Elektronik und Software: neuer Prozessor und neue Anordnung der Sensoren Wir in der Elektronik haben wir diesen Monat v.a. Leiterplatten gezeichnet und lassen sie gerade produzieren. Auf dem Mainboard (dieses koordiniert alle anderen) wollen wir einen schnelleren Microcontroller verwenden, da die vielen Algorithmen mittlerweile recht rechenintensiv sind. Wir haben uns für einen ATSAM4E entschieden, da dieser eine FPU hat, mit bis zu 120MHz getaktet werden kann, genügend Peripherals (z.B. Hardware-I2C, -UART -SPI etc.) enthält und in von Hand einfach lötbaren Packages erhältlich ist. Weiterhin wollen wir auch mit dem sogenannten Unterbodenboard den Kompass auslesen können, um Gyroskop und Kompass bei Bedarf auf dem selben Prozessor filtern zu können. Da die im letzten Jahr verwendeten, sowie alle anderen getesteten Reflektionssensoren unzureichend geeignet sind, haben wir dieses Jahr selbst welche entworfen. Diese können die Reflektion von zwei Farben messen und sind somit weit weniger anfällig gegen Schwankungen von Raumbeläuchtung und Höhe über dem Boden. Nun lassen wir kleine Platinen herstellen, die wir gleich im Carbon der Bodenplatte montieren können. Dazu schneiden wir ein Loch von der grösse der Platine in die obere Carbonschicht und eines in der grösse der Lichtempfindlichen Fläche in die untere und entfernen das Depron. Die Led wird in einem separaten Loch montiert, wodurch Abstand und Winkel zum Boden besser angepasst werden können. Das auf der Bodenplatte montierte Board musste dazu angepasst werden. Mechanik: erste Teile sind bereit Diesen Monat haben wir in der Mechanik uns dem ersten Gestell gewidmet. Vom präzisen aussägen des Carbons bis hin zu dem ersten Versuch der neuen Schrauben am Prototyp selbst. Vom letzten Jahr könnten wir sagen, dass die Kombination von Zweikomponentenkleber und Metallschrauben nicht hervorragend ist, da sich die Gewinde schnell abnutzen. Doch durch den Input des Onkels eines Teammitglieds haben wir nun Holzschrauben getestet. Diese erwiesen sich als zuverlässiger, weshalb wir sie nun in Betracht ziehen werden. Zu dem Design, das Ziel dieses Jahr ist nicht nur einen stabilen und funktionalen Roboter zu bauen, sondern wir wollen auch unserer künstlerischen Ader freien Lauf lassen. Wir versuchen uns auch dem Aussehen vom Roboter zu widmen. Dies wird nicht nur zu einem sauberes Arbeiten, sondern auch zu vielen überlegten Schritten führen.
Dezember 2014, Nachwuchsteam: Ab jetzt 3 Teams
Seit diesem Monat sind unsere Neueinsteiger vom Sommer in die Nachwuchsteams eingetreten. Nach langem Konzeptieren und Durchdenken steht bei den zwei neuen Nachwuchsteams der Plan für ihre Roboter und die arbeiten beginnen nächstens. Unser bereits bestehendes Team hat diesen Monat normal weiter gearbeitet. Im folgenden der Bereicht.
Software und Elektronik: Fehler in der PID und neues Board
Das Herumschräubeln an dem Roboter hat aufs neue begonnen, und einige Fehler vom letzten Jahr wurden bereits gefunden und verbessert, zum Beispiel haben wir einen Overflow in unserer PID-Regelung gefunden. Durch einige empirische Tests haben wir auch gemerkt dass unser Board mit einem Microcontroller der mit 16MHz getaktet war, nicht mit den Mengen an Inputs von den Encodern der Motoren klar kam. Dementsprechend arbeiten wir gerade an einer neuen Ausführung des Helveticrobot-Boards. Bis dahin nutzen wir die Zeit um nochmal über unsere grundlegende Strategie im Labyrinth nachzudenken.
