ROObockey: Робот для уличного хоккея с точной прицельной системой

1. Введение
   По мере развития робототехники обработка изображений стала краеугольным камнем в приложениях от автономного транспорта до сервисных роботов. Соревнования Robogames в Сан-Матео, Калифорния, вызывают студентов создать робота, способного передавать и бросать шайбу через полноразмерный хоккейный корт. ROObockey идёт дальше, интегрируя высокоточный ИИ-механизм броска, использующий передовые алгоритмы зрения и управления.

2. Постановка проблемы
   2.1. Потребность
   Хоккейная робототека сейчас зависит от человеческих операторов для выбора целей и выполнения передач, что неизбежно вносит ошибки. Встраивание сенсорной системы, точно определяющей позиции товарищей и противников, устранит ручной предвзятость и откроет путь к истинно автономным передачам. Такая система также закладывает основу для будущих многороботных команд, координирующих интеллектуальную игру.
   2.2. Цель
   Цель ROObockey — построить хоккейного робота, способного стабильно забивать шайбу в стационарную маяковую цель. Робот будет управляем беспроводно для ручной игры и также будет принимать команды на бросок от пользователя.
   2.3. Фон (обзор исследований)
   2.3.1. Обзор
   Ключевая идея — программно-ассистированная платформа броска, использующая обработку изображений для детекции форм и цветов целей. Камера с широкоугольным объективом подаёт данные в процессор в реальном времени, который управляет электромеханическим пусковым устройством для точной доставки шайбы.
   2.3.2. Релевантные технологии
   Текущие патенты фокусируются на гуманоидных полноразмерных хоккейных роботах или потолковых контроллерах. Существует пробел в беспроводно-управляемых уличных роботах, способных на точное бросание — нишу, которую заполняет ROObockey.

2.4.Дерево целей

3. Спецификация проектных требований
   Система интегрирует множественные сенсорные входы, батарейное питание, беспроводное управление, анализ изображений и моторную актуацию.
   3.1. Инженерные и маркетинговые требования

Ниже представлена простая блок-схема уровня 0 всей системы.

4.2. Уровень 1
4.2.1. Железо
Робот батарейный для автономной работы, с повышенным напряжением, стабилизированным для защиты сенсоров, беспроводного контроллера и процессора. Управление питанием обеспечивает необходимые повышающие и понижающие напряжения. Беспроводной ввод позволяет пользователю командовать движением и броском.
Сенсорный набор включает камеру для детекции маяка и сенсор наличия шайбы. Все потоки данных идут в центральный процессор, обрабатывающий анализ изображений, логику управления и моторные команды.
Моторное управление драйвит DC-моторы, модулируя скорость и направление через ШИМ. Механизм броска получает команду выпуска от процессора и точно разгоняет шайбу.
Блок-схема Hardware Level 1 (Рисунок 3) иллюстрирует эти подсистемы и их связи.

4.2.2. Софт
Программные слои реализуют распознавание цвета и формы для локализации маяка-цели. Вход камеры обрабатывается в реальном времени; детектированные маяки запускают моторные директивы через ШИМ. Рисунок 4 показывает блок-схему Software Level 1, отображающую поток от захвата изображения до моторной актуации.

Источник: ROObockey: Remote Controlled, Aim‑Assisted Street Hockey Robot