Wettbewerbsbericht RobotChallenge 2012: Dritter Rang für Helveticrobot

Die RobotChallenge fand am 10. und 11. März in Wien statt. In der Disziplin PuckCollect, in der wir teilnahmen, starteten 14 Teams aus ganz Europa, wobei wir die einzigen Schweizer Vertreter waren. Unser Ziel Podestplatzierung wurde erreicht: wir erkämpften uns den dritten Rang!

Das Podest der Kategorie Puck Collect an der RobotChallenge in Wien. Rechts: Philipp Taeschler, Florian Schäfer, Gian Jörimann und Albert Planta (v.l.n.r)

Kurz vor RobotChallenge – neue Navigation

Lange Zeit sahen wir im ausschliesslichen Verwenden von Ultraschallsensoren die beste, weil verlässlichste Navigationsstrategie. Da aber der Grossteil der Pucks sich in der Spielfeldmitte konzentrierte, war die Ausbeute mit dem bisherigen Randabfahren eher klein. Viel besser funktionierte unsere neue Taktik, das Schlaufenfahren. Dafür benötigten wir einen Kompass, der es erlaubt, recht genaue Schlaufen zu programmieren. Das Ergebnis entsprach nach kurzer Zeit unseren Anforderungen, die Anzahl eingesammelter Pucks stieg markant. Lediglich die Einflüsse einzelner Magnetfelder verhinderten ein noch präziseres Fahren. Für den Ernstfall – d.h. für die RobotChallenge – genügte dies jedoch vollauf, denn die weiterhin eingesetzten Ultraschallsensoren und das zusätzlich verwendete Randabfahren ermöglichen zuverlässige Kurskorrekturen.

Erster Tag – Testphase
Weil der Wettbewerb in PuckCollect erst am zweiten Tag der RobotChallenge stattfand, konnten wir den ersten Tag zum Überprüfen und Anpassen aller Funktionen unseres Roboters nutzen. Dabei kam zum Vorschein, dass die Magnetfelder in der „Aula der Wissenschaften“ je nach Standort höchst unterschiedlich ausgeprägt waren und somit die Orientierung via Kompass merklich beeinflussten. Wir versuchten das Fahren mit Kompass an die hiesigen Verhältnisse anzupassen, das gelang uns allerdings nur ansatzweise. Aber wie im oberen Abschnitt beschrieben konnten wir den Kursabweichungen mit einfachen Massnahmen entgegenwirken. Ansonsten funktionierte der Roboter wie gewünscht: die Pucksortierung arbeitete problemlos, ebenso die Baseerkennung und die Kombination aller Funktionen.
Als Krönung des ersten Tages besiegten wir einen Gegner in einem Probelauf. Unser Roboter spulte sein Programm fehlerfrei ab, dem Gegner blieb da nur noch das Nachsehen.

Zweiter Tag – Hochspannung bis zum letzten Spiel
Die Wettkämpfe in PuckCollect gliederten sich in je eine Vorrunde pro Gruppe und in die Finalrunde, in dem der Europameister erkoren wurde. Die Vorrunde bereitete uns keine Probleme, allen Unkenrufen der Programmierfraktion zum Trotz, die in den vorherrschenden Magnetfeldern grosse Probleme sahen. Mit vier Siegen und zwei Unentschieden qualifizierten wir uns mühelos für das Finale, die Vorrunde konnten wir sogar für uns entscheiden.

In der Finalrunde (die jeweils besten vier der Gruppenphase qualifizierten sich dafür) war das Glück nicht mehr vollständig auf unserer Seite. Durch eine Mischung aus Pech und selbstverschuldeten Fehlern (die zwei Mal zum Verhaken und folglich zum Stillstand beider Roboter auf dem Spielfeld führte) kam unser Ziel, ein Platz auf dem Treppchen, gehörig ins Wanken. Letzten Endes gelang es uns dennoch, den dritten Rang zu verteidigen.

Dominiert wurde der Wettbewerb von einem polnischen Team, das einen geradezu gespenstisch perfekt funktionierenden Roboter entwickelt hatte. Dieser war allen Kontrahenten um Lichtjahre voraus, keiner konnte ihm auch nur im Geringsten das Wasser reichen.

