RCJ 2016; Leipzig; Wettbewerbsbericht

Vier anstrengende Tage und drei kurze Nächte sind nun vorbei. Der Wettbewerb war sehr spannend. Während leider die Elektronik sich immer wieder gegen uns stellte, konnten wir angestrengt immer wieder etwas aus den Boards herausholen. Die Kommunikation per SPI und I2C zu den Boards und Sensoren haben durch eine Störung bezüglich eines Pins, welcher die Signalintegrität zunehmend verschlechterte, das Mainboard immer wieder überhitzen lassen. Dadurch mussten wir immer wieder neue Mainboards bestücken. Wir versuchten herauszufinden, weshalb sich die ganze Kommunikation durch diesen Pin aufhing, konnten aber keinen Zusammenhang finden. Für eine kurze Zeitspanne konnten wir jedoch diese Boards nutzen, da das Mainboard dies stand hielt. Leider haben wir dies nicht sofort gemerkt und haben dann diese Zeitspanne für das Ausprobieren genutzt. Somit hatten wir grosse Schwierigkeiten an den ersten Einzelkämpfen, wie auch bei den Team-Spielen. Wir versuchten aus diesem Problem schlau zu werden, fanden jedoch nur heraus, dass an diesem Pin keine Komponenten daran hingen. Welches uns dann noch viel mehr verwirrte.

Dennoch konnten wir sehr viel aus dieser misslichen Situation mitnehmen. Wir konnten viel lernen und haben eine menge an Erfahrung gewonnen. Vor allem auch wie es ist, wenn man gegen die Zeit rennt, da wir immer wieder unter Zeitdruck standen. Ebenfalls hatten wir die Möglichkeit uns mit anderen Teams auszutauschen um neue Ideen, vor allem bezüglich der Mechanik, zu bekommen. Da nächstes Jahr mehr Wert auf einen passiven Ball gelegt wird, müssen wir uns Gedanken machen, wie wir eine Kamera einbauen können, damit wir diesen dann auch sehen können. Wir freuen uns auf das kommende Jahr.

 

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RCJ 2016; Leipzig; Tag 1

Die Weltmeisterschaft hat begonnen. 

Wir sind gestern mit dem Zug von Chur nach Leipzig gereist. Nach dieser langen fahrt konnten wir uns im Hotel etwas erholen, um am nächsten Tag uns den Optimierungen des Roboter widmen zu können.

Nach unserem Interview, bei welchem wir uns und unsere Arbeit vorstellen mussten, konnten wir intern an dem Roboter weiter arbeiten und uns auch schon auf das Spielfeld einlassen. Leider tauchten Probleme mit der Elektronik auf, welche wir versuchten so gut wie möglich zu reparieren. Da die Halle ziemlich früh zumachte, haben wir unseren Arbeitsplatz ins Hotelzimmer verlegt. Wir sind gespannt, was der morgige Tag uns bringt.

 

Mai; WM-Team; Das SPI bringt uns an unsere Grenzen

In diesem Monat ging es drunter und drüber. Wir haben unsere neuen Räder bekommen und konnten diese mit den selbst hergestellten Subwheels bestücken. Das Erfolgserlebnis schlechthin war die Hülle. Wir massen die Hälfte des Gewichts, wie letztes Jahr. Und die Stabilität hat sich fast nicht verändert. Wir liegen nun gut im Gewicht drin. Leider macht uns aber die Elektronik immer wieder eine Strich durch die Rechnung. Das SPI, mit welchem die Boards verbunden sind, bekommt zu viel Strom und bratet regelrecht unser Mainboard. Wir haben leider noch nicht erkannt wieso, dies so entstehen kann, sind aber dran um diese Problem zu beheben. Dennoch bleibt uns im Moment nichts anderes übrig, als neue Mainboard zu bestücken und diese versuchen so lange es geht am Leben zu behalten. Die Programmierung versucht sich ebenfalls am SPI, da aufgrund dieses Problems die Ballsensoren nichts sehen und somit keine Strategie sinnvoll getestet werden kann. Die Strategien können aber schon geschrieben werden und somit können wir danach diese gut testen.

