Februar 2011, WM-Team: Projektwoche an der ETH und Stand an der Automation

Projektwoche an der ETH

Wir konnten von 17.-21. Januar eine Woche lang im Robotik-Labor der ETH Zürich arbeiten. Im „Autonomous Systems Lab“ entwickelten und bauten wir einen Prototyp des Roboters für die WM 2011. Martin Schütz für das CAD und Dario Fenner in der Werkstatt standen uns dabei helfend zur Seite. Ausserdem verbesserten wir mit Unterstützung von Stefan Bertschi und Thomas Baumgartner unsere neue Hauptplatine und gaben sie anschliessend zur Fertigung in Auftrag. Die Motorenplatine hatten wir schon bestellt und konnten sie bereits mit den Bauteilen bestücken. Wir warten noch auf eine Bestellung aus Amerika, dann können wir unseren Prototyp vervollständigen und mit der Programmierung beginnen.

Während der Projektwoche wurden wir durch verschiedene Robotik-Projekte der ETH geführt. Unter anderem sahen wir Roboter, die unter einem Mikroskop Fussball spielen und solche, die autonom auf vier Beinen gehen können.

Für uns war es eine grosse Chance, einmal in einem richtigen Laboratorium statt in unserem relativ kleinen Arbeitsraum an der Kantonsschule arbeiten zu können. Wir danken dafür ganz herzlich den Mitarbeitern des „Autonomous Systems Lab“, die uns diesen Einblick in die Spitzenforschung ermöglichten.

Grosser Dank geht auch an Lorenz Steinmann, der uns während der ganzen Woche seine Wohnung zur Verfügung stellte.

Stand an der Automation

Am 26. und 27. Januar präsentierten wir Helveticrobot an der Automatenmesse AUTOMATION Schweiz. Die Veranstalter der Messe hatten uns eingeladen und uns einen Stand zur Verfügung gestellt. Mit unserem Roboter zogen wir grosses Interesse auf uns und kamen mit vielen Besuchern ins Gespräch.

An der Messe konnten wir zum ersten Mal unsere neue Informationsbroschüre ausgeben. Die Reaktionen der Besucher darauf fielen positiv aus. Sie können die Informationsbroschüre hier downloaden.

Januar 2011, WM-Team: Entwickeln einer neuen Elektronik

Für unseren nächsten Roboter, mit dem wir an der Weltmeisterschaft 2011 in Istanbul den WM-Titel gewinnen möchten, entwickeln wir eine komplett neue Elektronik. Kernstück derer ist natürlich das Mainboard.
Bereits im August überlegten wir uns, welche Anforderungen das neue Board erfüllen muss: Ist es nötig, vier statt bisher nur zwei Motoren ansteuern zu können? Wie viele Sensoren brauchen wir?
Weil die Regeln der Weltmeisterschaft zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt waren und weil wir das Mainboard auch für spätere Roboter verwenden möchten, wollten wir es möglichst vielseitig gestalten.
Wir entschieden uns für eine zwei-Platinen-Lösung: Nebst der neuen Hauptplatine mit einem schnelleren Prozessor erstellen wir eine zusätzliche Platine, auf welche die Motorensteuerung ausgelagert wird. Um die Platinen bestmöglich unseren Ansprüchen anzupassen, haben wir sie gleich selber designet.
Bis im Dezember zeichneten Stefan und Michel die Schaltpläne für die beiden Platinen und suchten geeignete Bauteile im Internet. Danach mussten sie die beiden Platinen layouten. Beim Layouten muss man Verbindungen zwischen verschiedenen Bauteilen so ziehen, wie sie schlussendlich auch auf der realen Platine sein werden. Dies im Gegensatz zum Erstellen der Schaltpläne, wo nur abstrakte Schaltpläne gezeichnet werden. Die Herausforderung beim Layouten besteht darin, die Platine möglichst klein zu gestalten und trotzdem alle Verbindungen korrekt und ohne Überschneidungen zu zeichnen. Je kleiner nämlich eine Platine ist, desto billiger ist sie herzustellen.
Wir haben die Möglichkeit, von 17.-21 Januar eine Woche an der ETH zu verbringen und dort in verschiedensten Bereichen der Robotik zu forschen. Unter anderem können wir dort auch mit Hilfe von Spezialisten unsere beiden Boards perfektionieren. Wenn das Layout vollendet ist, geben wir beide Platinen bei einem Leiterplatten-Hersteller in Auftrag. Die geätzten Platinen werden wir anschliessend mit allen Bauteilen bestücken. Wenn auch dieser Arbeitsschritt abgeschlossen ist, werden wir das Ergebnis monatelanger Arbeit in den Händen halten.

