โรโบคัพฮิวแมนนอยด์

โรโบคัพฮิวแมนนอยด์

ปีนี้เด็กไทยจะไปเข้าร่วม RoboCup Humanoid League ณ ประเทศออสเตรียระหว่างวันที่ 29 มิถุนายน ‐ 5 กรกฎาคม 2552 ผมขอกล่าวถึงรายละเอียดของหุ่นยนต์และระบบต่างๆที่ประกอบขึ้นเป็นทีมฟุตบอลหุ่นยนต์ Team KMUTT นักวิจัยของฟีโบ้นำโดย ดร.ถวิดา มณีวรรณ์ และ ดร. ปาษาณ กุลวานิช ได้พัฒนาชุดนักเตะฮิวแมนนอยด์มาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2548 ซึ่งเป็นปีแรกที่ฟีโบ้ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีได้เข้าร่วมแข่งขัน ปัจจุบันทุกระบบได้รับการพัฒนาจนมีขีดความสามารถไม่ยิ่งหย่อนไปกว่าทีมระดับแนวหน้าของโลก คณะกรรมการจัดการแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์ RoboCup มีความพยายามที่จะผลักดันเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของโลกให้มีความก้าวหน้า ในแต่ละปีจึงมีการเปลี่ยนแปลงกฎการแข่งขันเพื่อส่งเสริมและกระตุ้นให้ทีมได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง กฎใหม่ของ RoboCup Humanoid League ที่เปลี่ยนไปมีดังนี้

• บังคับให้มีผู้เล่นหุ่นยนต์เพิ่มจากทีมละ 2 ตัวเป็นทีมละ 3 ตัวเพื่อเน้นการเล่นแบบเป็นทีมมากขึ้นส่งเสริมการ พัฒนาซอฟท์แวร์การทำงานร่วมกันของหุ่นยนต์
• ขนาดสนามใหญ่ขึ้น จากเดิมคือ 4.5เมตร X 3.5เมตร เป็น 6.0เมตร X 4.0เมตร เพื่อรองรับจำนวนผู้เล่นหุ่นยนต์ ในสนามที่มากขึ้นและเน้นการออกแบบระบบขับเคลื่อนของหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงาน
• เปลี่ยนน้ำหนักและขนาดจากลูกบอลพลาสติกเบาเป็นลูกเทนนิสเพื่อลดการทำประตูจากระยะไกลและเน้นการครองลูกให้มากขึ้นเพื่อเน้นการออกแบบระบบปัญญาประดิษฐ์สำหรับการเข้าทำประตู

ความสามารถของทีมในปี 2552 มีดังนี้คือ การเดินสองขาอย่างมีเสถียรภาพและรวดเร็ว ความสามารถในการลุกกลับมา เดินได้หลังจากล้ม ระบบการมองเห็นที่สามารถปรับตัวได้กับสภาวะแสงที่เปลี่ยนแปลง ระบบการมองเห็นที่สามารถ แยกแยะวัตถุได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว ระบบการมองเห็นที่สามารถเห็นได้ไกลมากขึ้น รวมไปถึงระบบการเล่นแบบทีมที่แก้ปัญหาการแย่งกันเล่นระหว่างผู้เล่นพวกเดียวกันเอง

หุ่นยนต์ KM‐1/KM‐2/KM‐3/KM‐4
หุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ KM‐series เป็นความพยายามที่จะสร้างมาตรฐานหุ่นยนต์ในทีมให้เหมือนกันเพื่อความสะดวกในการออกแบบโปรแกรมและการซ่อมบำรุง หุ่นยนต์ในสายพันธุ์ KM ทั้ง 4 ตัว(หุ่นยนต์ 3 ตัวมีไว้สำหรับแข่ง อีก 1 ตัวเป็นตัวสำรอง) เป็นสมาชิกใหม่ของทีมฟุตบอล
หุ่นยนต์ Team KMUTT เป็นหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์อัตโนมัติขนาดเล็กรุ่นที่ 5 ของ FIBO (รุ่นที่1‐Prototype01/รุ่นที่2‐ใจดี/รุ่นที่3‐ใจดี upgrade/รุ่นที่4‐จี๊ด‐กาละแม‐พอดี/รุ่นที่5‐KM‐1‐2‐3‐4) ความสามารถพื้นฐานเช่น ความสามารถในการมองหาวัตถุความสามารถในการลุกขึ้นยืนจากการล้ม ความสามารถในการเดินหลากรูปแบบยังคงไว้เหมือนกับหุ่นยนต์รุ่นที่4 โดยที่ข้อด้อยหลายประการจากการแข่งขันในปีที่ผ่านมาได้ถูกนำมาพิจารณาและปรับปรุงการ ออกแบบหุ่นยนต์รุ่นใหม่ให้มีสมรรถนะดียิ่งขึ้นดังนี้