April; WM-Team; Neue Energie

Nach den Austrian Opens haben wir neue Energie getankt. Wir konnten zusammen sitzen und uns überlegen, wie wir nun vorgehen können und Verbesserungen anbringen können. Wir haben einen neuen Zeitplan erstellt, welchen wir nun befolgen können, da wir nun neue beziehungsweise andere Komponente haben um an denen zu arbeiten. Wir konnten verschiedene Elektronische Aspekte fertig stellen, welche essentiell für den Roboter sind und uns nun an den Feinschliff wagen. Programmiertechnisch versuchten wir das die Sensoren bessere Werte herausgeben, damit wir den Ball und die Ausrichtung schneller laufen lassen konnten. Ebenfalls haben wir uns an eine Strategie gewagt, die ist jedoch noch nicht vollkommen gelungen. Die Hülle des Roboters wurde dabei auch besprochen. Wir brauchen eine sehr leichte, dennoch stabile Hülle. Diese vom letzten Jahr, war sehr stabil, dafür auch ziemlich schwer. Und da die Kapazität des möglichen Gewichtes sich langsam ausschöpft, können wir nicht mit einer solch schweren Hülle rechnen. Wir haben uns entschieden, die Hülle mit einem anderen Kleber zu kleben und weniger von diesem zu benutzen. Die ersten Test damit können bald verübt werden.

März 2016, WM-Team: Lowlevel fast fertig, Platinen bestellt, neue Dribblerrollen

Programmierung

Da die neuen Boards nun angekommen sind, konnten wir uns voll der Programmierung des Lowlevel widmen. Das heisst, dass wir die Boards so programmiert haben, dass sie Werte an das Mainboard geben, mit denen das Mainprogramm eine Strategie ausführen kann. Zudem konnten wir auch die Kommunikation zwischen den Boards zum Funktionieren bringen. Auch die Kommunikation zwischen den Bots konnten wir verbessern, sodass diese nun stabiler funktioniert. Auch bei den neuen Boards schalteten wir den WDT ein, da auch diese nicht immer ganz zuverlässig funktionieren. Im Grossen und Ganzen hatten wir grosse Fortschritte diesen Monat gemacht.

Zudem investierten wir relativ viel Zeit den anderen Teams zu helfen, da diese noch Probleme hatten.

Elektronik

Ende Februar bzw. Anfang März waren die Leiterplatten für die überarbeiteten Sensoren zur Erkennung des Balles bzw. der Begrenzungslinien angekommen. Diese hatten grosse Priorität, da noch ein wenig Lowlevel Code sowie Filter geschrieben werden mussten.

Die Lichtsensoren hatten im letzten Jahr grosse Probleme bereitet, da immer wieder manche Exemplare kaputt gegangen sind, jedoch niemand von uns einen Makel am Schaltplan ausfindig machen konnte. Wie sich erfreulicherweise herausgestellt hat, ist dies mit anderen OpAmps nicht mehr aufgetreten. Wir vermuten, die zuerst verwendeten Verstärker waren all zu anfällig auf ESD, oder sogar schlicht fehlerhaft, haben aber keinen Sinn darin gesehen dem noch näher nachzugehen.

Die Ballerkennung wurde völlig überarbeitet: Vorher hatten wir (wahrscheinlich für Fernbedienungen u.Ä. konzipierte) integrierte Schaltkreise verwendet, wodurch zwar das Interface zum Prozessor einfach, sowie die Erkennung der Richtung des Balles gut war, die Entfernung jedoch nur höchst ungenau abgeschätzt werden konnte. Weiterhin war die Form der Leitplatten eher mühselig.

Wir verwenden nun unverstärkte Photodioden und verstärken sie „selber“ mittels eines Fet-Operationsverstärkers (pragmatischerweise der selbe wie bei den Liniensensoren). Dieses Signal wird mittels des internen Analog/Digital-Konverters eines AtXmega5e gelesen.

Dies hat sich, bis jetzt, als eine gute Lösung für unsere Ansprüche herausgestellt.

Der Umstieg auf diesen anderen, aber recht ähnlichen Prozessor hatten wir als eher trivial eingeschätzt, wir begegneten aber einem schwierig zu findenden Bug: Wenn man den Timer auf Port C benutz, funktioniert dort fast nichts mehr. Wir sind natürlich erst nach erheblichem Aufwand bez. Fehlersuchen auf die Idee gekommen, einen Fehler im Microcontroller selbst zu vermuten.

Sobald wir uns von der Funktionalität der neuen Designs überzeugt hatten, wurden einige kleine Fehler im Layout der Platinen korrigiert und auch die „Slaves“ bestellt.

Des weiteren haben wir unsere Stromversorgung überarbeitet: Wir verwenden nun andere Gleichstromwandler und haben einige /quality of life improvements/ wie Sicherungen, Verpolungsschutz und dreistufigen LED-Indikator für den Akkuladestand.