Dezember 2010, WM-Team: Arbeit am neuen Board

Obwohl die definitiven Regeln noch nicht veröffentlicht wurden, arbeiten wir bereits an unserem nächsten Roboter. Um gut auf die möglichen Aufgaben vorbereitet zu sein, entwickeln wir dieses Jahr ein komplett neues Board, welches die zukünftigen Roboter steuern soll.

Das neue Roboterboard soll uns ermöglichen, unterschiedliche Lösungen für die vielfältigen Probleme zu finden. Zu den Vorteilen dieser neuen Hardware gegenüber dem älteren Robo32 Board gehören unter anderem ein leistungsfähigerer Mikrocontroller, die Möglichkeit, mehr Sensoren und Motoren anzusteuern sowie die Fähigkeit, drahtlos mit dem Computer kommunizieren zu können.

Zu den Arbeitsschritten, die nötig sind, um ein solches Board zu entwerfen und zu realisieren gehören unter anderem das Erarbeiten eines Konzeptes sowie das Zeichnen der Schaltpläne. Aus diesen Schaltplänen wird dann ein Platinenlayout erstellt, welches von einem Platinenhersteller anschliessend nach unsern Plänen zugefräst und geätzt wird. Zuletzt muss das Board mit den passenden Komponenten bestückt und ausgiebig getestet werden.

Für uns ist die Entwicklung dieses helveticBOARDs auch eine Möglichkeit, uns eingehender mit der Elektronik zu befassen und dadurch die Funktionsweise des Roboters besser zu verstehen.

Grosser Empfang bei der Ankunft in Chur

Die letzten beiden Tage in Singapur konnten wir geniessen. Am Donnerstag fanden vormittags die unbewerteten Teamwettkämpfe statt. Anschliessend wurde uns an der Rangverkündigung ein Diplom für den 3. Platz überreicht. Am Nachmittag hatten wir Zeit, ein bisschen durch die Stadt zu schlendern und unseren Erfolg zu geniessen. In der Nacht auf Freitag holten wir den vielen Schlaf nach, der uns in der ganzen Woche abhanden gekommen war. Als wir um 14 Uhr aus den Federn krochen, blieb uns gerade noch Zeit für eine kurze Stadtrundfahrt und einen Besuch in Chinatown. Wir verschickten Postkarten und statteten dem Botanischen Garten einen Besuch ab. Quasi als Krönung der Woche lud uns unser Gastgeber noch zu indischem Essen in einen noblen Club ein.
Danach hiess es ab zum Flughafen und auf nach Hause. Wir konnten dieses Mal gut schlafen im Flugzeug und landeten sogar verfrüht in Zürich.

Die grosse Überraschung folgte dann in Chur am Bahnhof: Uns erwartete ein grosses Empfangskomitee: Rektor Gion Lechmann, Konrektor Otmaro Lardi und der Physiklehrer Herbert Alder von der Bündner Kantonsschule, Vertreter von Medien und Hauptsponsoren und natürlich unsere Eltern. Wir freuten uns trotz der schönen Zeit in Singapur, wieder zu Hause angekommen zu sein.

Dies ist der letzte Blogeintrag zur WM in Singapur. Nach den Sommerferien lesen Sie hier von unseren Zukunftsplänen.

Guter dritter Rang erreicht

Das hätten wir Anfang des Wettbewerbs nicht geglaubt: Wir werden Dritte an der WM!
Unglaublich.
Während viele Teams mit Startschwierigkeiten zu kämpfen hatten, funktionierte unser Roboter von Anfang an zuverlässig. In den ersten zwei Tagen bauten wir einen Vorsprung von 280 Punkten auf.