Mechanik: CAD-Modell beendet
In diesem Monat haben wir unter anderem unser CAD-Modell erstellt. Betreffend der Mechanik wird es dieses Jahr nur kleine Abweichungen im Vergleich zum Vorjahr geben. Wir werden lediglich die Grundplatten näher bei einander befestigen, um die Stabilität zu verbessern, so dass wir dieses Jahr die Rampe runterfahren statt runterpurzeln können.
Neben dem CAD-Modell und dessen Änderungen haben wir uns auch noch überlegt, ob wir wieder Plexiglas verwenden wollen. Dabei kamen wir zum Entschluss ein Material zu suchen, welches nicht so leicht zerbricht und sich besser bearbeiten lässt. Wir haben eine Hartschaumplatte aus PVC gefunden, welche bei unseren Materialtests ziemlich gut abgeschnitten hat. Diese lässt sich leicht mit Holzwerkzeug bearbeiten, bricht erst bei sehr grossem Kraftaufwand und ist sehr hitzeresistent (was wichtig ist, da die Motoren heiss werden können oder durch die Reibung beim Schneiden Wärme entsteht, so dass das Plexiglas schmolz und sich wieder zusammenklebte). Das Bohren stellte sich ebenfalls als praktischer heraus, da diese Platte im Vergleich zum Plexiglas nicht so schnell ausfranzt.
Da wir jetzt alle Grundlagen haben, können wir mit dem eigentlichen Bau beginnen.
November 2014, WM-Team: neue Räder für die Mechanik
Mechanik: Fortschritte im Räderbau
Diesen Monat haben wir uns in der Mechanik mit den Rädern auseinander gesetzt. Nachdem unsere selbst gezeichneten Räder geliefert wurden, konnten wir auch schon loslegen. Neue Subweehls zu drehen stand nun auf dem Programm. Es werden noch Einige benötigt, doch sind auch schon viele gedreht. Zwischendurch treten jedoch immer wieder Probleme auf. Dieses Mal wurde die Alu-Stange zu stark erhitzt. Dies konnten wir lösen, indem wir verschiedene Mittel auf die Stange gestrichen haben und schliesslich eines gefunden haben, bei dem durch die Bearbeitung die Aluminium-Stange nicht mehr so stark erhitzt wurde. Dadurch konnten wir effizienter arbeiten und gute Fortschritte erzielen. Die neuen Räder ermöglichen uns eine längere Erhaltung der alten Roboter, welche die Programmierung schon jetzt nutzen kann.
Software und Elektronik: weitere Versuche für einen neuen Kicker
Diesen Monat haben wir weitere Versuche für einen neuen Kicker, aus einem Linearmotor gemacht. Es erfordert einige Zeit, da es noch eine spezielle externe Elektronik braucht. Jedoch wollen wir diese Methode weiter austesten, da ein Linearmotor sehr leicht ist und genügend grosse Leistung für unsere Zwecke hat.
Weiter sind wir im Moment dran die Positionsbestimmung zu testen und verbessern.
RobOlympics 2014
Am 15.11.2014 fand die RobOlympics 2014 in Rapperswil statt. Dieses Jahr nahm Helveticrobot mit 3 Juniorteams in den Kategorien Bestückungsautomat, move-it-over und MiniSumo teil.
Bestückungsautomat: Durchbeissen und Verbesserung bis zu Rang 2
Gleich zur Ankunft ging das Team an die Arbeit. Der erste Lauf gelang hervorragend. Alle Pucks lagen am richtig. Das einzige Problem war die Zeit. Mit 40 Sekunden für ein Lauf stand das Team momentan auf Platz 3. Das Team setzte sich jedoch noch höhere Ziele. Sie konnten den Roboter noch weiteroptimieren, bis ein Lauf nur noch 27 Sekunden dauerte. Damit stand unser Team auf Platz 2!
