernisse können sich links bzw. rechts von der geradlinigen Verbindung zwischen Start und Ziel befinden. Die Länge dieser Hindernisse und die Abstände zwischen den Hindernissen sind Vielfache von 30 cm. Die Anordnung dieser Hindernisse und deren Länge sind vorher nicht bekannt. Es gibt keine Linien (wie später im Labyrinth) auf dem Fußboden.

Aufgabe des 2.Zwischenwettbewerbes

Auf dem 10x10 Spielfeld wird ein einfaches Labyrinth aufgebaut. Der Roboter muß in möglichst kurzer Zeit vom Startfeld zum Zielfeld fahren. Das Labyrinth ist vorher nicht bekannt. Der Roboter muß auf dem Zielfeld stehenbleiben und einen Piepton von sich geben.

Eigenschaften des Labyrinths:
Jedes Feld (bis auf eine Ausnahme) hat höchstens 2 Nachbarfelder. Zwei Felder heißen benachbart, wenn sie eine gemeinsame Grenze haben auf der kein Hindernis steht. Das Ausnahmefeld hat genau 3 Nachbarfelder. Ein Weg führt von dort in eine Sackgasse. Der Weg von der Weggabelung (Ausnahmefeld) zum Ende der Sackgasse ist geradlinig, während der Weg zum Ziel noch Abbiegungen enthält.

Zeit:
Jede Gruppe hat 2 Versuche und dafür insgesamt 8 Min. Zeit. Ein Versuch kann abgebrochen werden. Dann wird der bis dahin zurückgelegte Weg gewertet.

Strafzeiten:
Das Eingreifen per Hand wird mit 15 s bestraft. Dabei muß der Roboter im gleichen Feld bleiben.

Startreihenfolge:
Wird wieder ausgelost.

Aufgabe des 3.Zwischenwettbewerbes

Auf dem 10x10 Spielfeld wird ein Labyrinth aufgebaut. Das Labyrinth ist vorher nicht bekannt. Es sind möglichst viele Bojen (am Anfang neutral) zu finden und auf grün zu schalten.

Eigenschaften des Labyrinths:
Das Spielfeld hat eine ähnliche Struktur wie beim Abschlußwettbewerb. An jedem Kreuzungspunkt der Linien des Labyrinths endet mindestens ein Hindernis.

Zeit und Wertung:
Jede Gruppe hat 2 Versuche und pro Versuch 5 Min. Zeit. Ein Versuch kann abgebrochen werden. Dann werden die bis dahin auf grün geschalteten Bojen gewertet. Man erhält 3 Punkte für jede richtig geschaltete Boje.

Strafpunkte:
1 Strafpunkt für ein manuelles Eingreifen, wobei der Roboter im gleichen oder direkt benachbarten Spielfeld bleibt - Felder, die durch ein Hindernis getrennt sind, sind nicht benachbart. 6 Strafpunkte für sonstiges manuelles Eingreifen (z.B. Versetzen des Roboters). 3 Strafpunkte für manuelles Eingreifen mittels Taster.

Startreihenfolge:
Wird wieder ausgelost.

Dokumentationen

Einige Links zum Rug Warrior

Spielregeln für den Abschlußwettbewerb

Spielfeld:

Das Spielfeld hat eine Größe von 8x8 = 64 Feldern. Es ist symmetrisch, d.h. bei einer Drehung um 180° geht das Spielfeld mit allen Hindernissen und Leuchtbojen in sich selbst über. Die beiden Roboter starten an den beiden Endpunkten einer Diagonalen. Es werden 10 Leuchtbojen angebracht, die zu Beginn eines Spieles neutral leuchten. Die Anordnung der Hindernisse und der Leuchtbojen wird vorher nicht festgelegt. Für die Roboter liegt also ein unbekanntes Spielfeld vor. 2 Bojen bestrahlen nicht das gleiche bzw. benachbarte Feld. An jedem Kreuzungspunkt der Linien des Labyrinths endet mindestens ein Hindernis. Eine Änderung des Labyrinths bzw. der Bojen während des Wettbewerbes (nicht innerhalb eines Spieles) ist möglich.

Die Roboter können selbst gewählt werden. Falls beide Mannschaften eines Spiels den gleichen Roboter benutzen wollen, wird gelost.

Spielzeit:

10 min

Bewertung:

3 Punkte für das Leuchten einer Boje mit der eigenen Farbe
1 Strafpunkt für ein manuelles Eingreifen, wobei der Roboter im gleichen oder direkt benachbarten Spielfeld bleibt - Felder, die durch ein Hindernis getrennt sind, sind nicht benachbart
3 Strafpunkte für einen zweiten und jeden weiteren Neustart (vom Startfeld)
3 Strafpunkte für manuelles Eingreifen mittels Taster
9 Strafpunkte für sonstiges manuelles Eingreifen (z.B. Versetzen des Roboters)
über weitere Strafpunkte entscheidet eine Jury direkt während des Spiels
jedes Spiel hat einen Sieger (die Mannschaft mit der höheren Punktzahl)
falls nach Ablauf der Spielzeit beide Mannschaften gleich viel Punkte haben, wird das Spiel solange fortgesetzt, bis eine Mannschaft einen Punktgewinn erzielt

Bonuspunkte:

Bonuspunkte aus den Zwischenwettbewerben können zur Tilgung der Strafpunkte eingesetzt werden. Pro Spiel sind maximal 3 Bonuspunkte einsetzbar.

Sonstige Festlegungen:

1 mal pro Spiel kann jede Mannschaft den Roboter auf das Startfeld zurücksetzen (ohne Strafpunkte), das Programm muß dann mit reset neu gestartet werden