Das hätten wir Anfang des heutigen Tages nicht geglaubt: Wir werden nur Dritte an der WM.
Irgendwie ist es paradox: Wir erreichen einen dritten Platz an der WM uns sind völlig enttäuscht. Ärgerlich ist es trotzdem. Hätten wir im letzten Lauf ein paar Werte richtig angepasst und der Sieg wäre unser! Doch beide Durchgänge gingen heute ordentlich schief, der Roboter drehte mitten auf dem Spielfeld um. Angesichts der vielen Arbeitsstunden, die wir über Nacht investiert hatten natürlich ein schlechtes Ergebnis. Schlussendlich fehlten uns 25 von 900 Punkten zum Sieg an der Weltmeisterschaft.

Michel zieht Bilanz: „Wir lagen kurz vor Schluss noch mit 280 Punkten voraus“, meint er, „leider verspielten wir den Vorsprung am letzten Tag noch“.

Allerdings klagen wir auf hohem Niveau. Schliesslich mussten wir uns als einziges Schweizer Team nur den japanischen und iranischen Konkurrenten geschlagen geben, hinter uns lassen konnten wir unter anderem Roboter aus China, Schweden und den USA. Der dritte Rang am „RoboCup Junior“ darf als grösster Erfolg der Teamgeschichte bezeichnet werden.

In der verbleibenden Zeit vor der Rückkehr aus Singapur stehen noch Teamwettkämpfe auf dem Programm. Dabei geht es vor allem um den Austausch zwischen den verschiedenen Teams.

Grossen Anteil an unserm Erfolg haben natürlich unsere Sponsoren: Ohne ihre Unterstützung wäre eine Teilnahme gar nicht möglich gewesen.
Wir danken unsern Hauptsponsoren SwissEngineering und VEK. Grosser Dank gehört natürlich auch allen andern Sponsoren.

Führung erfolgreich verteidigt

Auch nach dem zweiten Tag führen wir das Klassement sensationell an. Zumindest sind wir fest davon überzeugt. Die Rangliste ist zwar noch nicht schriftlich publiziert worden, wir rechneten aber selber die Punkte zusammen.
Die Konkurrenten haben seit dem ersten Lauf jedoch mächtig aufgerüstet, das heisst sie haben uns bei den heutigen Läufen zum Teil übertroffen. Trotzdem können wir für den morgigen Tag zuversichtlich sein, wir haben einige Verbesserungen vorgenommen. Unter anderem fährt der Roboter jetzt nach absolvierter Strecke nochmals die Rampe hinunter, um dort nach vergessen gegangenen Opfern zu suchen.
Die Halle wurde heute um vier Uhr geschlossen, deshalb kamen wir zum ersten Mal nach Hause, als es noch hell war. Wir nutzen die Zeit jetzt, um ein bisschen auszuspannen. Die letzten beiden Tage waren wir jeweils 14 Stunden in der Halle und haben durchschnittlich fünf Stunden geschlafen.
Morgen fällt die Entscheidung um den Weltmeistertitel in unserer Kategorie. Ab ca. 16 Uhr sollte das Ergebnis feststehen.

Erlebnisse und Ergebnisse aus Singapur

Es ist Dienstag, der zweite Spieltag an der Roboter-Weltmeisterschaft ist vorbei. Wie ist es uns bis jetzt ergangen?

Die Reise von Chur nach Singapur verlief ohne Probleme. Dank der grossen Medienpräsenz im Vorfeld des Wettbewerbs wurden wir im Zug verschiedentlich auf unser Abenteuer angesprochen. Der Wettbewerb begann erst am Sonntag, somit konnten wir am Samstag die Stadt erkunden. Am Sonntag Morgen um Acht hatten wir die Möglichkeit, unseren Roboter auf die Bedingungen in der Wettbewerbshalle abzustimmen. Dabei traten kleine Probleme mit den Helligkeitssensoren und mit den Wärmesensoren auf. Mit einem neu gefertigten Sensor und einigen Anpassungen konnten wir die Probleme jedoch beheben. Während den Vorbereitungen konnten wir verschiedenste Roboter aus unterschiedlichen Kategorien bestaunen. Für uns am spannendsten zu sehen waren die Konzepte der andern Teams aus unserer Kategorie.