Move-it-over: Die erste Aufgabe gut gelöst und mit Platz 4 belohnt
Das move-it-over Team hatte zu Beginn etwas Probleme. Die starke Konkurrenz, die schon seit ein paar Jahren die selbe Aufgabe löste war teils schwer zu besiegen. Trotzdem kämpfte das Team sich Runde für Runde weiter. Zum Schluss stand das Team dann auf dem hervorragenden 4. Rang.
MiniSumo: zusätzliche Teilnahme bei der Adhoc-Aufgabe
Unser MiniSumo Team schied leider nach dem dritten Spiel aus. Trotzdem entschlossen sie sich sich noch in der Adhoc-Aufgabe zu versuchen, die jedes Jahr erst am Wettbewerb vorgestellt wird. Dieses Jahr ging es darum Tore aus grösserer Entfernung zu schiessen. Leider gelang dies bei der Vorführung genau nicht mehr. Trotzdem kann das Team auf seine Leistungen bei ihrer ersten Aufgabe stolz sein. Insgesamt konnte es sich in der Disziplin MiniSumo unter die Top 10 kämpfen.
Oktober 2014, WM-Team: selbstentwickelte Sensoren für die Linienerkennung
Bessere Linienerkennung, schnellere Reaktionen und stärkerer Kicker als erste Ziele in Software und Elektronik
Weil die Erkennung der das Spielfeld begrenzenden Linien letztes Jahr unzureichend zuverlässig war, und keine kommerziell erhältlichen Sensoren unseren Ansprüchen entsprachen, haben wir selbst welche entwickelt.
Die Sensoren sollen sowohl die weissen wie schwarzen Linien erkennen können; möglichst resistent gegenüber Lichtschwankungen, Veränderung des Abstands zum Boden und Fusseln des Teppichs sein, durch Software zu kalibrieren sein und recht schnell ausgelesen werden können.
Umgesetzt haben wir dies durch Verwendung von Farbfiltern und Photodioden.
Da wir recht viele Sensoren verwenden und deren Werte mit rechenaufwändigen Fehlerkorrekturen und Softwarefiltern überarbeiten müssen, waren die Reaktion auf veränderte Spielbedingungen zwar recht schnell aber bereits ohne Hilfmittel ersichtlich. Wir wollen grösseren Wert auf schnelle Reaktionen legen und können kaum auf Sensoren verzichten, weshalb wir beschlossen haben, einen schnelleren Prozessor zu testen und evtl. auf dem Mainboard zu verwenden.
Letztes Jahr haben wir einen Elektromagnet benutzt um den Ball zu kicken. Wir testen nun Linearmotoren, da diese viel grössere Kraft aufbringen können; zudem sind sie etwas leichter und wie alle Faulhaber Motoren sehr hochwertig. Die Steuerung gestaltet sich allerdings schwieriger, da die Spannung wie bei bürstenlosen Motoren durch Elektronik kommutiert und auf die Position des Motors abgestimmt werden muss.
Im Bereich der Software wollen wir das grundlegende Konzept beibehalten, jedoch mehr Wert auf Wartungsfreundlichkeit und sauberere Abstraktion und zudem auf eleganteren Umgang mit Hardwaredefekten oder unerwarteten Bedingungen legen. Im letzten Monat waren wir zum einen damit beschäftigt, neue Geräte anzusteuern, zum anderen haben wir die High Level Abläufe ordentlicher strukturiert.
Da die letztjährigen Bots nach kleineren Reparaturen wieder einsatzfähig sind, können wir bereits neue Strategien testen.
Bessere Schrauben in der Mechanik
In der Mechanik haben wir das CAD-Modell fertig gestellt. Zudem haben wir die Probleme von der vorhergehenden WM analysiert und versucht diese durch gutes logisches Denken und klare Strukturen zu lösen. Gleich danach wurden schon die ersten Teile ausgesägt. Wir haben zudem getestet, ob andere Schrauben besser halten würden, da der Roboter nicht die beste Stabilität hatte und diese nun verbessert werden sollte. Es wurden auch neue Räder gemacht, zwar im gleichen Stil, aber dann hätten wir noch ein paar auf Lager. Es war ein guter Start und nun versuchen wir dieses Tempo beizubehalten.
