Projektlabor Robotik MINTgrün

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====== Projektplanung Nerf-Bot ======


===== Einführung =====
Wir möchten einen mobilen Roboter bauen, der mithilfe visueller Gesichtserkennung eine NerfGun oder eine selbers Designte und umgesetzte Alternative ausrichten und auf die erkannte Person abfeuern kann. 
Der Roboter soll außerdem in der Lage sein, ein bestimmtes Areal zu patrollieren.

===== Ziele und Prioritäten =====
=== Was der Roboter auf jeden Fall tun muss ===
  * Automatisches erkennen von Zielen
  * Automatisches und präzises Ausrichten der Nerf Gun
  * Automatisches Schießen

=== Was der Roboter tun sollte ===
  * 360 Grad horizontale und große vertikale Scan Area
  * mobil und beweglich, in der Lage Ziele zu verfolgen oder sich zurückzuziehen

=== Nice to have ===
  * Manuell steuerbar per Fernsteuerung oder PC
  * Live Kamera Feed
  * Automatische Rückkehr zu einem Home-Point
  * Bewegung des Turrets unabhängig von Base-Bewegung

=== Was wir weglassen ===
  * Automatisches Nachladen des Magazins on Board oder in einer Ladestation


===== Aktivierungs Szenario =====


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===== Vorläufiger Ablaufplan: =====
  - Design
    - base vordesignen
    - Ziele festlegen
  - Kamera und Ziel Erkennung
    - funktionierendes Kamera Setup
    - AI-Gesichtserkennung
    - entsprechenden output
  - Schießen
    - Nerf einbauen
    - Nerf schießen
    - Nerf bewegen
      - 360 Grad drehen (Horizontal)
      - Hoch und runter (Vertical)
    - Magazinerkennung (voll, leer, wie viele Darts übrig)
  - Zielen
    - automatisches bewegen anhand Kamera Output
      - searching (kein gesicht) 
      - aiming (gesicht erkannt, Nerf wird bewegt um zu zielen) 
      - firing (Nerf schießt sobald ausgerichtet)
  - //Bugs fixen und Code cleanen//
  - User input
    - remote controlled manuelles zielen, schießen
    - kamera live feed
  - Mobil machen
    - Base neu designen 
    - Räder anbauen
    - Neuen Code für Verfolgung von erkannten gesichtern
      - zu nah dran/ zu weit weg
    - automatisches zurückziehen/parken wenn Munition alle
    - patroullieren
    - manuelles fahren


====Möglichkeiten für Face-Tracking:====
  * Arduino kompatible Kamera (ESP32 10€, OpenMV Cam 90€)
    * -->benötigt viel und sehr komplexen Code, Elektronik
  * Webcam und OpenCV/LFK_Face_Tracking über einen Laptop 
    * -->Software und Code zu großen teilen breits vorhanden
    * -->Problem: Wireless Verbindung zwischen Webcam->PC->Arduino ab Schritt 5
    * -->Möglichkeit schon mal anzufangen und sobald es funktioniert Bluetooth einzubauen (neues Wireless Webcam und com zwischen PC und Board)

===== Materialien =====
Benötigt werden vorallem:
  * NerfGun, falls möglich motorisiert
  * Arduino kompatible Kamera
    * Webcam mit Bluetooth (Bluetooth receiver)
    * Esp32-Cam + FTDI-Programmer oder OpenMV Cam H7 Plus
  * Arduino Uno oder Mega
  * Jumper-Kabel
  * Motoren 
    * 2x Servo für Two-Axis-Turret Rotation
    * 2x Servo für Räder und Base-Rotations-Steuerung
    * 1x für Trigger falls mechanisch statt elektrisch
    * 
===== Risiken =====
Aufgrund hoher Komplexität bei Arbeit mit AI und Gesichtserkennung kann die Fehlerbehebung bei nicht funktionierendem Face Tracking sehr kompliziert und langwierig werden, was Arbeitszeit von andern Teilen des Projekts kosten kann. Dadurch besteht das Risiko, dass wir nicht alle unserer Vorgenommenen Ziele erarbeiten können.
Auch sind wir nicht nur von der Funktionstüchtigkeit der Kamera und der Erkennungs-Software abhängig, auch die Nerf muss brauchbar sein und bleiben, und muss vom Arduino angesteuert werden können. Dies kann vorallem ein Problem sein, wenn der Trigger-Mechanismus mechanisch und nicht elektronisch funktioniert.
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