Am Montag stand für uns der erste zählende Durchgang auf dem Programm, das Ergebnis monatelanger Arbeit stand zum ersten Mal im Wettkampfeinsatz. In unserer Kategorie hatten sich Teams unter anderem aus Deutschland, USA, Iran, Schweden, Japan und der Schweiz für das Finale qualifiziert. Wir waren zufrieden mit unseren Vorbereitungen, hatten aber keinen Anhaltspunkt für die für die Stärke der Konkurrenz. Niemand von uns konnte es glauben, als wir unseren Lauf abgelegt hatten: er war fehlerfrei! Wir erreichten die maximale Punktzahl im ersten Durchgang! Wir liessen unsern „RB32“ fast unverändert auch den zweiten Lauf absolvieren, wenn wir auch nicht mit dem gleichen Wettkampfglück rechnen konnten. Es ging alles gut, nach einem soliden Lauf belegten wir in der Tageswertung den ersten Rang.

Gestern Abend ein Schock: Nichts funktionierte mehr. Wir fanden die Fehlerquelle erst nachts um halb eins; ein Motor war beschädigt. Zum Glück konnten wir das Problem bis heute morgen beheben und lieferten heute auf neuem Spielfeld zwei ebenfalls solide Durchgänge ab. Das heisst für uns: Wir führen im Moment vor der gesamten Konkurrenz aus aller Welt. Morgen finden die letzten beiden zählenden Läufe statt. Von den sechs Durchgängen werden die besten fünf zusammengezählt. Wer weiss, vielleicht gewinnt die Schweiz in diesem Sommer doch noch einen Weltmeistertitel?

Schrecksekunde am Abend

Heute Abend nach dem Wettbewerb wollten wir unseren „RB32“ für den morgigen Tag optimieren. Plötzlich ein Schock: Der Roboter dreht sich im Kreis, statt der Wand zu folgen. Zu Hause angekommen hiess es also, statt in den Pool zu hüpfen, nach Fehlern zu suchen. Sensoren testen, Boards überprüfen und die Motoren kontrollieren.
Um ein Uhr in der Nacht stellte sich heraus, dass einer der beiden Motoren nur noch die halbe Leistung brachte. Keine grosse Sache also, wir mussten nur die Motoren austauschen.
Jetzt, um 2 Uhr können wir uns endlich ins Bett legen.

Erster Rang nach dem ersten Tag

Das Team Helveticrobot kann sich an der Robotik-Weltmeisterschaft über einen grossen Erfolg freuen: Nach dem ersten Wettkampftag liegen wir in der Gesamtwertung unserer Kategorie auf dem ersten Rang.
Nach dem hervorragenden ersten Lauf gelang uns der zweite Lauf nicht mehr nach Wunsch. Unser Roboter „RB32“ übersah Opfer und kam kurz vor der Rampe ins Trudeln. Weil er die Rampe nicht gerade anfuhr, konnte er sie erst im zweiten Anlauf meistern. Insgesamt waren wir jedoch auch mit dem zweiten Lauf durchaus zufrieden. Für die morgigen Läufe bauten wir die Navigation noch einmal um.
Fazit nach drei Tagen Aufenthalt in Singapur: Reise gut überstanden, Unterkunft bei Freunden ist super, Ziele beim Wettbewerb übertroffen!

Perfekter erster Lauf gelungen!

Unglaublich! Wir haben im ersten zählenden Wettbewerbsdurchgang gleich die volle Punktzahl erreicht! 
Heute Morgen finden die ersten Wettkämpfe statt. Das hiess für uns, dass wir trotz der kurzen Nacht (wir sind gestern um 12 Uhr nach Hause gekommen) heute Morgen um acht in der Halle bereit zu stehen hatten. Schliesslich mussten wir noch einige Verbesserungen vornehmen. Nicht alles hat dann aber zum Schluss fehlerfrei geklappt, wir waren aufgeregt. Nun, dreissig Minuten später, sind wir überglücklich. 220 von 220 möglichen Punkten im ersten Durchgang hat vor uns kein anderes Team erreicht. Die Navigation klappte, unser Roboter hat alle Opfer erkannt, konnte den schwarzen Flächen ausweichen und meisterte die Rampe erfolgreich. 
Allerdings gibt es nach diesem „Lucky Punch“ noch längst keinen Grund, euphorisch zu werden. Die Navigation war längst nicht so sicher wie es schien, die Sensoren spuckten komische Werte aus und wir hatten mehrmals Glück, dass der Roboter nicht umkehrte und in die falsche Richtung weiterfuhr.
 Für uns heisst das: dranbleiben und weiter arbeiten.
Am Nachmittag gehts weiter mit dem nächsten Lauf…