Oktober 2014, Challengeteam: Erste Vorbereitungen für die nächste Austrian Open
Für dieses Jahr steht eines unserer Challengeteams schon fest. Es wird wiederum in der Kategorie Rescue B teilnehmen. Dafür haben sie mit den ersten Vorbereitungen begonnen.
Die ersten Zielsetzungen
Wir haben mit der Überarbeitung des Konzeptes von letztem Jahr begonnen. Dabei haben wir festgestellt dass das Konzept von letztem Jahr nicht so schlecht, aber etwas mangelhaft und mit zu wenig Erfahrung umgesetzt wurde. Aus diesem Grund werden wir das Konzept und die Strategie vom letztem Jahr überarbeiten und verbessern, wobei unser erstes Ziel in der funktionierenden PID-Regelung liegen sollte. Folglich werden wir uns in nächster Zeit darauf konzentrieren, um die PID so gut wie möglich zum funktionieren bringen. Dies kann bei den Feineinstellungen zwar mühsam sein und viel Zeit und testen benötigen, jedoch sehen wir es optimistisch das es dieses Jahr besser funktionieren wird.
Auch in der Mechanik haben wir die ersten Aufgaben und Ziele definiert. Als erstes werden wir uns Aufgaben widmen, wie das CAD-Modell unseres Roboters fertig stellen. Wir haben uns dieses Jahr auch überlegt die freiwilligen Rescue-Kits, die der Roboter abwerfen soll, zu machen. Nachdem definiert ist, wie wir vorgehen wollen, können wir auch sogleich mit der Arbeit beginnen.
September 2014, Juniorteam: Neueinsteiger bei Helveticrobot
Wie jedes Jahr hat Helveticrobot auch dieses wieder verschiedene Veranstaltungen durchgeführt, um neue Interessenten zu finden. Dies blieb nicht ohne Erfolg und nun sind 3 neue Juniorteams in ein erstes Projekt gestartet und bereiten sich für die Robolympics 2014 im November vor. Dafür baut jedes Team den eigenen Lego-Roboter und tritt dann gegen Teams aus der ganzen Schweiz und Teile Deutschlands und Österreichs an. Letzte Woche fanden die ersten Treffen und Konzeptbesprechungen statt, wobei bei einem Team schon erste Programmierumsetzungen getestet wurden und in einem anderen Team entstand bereits das erste Testspielfeld.
Erstellung erster Programm-Ideen im MiniSumo-Team
Besprechung der Spielregeln im Team move-it-over
Beim Team Bestückungsautomat entsteht schon das erste Testspielfeld
Nach dem 2. Platz in Wien der 2. Rang im Best Robot Award und das Best Teamwork Award an der WM
Heute hatten wir keine Spiele mehr. Wir gingen trotzdem früh zum Robocup-Gelände, um uns die Spiele der Major-Fussballroboter und die sprechenden Haushaltsroboter anzusehen. Dies war für uns sehr beeindruckend. Vor allem spannend war für uns das Halbfinale der Soccer Middle-Size-League. In dieser Disziplin sind die Roboter grösser und können einander hohe und treffsichere Pässe geben.
Nach vielen weiteren interessanten Eindrücken war es endlich so weit. Die Siegerehrung der RoboCup Junior 2014 fand statt. Unser Team wurde gleich zweimal aufgerufen und wir konnten den 2. Rang im Best Robot Design Award und den Best Teamwork Award abholen.
