Master's Thesis

Vzdušný hokej - machine vision and game strategy

Final Thesis 8.66 MB Appendix 21.51 MB

Author of thesis: Ing. Ondřej Sláma

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Reviewer: Ing. et Ing. Stanislav Lang, Ph.D.

Abstract:

The aim of this diploma thesis is to implement a robotic air hockey table in cooperation with the work of Dominik Jašek [37] . Specifically, the work deals with the implementation of simulation software that models behavior of robotic air hockey table, designing a game strategy for the robot and detecting position of a puck situated on the playing field. In addition, the work was extended by integrating said software modules under one control application and creating a user interface for controlling and managing all the functionalities of the robotic table through a capacitive touch screen.

Keywords:

Robotic air hockey, mathematical model, simulation software, object position detection, game strategy, Raspberry Pi, interactive user interface

Date of defence

14.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil komisi s obsahem a cíli své DP. Vše doplnil o závěry práce. Následně reagoval na dotazy a připomínky oponenta DP. Ze strany komise byly pozitivní připomínky. Další dotazy komise: doc. Oplatková: Potřeba speciálního osvětlení, porovnání strategií RNDr. Kuba : V čem spočívá tvorba strategií

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Applied Computer Science and Control (M-AIŘ)

Composition of Committee

prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Zuzana Komínková Oplatková, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Ing. Jiří Šťastný, CSc. (člen)
RNDr. Martin Kuba, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Miluše Vítečková, CSc. (člen)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)

Předložená diplomová práce realizovala tzv. vzdušný hokej (Air Hockéj), známou a zábavnou společenskou hru pro dva hráče. V kontextu realizace je tato práce excelentní ukázkou týmového výsledku, na kterém se podíleli dva studenti Dominik Jašek a Ondře jSláma, každý se svým příspěvkem pro řešení neoddělitelného celku.

Ondřej Sláma měl za úkol hw část snímání puku a vizualizaci, vč. ovládání hry a návrh simulačního modelu vhodného k implementaci jím navržených herních heuristik. Pochopitelná byla spolupráce na celkové integraci, konzultace a vlastním oživení zařízení.
Dominik Jašek měl za úkol technickou realizaci zařízení, návrh kinematiky manipulátoru „hokejky“, řízení pohonů a mnoho dalších detailů celého řešení, vč. sw pro řízení pohonů. Pochopitelná byla spolupráce na celkové integraci, konzultace a vlastním oživení zařízení.

Výsledkem předložené týmové práce je funkční platforma vzdušného hokeje, reprezentující kvalitu tvůrců a know how dnešní doby, tj. multioborové znalosti automatizace a informatiky. Práce obsahuje minimum překlepů, má velmi dobrou stylistickou úroveň, je logicky členěna a potřebuje vše potřebné pro další rozvoj zařízení daného typu. Jako školitel nebudu při daném hodnocení udělovat možná doporučení.

Práce zcela splnila cíle zadání, svou náročností ji považuji za nadstandard, práci jednoznačně doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A/ výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Předložená diplomová práce je součástí projektu „Vzdušný hokej“, na kterém pracovali dva diplomanti – Bc. Dominik Jašek a Bc. Ondřej Sláma. Pan Jašek se věnuje mechanické konstrukci a řízení pohonů, pan Sláma se věnuje detekci polohy míčku a herním strategiím. Obě práce tvoří ucelená díla, která na sebe vhodným způsobem odkazují. Obě práce jsou na vysoké úrovni, jak rozsahem, tak kvalitou provedení. Funkčnost vytvořeného vzdušného hokeje jako celku dokládají přiložená videa.

V rámci společné části hodnocení si dovolím upozornit, že oba studenti použili pro tvorbu písemné části šablonu, která pracuje s jiným formátem než A4, pro kvalitní tisk je tedy nutno zvolit volbu tisku „Reduce to print margins“. Tím však nesnižuji hodnocení jinak velmi pěkné grafické úpravy.

Diplomant Bc. Ondřej Sláma v rámci své práce provedl kvalitní rešerši v oblasti problematiky vzdušného hokeje se zaměřením na herní strategie (včetně analýzy chování standardního lidského hráče) a v oblasti metod detekce objektu v obrazu. Další kapitoly se zabývají realizací dílčích úkolů, jimiž jsou zejména návrh a realizace simulátoru, návrh a realizace strategií, detekce polohy míčku a nad rámec zadání i řízení reálného robotického stolního hokeje včetně velmi povedené vizualizace.

Elektronická příloha obsahuje dva programové celky – simulátor a řídicí program fyzického robotického vzdušného hokeje. Každý z programových celků (bez započítání strategií) má rozsah přibližně 2000 řádků užitečného kódu v jazyku Python. Programy jsou členěny do modulů spouštěných ve více vláknech s různým časováním, vývojové diagramy zobrazující základní strukturu programů jsou součástí práce v kapitolách 5 a 7. Herní strategie tvoří samostatný modul, který je sdílen oběma programy a implementuje celkem 4 různé strategie. Student zde využívá výhod dědičnosti a společné prvky všech strategií implementuje ve společné rodičovské třídě. Celkový kumulativní objem vytvořeného kódu přesahuje úctyhodných 5000 řádků. Zdrojové soubory jsou velmi dobře upravené, přehledné a patřičně okomentované.

Výsledky práce pana Slámy, jakož i výsledky celého týmu jsou vynikající. Vzdušný hokej lze bezpochyby zařadit mezi reprezentativní projekty realizované na Ústavu automatizace a informatiky.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jak velký zásah do vašeho softwarového řešení by znamenala změna rozměrů hracího stolu?
  2. V kapitole 7.1.3 uvádíte, že jste navýšil výkon jednodeskového počítače přetaktováním na vyšší frekvenci a to jak na procesoru tak na grafickém čipu. Jak velký vliv mělo přetaktování na navýšení snímkové frekvence? Respektive, dotkla se tato změna snímkové frekvence kamery, nebo byl vyšší výpočetní výkon potřeba k jiným účelům?
  3. Ve vzorci (5) vstupuje koeficient tlumení při odrazu puku od mantinelu. Je hodnota koeficientu v simulaci nastavena pevně nebo konfigurovatelně? A jaká je přibližná hodnota koeficientu na realizovaném vzdušném hokeji?
  4. Jaký je minimální požadavek na verzi interpretu Python ke spuštění simulace?
Display more

Grade proposed by reviewer: A