Beim zweiten Mal hat es geklappt
Die diesjährige Teilnahme an der RobotChallenge war bereits unsere zweite binnen Jahresfrist. Letztes Jahr war die RobotChallenge unser erster Robotik-Grossanlass gewesen, unser Abschneiden war von Pech und nicht zuletzt auch von Unerfahrenheit geprägt. Seither wurde unser Roboter gründlich überarbeitet, insbesondere Elektronik und Programmierung bedurften tiefgehender Modifikationen. Das Ergebnis – der dritte Rang – ist mehr als befriedigend.

März 2012, WM-Team: Neue Motoren, neue Platinen, neue Funktionen

Prototyp zum Zweiten
Mitte Februar sind die Faulhaber-Motoren von unserem Platinsponsor Minimotor SA eingetroffen. Wir haben sie natürlich sofort montiert und getestet. Das anfängliche Staunen über die geringe Grösse der Motoren wich dabei bald grösserem Staunen über deren enorme Leistungsfähigkeit. Kein Vergleich zu den bleischweren und trägen Modellbaumotoren unseres ersten Prototyps. Die Einheit aus neuen Motoren und selbst entwickeltem Motorcontroller harmoniert nach einigen Anpassungen bereits bestens und lässt in Kombination mit den ebenfalls selbst entwickelten Omniwheels auf beste Fahreigenschaften hoffen. Der Prototyp rast bereits kraftvoll über das Test-Fussballfeld in der Bündner Kantonsschule.

Einer der Faulhaber-Motoren in der Detailaufnahme

Dribbler und Kicker – wir bleiben am Ball
Als nächstes muss der Dribbler fertig gebaut und optimiert werden. Nach verschiedenen Tests haben wir uns für ein Kombi-System aus breiter Angriffsfläche und im Zentrum guter Ballkontrolle entschieden. Unser Ziel ist es, den Ball gezielt auf dem Spielfeld führen zu können.
Zudem warten wir noch auf einen Solenoid (Elektromagnet), welchen wir auf Grund der im Januarblog beschriebenen Regeländerungen extra aus den USA bestellen mussten. Damit hoffen wir, den Ball trotz stark verminderter Spannung kraftvoll schiessen zu können.

Der Prototyp hat den Ball fest im Blick

Weitere Platinen bestückt und getestet
Die Elektroniker unseres Teams konnten im Februar weitere Platinen bestücken und in Betrieb nehmen. Zudem mussten sie am Motorenboard einen Fehler im Schaltplan korrigieren. Mit zusätzlichen Pull-Down Widerständen konnten sie das Problem relativ einfach lösen.
Aufgrund einiger Probleme haben wir uns ausserdem entschieden, eine neue Revision des Mainboards fertigen zu lassen. Diese ermöglicht unter anderem die Kommunikation über Bluetooth zwischen den beiden Robotern.
Als nächstes werden wir die ausstehenden Platinen für die Ballerkennung und unser neues Settingsboard bestellen. Letzteres wird es uns ermöglichen, am Wettbewerb schnell und einfach die wichtigen Einstellungen des Roboters zu verändern.

Der selbst entwickelte Motorencontroller harmoniert gut mit den Faulhaber-Motoren

Ansteuerung der Sensoren und verbinden der Platinen
Dank der einwandfrei funktionierenden Elektronik konnten wir die Software wieder um einige Schritte nach vorne bringen: Der Motorencontroller kann die drei neuen Motoren nahezu perfekt geregelt ansteuern und lässt bezüglich Genauigkeit keine Wünsche offen. Die Steuerbefehle werden schon vom Hauptcontroller generiert und dann an den Motorencontroller gesendet. Dieser setzt sie danach noch um. Bei der Implementierung dieser Kommunikation hat sich unsere sorgfältige Planung im Softwarekonzept bewährt.
Mit dem Mainboard können wir nun auch wichtige Sensoren wie Kompass und Ultraschall auslesen. Als nächstes rechnen wir nun die Inputs dieser Sensoren zusammen, damit mit diesen Daten über weitere Spielzüge entschieden werden kann.