Mechanik

Das CAD wurde komplett fertiggestellt. Die verschiedenen Teile wurden ausgesägt. Wir testen noch mit verschiedenen Malerrollen, um unseren neuen Dribbler herzustellen. Die ursprünglichen, welche wir bisher immer genutzt haben sind leider nicht mehr Verfügbar. Dennoch haben wir neue gefunden, welche sich sogar der neuen Grösse super anpassen kann. Nun bleibt noch die Frage, wie wir die Festigkeit dieser unterstützen können, damit der Motor nicht nur die Stange selbst sondern die ganze Rolle drehen kann. Wir haben gemerkt, dass wir durch die zusätzliche Platte sehr viel an Stabilität gewinnen können, dennoch bleibt es offen, wie wir in der Gewichtslimite bleiben können. Da wir eine ganze Platte hinzugefügt haben. Dennoch, wir bleiben optimistisch und versuchen so viel wie möglich aus der neuen Platte auszuschöpfen.

Oktober 2015, WM-Team: Nicht nur die Roboter kommunizieren

Das WM-Team hat sich Zusammengesetzt und sich so neue Designs und Verbesserungen ausgedacht. Wie bekannt, ist jeder Anfang schwer, doch unser WM-Team meistert dies mit Bravur, in dem sie zusammen an die Probleme rangehen.

Neue Boards

Schon letztes Jahr haben wir ein paar neue Boards designt. Dies kam uns sehr entgegen, da man auch so das Design des Roboters an sich besser anpassen konnte. Dieses Jahr versuchen wir noch mehr zu verändern, während die Mechanik versucht das meist Möglichste aus den Einschränkungen herauszuholen, ohne dabei die Regeln zu verletzen, versuchen wir in der Elektronik uns so gut wie es geht anzupassen. Unser momentaner Schwerpunkt liegt auf den Ballsensoren, welche mit neuen Komponenten bestückt werden und eine neue Form bekommen.

Verbesserung der Kommunikation

In diesem Monat haben wir nach dem vorangegangenen Planen mit dem eigentlichen Programmieren begonnen. Die grundlegenden Funktionen haben wir vom Programm des letzten Jahres übernommen. Zuerst haben wir die Ordnung im Programm verbessert um den Code ein wenig aufgeräumt und ersichtlicher zu gestalten. Dies wird das zukünftige Arbeiten deutlich erleichtern. Auch haben wir die Kommunikation zwischen den Robotern, die mittels Bluetooth funktioniert, überarbeitet, sodass sie nun zuverlässiger funktioniert und bei eventuellen Verbindungsunterbrüchen die Verbindung augenblicklich wieder herstellt. Zudem werden jetzt Warnungen gesendet, falls bei der Initiation der Roboter etwas schiefgehen sollte, sodass wir entsprechende Massnahmen treffen können. Da der Bot letztes Jahr nicht sehr präzise und gleichzeitig auch schnell fuhr, wollten wir dies nun verbessern. Da unsere ersten Versuche damit nicht zum gewünschten Ergebnis geführt hatten, werden wir etwas tiefer in den Code eingreifen müssen, um die Fehler zu beheben.

Eine dritte Ebene

Wir haben uns diesen Monat mit der Elektronik zusammen, vor allem auf das theoretische Designe festgelegt. Mit vielen Diskussionen wurden grundlegende Sachen verändert, welche wir nun versuchen in einem CAD wiederzugeben. Dabei darf nie das Gewicht ausser Acht gelassen werden. Eines der grössten Veränderungen, wird eine zusätzliche Platte dicht über den Rädern darstellen. Durch diese Platte, werden wir versuchen die Sensoren besser zu schützen und unserem Roboter einen besseren Halt zu bescheren. Das CAD wird momentan realisiert, damit man auf auftretende Fehler aufmerksam gemacht werden kann.

September 2015, WM-Team: Frischer, östlicher Wind mit neuen Denkansätzen

Auch für unser WM-Team gab es grosse Veränderungen. Nebst den vielen neuen Eindrücken, welche wir in China sammeln konnten, hat ein Mitglied die Matura diesen Sommer erlangte, was dazu führte, dass das WM-Team zwei neue Schützlinge aufgenommen hat. Diese heisst es nun neun einzuarbeiten und ihnen unseres Wissen weiterzugeben. Damit sie es danach weiterführen können. 

Neustart mit gleicher Basis

Wir beginnen jedes Jahr nach dem Wettbewerb wieder insofern von Neuem, dass wir das Konzept des Roboters überdenken, aufgetretene Mängel verbessern, sowie neue Exemplare anfertigen, welche aufgrund der Leichtbauweise, nach der ständigen Benutzung, jeweils recht mitgenommen sind. Dies geschieht mittels längeren Diskussionen, in denen wir neue Ideen einbringen und über deren Realisierbarkeit nachdenken.