• ระบบการมองเห็น: ยกระดับกล้องเป็นรุ่น QuickcamPro 9000 ซึ่งมีจำนวนพิกเซิลมากกว่ารวมไปถึงมีความเร็วในการจับภาพสูงกว่าเดิม
• ระบบการประมวลผล: เปลี่ยนจากระบบปฏิบัติการ Window XP embedded มาเป็นระบบปฏิบัติการ LINUX ระบบประมวลผลนี้จะใช้ PC‐104 เป็นตัวฮารด์แวร์ในการคำนวณ ความยืดหยุ่นในการรองรับฮาร์ดแวร์ ที่จะนำมาเชื่อมต่อกับหุ่นยนต์มีมากขึ้น นอกจากนี้ระบบปฏิบัติการยังช่วยให้การเขียนชุดคำสั่งเป็นไปได้อย่าง สะดวกรวดเร็วและเป็นระบบรวมไปถึงการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างหุ่นยนต์ก็สามารถทำได้ง่ายกว่า ระบบปฏิบัติการแบบเดิม
• ระบบการเดินและระบบทางกล: จากประสบการณ์การแข่งขันเข่าจะเป็นจุดที่รับน้ำหนักมากที่สุดระหว่างการ เดินและมีผลทำให้มอเตอร์เข่าชำรุดง่าย ดังนั้นเราจึงเปลี่ยนขนาดมอเตอร์ให้สามารถทนต่อแรงบิดได้มากขึ้นเพื่อ การเดินที่มีเสถียรภาพ นอกจากนี้เรายังออกแบบขาของหุ่นยนต์แบบใหม่เพื่อช่วยให้การลุกจากท่าล้มทำได้ สะดวกยิ่งขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลง

การเดินของหุ่นยนต์รุ่นที่ 5 มีพื้นฐานมาจากการสงวนค่าของโมเมนตัมเชิงมุม (Conservation of angular momentum) กล่าวคือระบบมีความสามารถ ในการสร้างสมดุลในการเดินให้เกิดขึ้นได้ตลอดเวลาโดยพิจารณาจากสภาพความเร็วในการหมุนของจุดศูนย์กลางมวลของหุ่นยนต์ณเวลาจริง ข้อมูลจากไจโร (Gyro sensor)ในรูปของความเร็วเชิงมุมของจุดศูนย์กลางมวลจะถูกป้อนกลับไปให้ระบบประมวลผลใช้ในการรักษาสมดุล 100 ครั้งใน 1 วินาที (100 เฮิร์ตซ์) หุ่นยนต์จึงมีความสมดุลในการเดินสูงและล้มยากกว่าหุ่นยนต์รุ่นเก่า อย่างไรก็ตามเมื่อมีเหตุทำให้หุ่นยนต์ล้มอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ระบบประมวลผลจะช่วยปรับให้หุ่นยนต์กลับลุกขึ้นมา ยืนได้เองโดยอัตโนมัติโดยใช้ข้อมูลจากตัวตรวจวัดความเอียง (Tilt Sensor)

ระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์ใช้หลักการของการหาค่าสีต่างๆในสภาพแวดล้อมของหุ่นยนต์

มีระบบ Wireless Local Area Network (WLAN) ช่วยในการสื่อสารระหว่างหุ่นยนต์ในทีมสามารถสร้างการ เล่นเป็นระบบทีม (รูปที่ 5) ซึ่งเป็นประโยชน์ในสถานการณ์ต่อไปนี้

• หุ่นยนต์ทุกตัวในทีมจะไม่เข้าไปแย่งลูกบอลพร้อมๆกันแต่จะให้ตัวที่อยู่ใกล้ลูกที่สุดวิ่งเข้าหาบอล
• หุ่นทุกตัวในทีมจะทราบตำแหน่งของบอลในสนามถึงแม้หุ่นบางตัวจะไม่เห็นบอลด้วยตัวเองทำให้ สามารถรักษาตำแหน่งการยืนหรือเคลื่อนที่ในสนามได้อย่างเหมาะสม
• ขนาดสนามที่มีขนาดใหญ่ขึ้นทำให้ต้องใช้หุ่นยนต์ทุกตัวให้เต็มที่เนื่องจากหุ่นเพียงตัวใดตัวหนึ่งไม่สามารถที่จะทำหน้าที่ได้เต็มสนาม

ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th