Prototyp Nummer zwei rast bereits kraftvoll über den Fussballteppich

Auch die Ballerkennung funktioniert inzwischen. Eine Platine kann den Ball erkennen und den Winkel mehrere hundert Mal pro Sekunde am Computer ausgeben. Als nächste Schritte schalten wir nun alle Ballsensorplatinen zusammen und verbinden sie mit dem Mainboard.

Alles in allem sollten Ende März die ersten Testfahrten mit einem weitgehend vollständigen und funktionstüchtigen Roboter möglich sein.

März 2012, Challengeteam: Letzte Vorbereitungen für die EM

Bis zur RobotChallenge verbleibt noch gut eine Woche. Die Zeit drängt, denn es gilt die letzten Feinschliffe am Roboter vorzunehmen, bevor wir die Koffer packen und nach Wien reisen. Doch unterm Strich blicken wir der Europameisterschaft für selbstgebaute, autonome und mobile Roboter zuversichtlich entgegen, angesichts der erbaulichen Leistungen unseres Fabrikates.

Bau des Wettkampfroboters
Nach dem erfolgreichen CNC-Fräsen der wichtigsten Bestandteile unseres Roboters konnten wir uns mit der Herstellung der Kleinteile (Sensorhalterungen, Vorhang etc.) und dem finalen Zusammenfügen aller Komponenten beschäftigen. Dies verlief zur Freude aller erstaunlich reibungslos, da oft Schwierigkeiten (Planungsfehler, Materialprobleme und dergleichen) in der Umsetzung von der Theorie in die Praxis den Fertigungsprozess erlahmen lassen. Vor allem die Programmierer nahmen den zügig fertig gebauten Roboter erfreut zur Kenntnis, weil sie sogleich beginnen konnten, ihm Leben einzuhauchen.

Die Pucks, die es einzusammeln gilt, werden lackiert

Programmierung und Platine – die Elektronik gibt Vollgas
Wie im Februarbericht des Challengeteams nachzulesen ist, wurde das erste Board fertig gelötet. In der Zwischenzeit löteten wir bereits ein zweites Board, welches wir als Referenz und Ersatz gebrauchen können.
Das erste Board funktioniert soweit sehr gut. Nur die Motorsteuerung agierte nicht wunschgemäss, doch dieses Problem konnte inzwischen behoben werden, sodass unsere Platine absolut wettkampftauglich ist.
Auch in der Programmierung scheint uns das Glück hold zu sein: die Homebase-Erkennung funktioniert auf Anhieb einwandfrei, genauso Freude bereitet das Sortieren der Pucks, das deutlich besser funktioniert als noch vor Jahresfrist; Falschsortierungen sind die Ausnahme, und das unabhängig von den äusseren Lichteinflüssen, die uns letztes Jahr zum Verhängnis wurden. Da versteht es sich von selbst, dass das Fahren keinen Grund zum Wehklagen bietet.

Programmierer Marco Ruggia arbeitet an der neuen Platine

Kurz vor dem Wettkampf: Detailverbesserungen
In der letzten Woche vor dem Wettkampf wird unser Schwerpunkt auf Detailverbesserungen liegen: die Fehlerquote beim Sortieren muss noch weiter gesenkt werden, denn jeder falsch sortierte Puck kostet wertvolle Punkte; die Gegnererkennung muss so ausgereift sein, dass der Roboter bei einem Ausweichmanöver sofort wieder die richtige Route findet; falls das
Pflichtenheft vorzeitig erfüllt ist, können wir versuchen, die Geschwindigkeit zu steigern oder weitere routentechnische Strategien testen.
Die RobotChallenge 2012 findet am 10. und 11. März in Wien statt. In der darauffolgenden Woche werden Sie, liebe LeserInnen, auf dieser Seite einen ausführlichen Bericht zum Wettkampfgeschehen erhalten. Während des Wettkampfes werden wir laufend via Twitter die wichtigsten Ereignisse publizieren.