Geplante mechanische Veränderungen

Das Chassis des Roboters ist prinzipiell aus zwei Platten, welche mit vertikalen Verstrebungen verbunden sind, aufgebaut. Weil auf der unteren Platte stets recht grosser Platzmangel herrschte, werden wir versuchen eine Platte auf mittlerer Höhe anzuordnen wodurch einige Bords, sowie Sensoren dort montiert werden können. Dabei stellt sich das Problem, dass man das zusätzliche Gewicht durch elegantes Design natürlich wieder einsparen muss, welches aber durch elegantere Kabelführung, sowie durch die bessere Kraftverteilung ermöglichte leichtere Bauweise machbar scheint.

Den Kicker, ein Solenoid, wollen wir eventuell mittels eines Boost Converters mit höherer Spannung betreiben.

Elektronik  neue Designs

Weil die Erkennung der Linien in China aufgrund des unerwartet fussligen Teppichs grosse Mühe bereitet hat, wollen wir die Anordnung der Lichtsensoren ändern: Anstatt von nur vier Sensoren sollen drei kleine PCBs mit einer reihenförmigen Anordnung an individuellen Sensoren in Form eines ‚Y‘ montiert werden, wodurch über fast die ganze Fläche Linien erkannt, sowie Signale, die eine falsche Breite (d.h. nicht die der Linie) aufweisen, herausgefiltert werden können.

Auch die Ballerkennung wird überarbeitet: Es werden verschiedene auf Infrarot empfindliche Photodioden getestet und die am besten Geeigneten implementiert werden, weil sich deren Angebot mittlerweile verändert hat.

Verbesserungen in der Software

In der Software werden wir den Code wo nötig refaktorisieren; die Positionsermittlung allgemein verbessern; Strategien, welche „Pushbots“, d.h. solche, die gerade auf den Ball zurasen und ihn irgendwie nach vorne schieben, möglichst gut kontern, implementieren; versuchen, die Räder „härter“ zu Regeln, was wiederum eine schnellere Reaktionszeit für die übergeordnete Steuerung bedeutet; sowie — zwecks Zeitersparnis in der Entwicklungsphase, sowie einfachere Anpassung an die Bedingungen am Wettbewerb — diverse Kalibrationsroutinen einfügen.

Ein effektiver Start mit vielen Neuen Ideen, welche uns durch die erlangten Erfahrungen in China und dem Tapetenwechsel ermöglicht wurden. Nun werden wir versuchen das langsam steigernde Tempo auch beizubehalten.

September 2015, Challengeteam: Neues Team, neue Ideen

2016 wird unser schon entstandenes Challengeteam sich wieder in der Kategorie Rescue B Maze versuchen. Das Team besteht zwar aus vielen neuen Mitgliedern, jedoch kann die Erfahrung der älteren Mitgliedern in ihre Konzeptirung eingebracht werden. Somit werden sich nicht die gleichen Fehler wiederholen und die Neuen können ihre frischen Ideen noch beifügen.

Neue Strategie

Wir haben das neue Schuljahr mit neuem Elan und Motivation gestartet. Zu Beginn haben wir ein Mindmap für unser Konzept für unseren Roboter erstellt, danach haben wir uns Gedanken über die benötigten Teile für einen kompletten Roboter gemacht. Dieses Jahr verfolgen wir eine andere Strategie. Unser Ziel ist es eine Karte vom Labyrinth zu machen, um den vollen Überblick geniessen zu können und nicht einfach immer derselben Wand zu folgen. Somit ersparen wir uns überflüssiges Umherfahren und der Roboter wird schon wissen, wo er schon war und wo nicht. Wir wissen noch nicht genau, wie wir die Distanz messen, welche wir fahren werden, da der Roboter ja manchmal auch rutscht und so die gemessene Distanz nicht immer exakt stimmt. Ansonsten hat sich das bisherige Konzept als gut erwiesen, welches wir nun auch weiter verwenden möchten. Auf den Seiten haben wir Infrarot Sensoren geplant, um den Bot auf die Wand auszurichten zu können und je ein Wärme Sensor an den Seiten, damit wir die Opfer gut erkennen können. Vorne und hinten gibt es auch noch je ein Infrarot Sensor. Die Rescue Kits werden mit einer Drehscheibe abgeworfen, da sich diese in der Nähe der Wärmeplatten, bzw. Opfer, befinden müssen.