Wir sind sehr stolz den Best Robot Award im zweiten Jahr im folge zu bekommen. Dies zeigt uns, dass unser Roboter mit einem Kicker und einem Dribbler immer noch fast einzigartig ist in der Disziplin Leight Weight, da die meisten Teams wegen der Gewichtslimite von 1.1 kg nicht beides einbauen können. Dank den leichten Faulhaber-Motoren und dem Carbon als Baumaterial war es uns möglich beide Komponenten zu verwenden.
Mit dem Best Teamwork Award sind wir auch sehr zufrieden. Wir haben bei den verschiedenen Interviews mit den Richtern als gutes Team überzeugen können und sind sympatisch rüber gekommen.
Der vierte Tag an der RCJ 2014 in João Pessoa
Und wieder ist ein Tag herum. Heute war ein sehr interessant Tag für uns. Am Morgen früh hatten wir ziemlich schnell ein Match. Kurz vor dem Spiel dann der Schock: Beim einstecken des Akkus ging unser Powerboard plötzlich in Flammen auf und war nun ruiniert. Das Motorboard war mit in Leidenschaft gezogen worden und diese zwei Boards mussten dringend getauscht werden. Es waren nur noch 5 Minuten bis zum Spiel, so haben wir uns kurzer Hand entschlossen nur mit einem Roboter an das ersten Match des Tages zu gehen. Wir waren sehr nervös und hofften nicht eine zu gewaltige Niederlage erleben. Das Spiel startete und unser einzige Roboter kämpfte alleine gegen zwei. Es ging hin und her. Ein Punkt für das Gegner-Team ein Punkt für uns. Und kurz vor dem Schluss stand es 5:5. Doch kurz bevor der Schiedsrichter den Schlusspfiff geben konnte schossen die Gegner noch ein Tor. Danach fingen die Verbesserungsarbeiten so richtig an. Wir haben ein Powerboard mit Ersatzteilen bestückt und ein neues Motorboard montiert. Wir konnten nun wieder mit zwei Robotern antreten.
Nun kam noch das Superteam-Spiel. Unser Roboter konnte sich auch dort gut schlagen. Wir konnten das Tor gut beschützen. Auch hier war das Ergebnis sehr knapp. Mit 3:2 verloren wir das Spiel.
Der dritte Tag an der RCJ 2014 in João Pessoa
Durch die Verbesserungsarbeiten, die noch bis in die Nachtstunden gedauert haben gingen wir etwas müde zum Wettbewerb. Da wir lange ohne grössere Fortschritte an einer stabilen Linienerkennung gearbeitet haben, haben wir beschlossen uns nach der Spielfeldwand zu orientieren, um zu sehen, ob wir den Spielfeldrand erreicht haben. Diese Lösung wendeten wir im ersten Spiel gegen das Team Roboticus an. Leider funktionierte auch diese Lösung nicht besonders gut. Nun fing der Roboter an sich falsch zu verhalten, sobald er dem Gegner zu nahe kam. In diesem Spiel verhielt sich unser Stürmer völlig fehl. Der Goalie jedoch lief nach einer ausgearbeiteten Strategie gut und konnte viele Torschüsse abfangen. Ein guter Goalie reichte leider nicht und wir mussten die Niederlage bitter hinnehmen mit einem Ergebnis von 1:4.
Nach dem Spiel ging die Arbeit sofort wieder los. Wir konnten einiges am Goalie ausarbeiten und waren für unser zweites Spiel des Tages ausgerüstet. Wir erfuhren jedoch das wir auf Grund von Losglück das nächste Spiel gewinnen würden, da die Anzahl Teams nicht aufgehen würden.
Am Nachmittag fanden zwei Superteam-Wettkämpfe statt. Der erste Wettkampf verloren wir trotz dem starken Stürmer der Kanadier, die mit uns im Team spielten. Im zweiten Wettkampf galt neues Glück. Wir überarbeiteten unseren Goalie und die Kanadier und Amerikaner verbesserten ihren Stürmer. Diese Strategie wurde zum vollen Erfolg und wir konnten dieses Spiel für uns entscheiden! Am Ende des Tages stand unser Superteam auf Platz 4.