Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kickerball erfassen/verfolgen


von Kaj G. (Firma: RUB) (bloody)


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Hallo Forum :)

Es sei gleich zu beginn gesagt:
Dies ist eine rein theoretische Überlegung, es soll nichts real 
umgesetzt werden. Es geht lediglich um die Frage, wie man es machen 
könnte.

Folgende Sachlage liegt vor:
Wir haben in der Firma in der Kaffeküche einen Kickertisch stehen, der 
auch sehr viel genutzt wird. Gestern fragte mich ein Kollege, ob man 
nicht einen "Roboter" bauen könnte, der spielt (einseitig, also Mensch 
gegen Maschine).
Da hatte ich auch schon mal drüber nachgedacht und ich weiß das es 
solche "Kickerroboter" gibt. Eine Konkurenzfirma von uns hatte mal einen 
für eine Messe gebaut.

Bei diesem Roboter gibt es nur eine Sache die mich stört:
Es war ein spezieller Ball, wahrscheinlich mit irgendwelcher "Sensorik" 
drin.

Und da kommen wir jetzt auch zu der eigentlichen Frage:
Wie könnte man einen normalen Kickerball (z.B. aus Kork) digital 
erfassen und auswerten?

Dazu muss man vielleicht ein paar rahmenbedingungen kennen:
- Wir gehen mal von normaler Hardware aus, also keine Super Computer,
  keine Cluster aus x-Grafikkarten oder sowas (man könnte sich auf ein
  Server Mainboard mit 2 CPU und 2 Grafikkarten einigen, als
  Hauptrechner. Weitere möglichkeiten wären natürlich schnelle
  Mikrocontroller, FPGAs, usw. zur Signal erfassung)
- Die Maße des Spielfelds sind 119cm x 68cm (internationales Turniermaß)
- Die Spielfiguren haben einen Abstand von ca. 1cm zum Spielfeldboden
- Der Durchmesser eines Balls liegt zwischen 34 und 36mm
- Die Geschwindigkeiten eines Balles lassen sich nicht wirklich
  einwandfrei klären. In Foren spricht man von Geschwindigkeiten im
  Bereich 50 - 80 km/h. Ich glaube aber das die Geschwindigkeiten diese
  deutlich übersteigen können und eher an den Bereich von Tischtennis
  kommen, also Geschwindigkeiten von an die 180km/h erreichen.

Warum ich das glaube? Folgende Annahmen:

50km/h bei einer Spielfeldlänge von 130cm.
50.000m/60/60 = 13,88m/s -> Würde bedeuten das der Ball gute 100ms 
braucht um das Spielfeld zu überqueren.

Und das bezweifel ich sehr stark, dass der Ball so "langsam" sein soll. 
Wir sind bei weitem keine Profis im Kickern, aber bei uns sieht man den 
Ball schon teilweise nicht mehr. Und lässt man eine LED im 100ms Zyklus 
blinken, kann man das schon noch sehr gut wahrnehmen. Deswegen gehe ich 
davon aus, dass die Bälle eine deutlich höhere Geschwindigkeit als 
80km/h erreichen können.

Bei  80km/h wären es 22,22m/s -> ~59ms für 130cm
Bei 180km/h wären es 50m/s    -> ~26ms für 130cm

Die Wahrheit wird wohl wie immer irgendwo dazwischen liegen.

Es geht nicht nur darum zu erkennen, wo der Ball lang kam, sonder die 
Bewegung zu analysieren, den weitern Verlauf des Balls zu bestimmen und 
angemessen zu reagieren.

Meine erste Idee war, dass man das ja mit ner Kamera machen könnte. Eine 
Kamera von oben könnte aber schwierig werden, da der Ball ja mal unter 
einer Figur gehalten werden kann, oder sich ein Spieler (unbeabsichtigt) 
über das Spielfeld lehnt und die Kamera so den Ball nicht mehr sieht. 
Die Idee krank aber an (meiner Meinung nach) weitern Faktoren, wie z.B. 
die geschwindigkeit des Balls.
Ich hallte es für schon sehr sportlich in der Zeit ausreichend Bilder 
aufzunehmen und auszuwerten so das der Roboter auf einen Schuss 
reagieren könnte.

Die zweite Idee war dann, das man ja ein Lasernetz über den Boden 
spannen könnte um die position des Balls und seinen möglichen verlauf zu 
bestimmen. Das halte ich für potentiell möglich, wenn auch nicht 
unbedingt für einfach.

Wenn man mal das Kriterium "normaler Ball" aufweicht, könnte man einen 
Ball nehmen und einen Magneten/Eisenkern reinstecken, und dann unter dem 
Spielfeld ein Netz aus z.B. Hall-Sensore montieren.

Habt Ihr vielleicht noch Ideen wie man sowas umsetzen könnte?

Freue mich auf eure Ideen. :)

Grü0e

von ffff (Gast)


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vielleicht findest ja was dazu:
http://fbim.fh-regensburg.de/kicker/

von Dirk K. (d-k)


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von Guest (Gast)


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Kaj G. schrieb:
> Eine
> Kamera von oben könnte aber schwierig werden, da der Ball ja mal unter
> einer Figur gehalten werden kann, oder sich ein Spieler (unbeabsichtigt)
> über das Spielfeld lehnt und die Kamera so den Ball nicht mehr sieht.

Letzteres ist eben gegen die Regeln (dein Mitspieler würde den Ball ja 
dann auch nicht mehr sehen, das kann nicht fair sein), ersteres dürfte 
kein Problem sein. Die Kamera hat ja gesehen wie der Ball unter den 
Spieler gerollt ist, da wird er ja nicht plötzlich seine Position 
ändern. Hochgeschwindigkeitskamera von oben/seitlich oben ist wohl der 
Standardweg.

Wie siehts mit halbtransparentem Boden und Hochgeschwindigkeitskamera 
von unten aus? Mehrere Laserscanner vielleicht? Kapazitive Messung im 
Spielfeldboden? Müsste man alles mal ausprobieren. Wie willst du die 
Arme drehen? Das dürfte ziemlich heftige Beschleunigungen brauchen...

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Guest schrieb:
> Wie siehts mit halbtransparentem Boden und Hochgeschwindigkeitskamera
> von unten aus?

Das habe ich auch schon einmal irgendwo gesehen. Ich weiß nur nicht mehr
genau, von welcher Uni/FH die Entwicklung kam. Da die gegnerischen
Spieler auf diese Weise nicht erfasst werden können, wurden dazu m.W.
die Stangenpositionen und -drehwinkel per Encoder bestimmt.

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