Estrategias cooperativas para un equipo de fútbol de robots humanoides

Abstract

El presente documento aborda las diferentes aristas del trabajo desarrollado en el proyecto FutRob, cuyo objetivo principal fue la implementación de comportamiento colaborativo en sistemas multi-robot en la disciplina de fútbol de robots. En el contexto mencionado, se entiende como comportamiento colaborativo el abanico de acciones que se vean potenciadas por la condición de funcionar bajo un esquema de más de un robot y obteniendo un mejor resultado. En particular, se trabajó sobre los casos de estudio de “pase y recepción” entre 2 robots y “posicionamiento del robot arquero” en relación a su ubicación en el centro del arco. Como trabajo previo para alcanzar el objetivo último, se trabajó sobre el desarrollo de la plataforma del robot, adaptando una placa Raspberry Pi al kit robótico Bioloid Premium Kit, desarrollando una serie de requerimientos de integración de hardware, que abarcan desde conectores hasta la construcción de una placa de interfaz de hardware entre los motores y la Raspberry Pi. La principal dificultad para el armado de la plataforma de hardware fue la elaboración propia del circuito eléctrico que nos permitió conectar los motores AX-12 a la placa Raspberry Pi, ya que nos implicó profundizar en conocimientos electrónicos que conocíamos apenas superficialmente. El desafío fue construir un componente a medida para convertir un bus half-duplex (semi dúplex) en un bus full-duplex (dúplex completo) y viceversa. En segundo lugar, debimos afrontar la dificultad para conseguir componentes electrónicos que suelen ser de uso específico en robótica, desde las placas Raspberry Pi, incluyendo tarjeta de red inalámbrica USB compatible, carcasa plástica, conectores micro-USB en forma de codo para alimentación, y conectores MOLEX macho y hembra para actuadores Dynamixel. Paralelamente trabajamos en diseñar una arquitectura de software que a la vez optimizara y aprovechara al máximo los recursos de hardware disponibles. El diseño está fuertemente basado en los 4 hilos físicos del procesador de la placa, y supone la implementación en hilos de ejecución independientes para: la lógica de razonamiento y valoración de reglas de comportamiento, la comunicación mediante protocolo WiFi, el manejo de acciones a través de los motores, y la captura y procesamiento de imágenes a través de la cámara web. Finalmente el trabajo se completó con la implementación de la solución de software propuesta. Ésta fue concebida con la capacidad de ser ampliamente configurable, y con el objetivo de lograr un producto totalmente extensible, facilitando futuros proyectos de ampliación de la solución.