Auch im Jahr 2024 wollen wir die nun beendete Saison resümieren. Der Roboterclub kann auf einen personellen Zuwachs und damit neuen Teamspirit zurückblicken. Wie üblich haben wir dieses Jahr einen neuen Roboter konstruiert und von Grund auf neu gebaut.

Wir präsentieren: Unseren Roboter Watney

Mechanik

Im Vergleich zum Vorjahr hat sich einiges geändert. Watney ist dieses Jahr zwar wieder mit einem Differentialantrieb ausgestattet, jedoch werden als Stützräder jetzt Kugelrollen statt Omniwheels benutzt.

Zu den Aufgaben dieser Saison zählen unter Anderem das Repositionieren von Pflanzen und das Drehen von Solarpanels. Watney ist auf der Vorderseite mit einem Förderband ausgestattet, das die Pflanzen aufnehmen und anschließend auf einem Karussel absetzen kann. Die Pflanzen sollen so im Roboter gelagert und in den entsprechenden Zonen wieder entladen werden. An der Seite befindet sich ein kleiner Arm, der mit Hilfe eines Servos ausgefahren werden kann. Wenn Watney mit ausgefahrenem Arm an den Solarpanels vorbeifährt, werden diese durch eine kleine “Flagge” am Arm gedreht.

Elektronik

Nach Ende der letzten Saison haben wir an Antoinette CAN Probleme behoben, indem wir einen verbesserten CAN Transceiver verbaut haben. Generell wurde der CAN Bus verbessert. Während bei Antoinette noch eine reine Baumstruktur für die Verkabelung benutzt wurde, wird bei Watney auch Daisychaining verwendet. Dies vereinfacht nicht nur die Verkabelung, sondern verbessert auch die Datenqualität. Hierfür haben wir einen Raspberry PI 5 mit einem speziell entwickelten CAN Hat ausgestattet. Dieser ist besonders kompakt und besitzt ein verbessertes Interface im Vergleich zu Antoinette. Weiterhin haben wir die Strommessung unserer Mikromotoren verbessert. Hierfür messen wir jetzt 3-phasig statt 2-phasig. Somit ist die Messung nicht nur genauer, sondern auch störungsunempfindlicher. Das alte Batterie Management System (BMS) haben wir mit einem separaten Board erweitert, dass die verbauten PIs direkt versorgen kann. Außerdem haben wir angefangen eine smarte Batterie zu entwickeln, die langfristig das BMS ersetzen kann. Die Kamera am Spielfeldrand zur Gegenererkennung wurde weiterentwickelt. Hier ist hauptsächlich nur noch die Kommunikation zu realisieren.

Software

In der letzten Saison wurde der Schritt auf ROS2 (Robot Operating System) zwar schon gewagt, aber erst in dieser Saison wurde die Umstellung vollständig realisiert. Der ROS2 Softwarestack bildet weiterhin die zentrale Steuereinheit des Roboters und ist für die Routenplanung, Sensorauswertung und Ausführung der Spielstrategie verantwortlich. Eine der bedeutendsten Neuerungen war die Implementierung eines LQR-Reglers für die Fahrsteuerung. Dieser Regler ermöglicht eine präzisere und stabilere Regelung des Roboters, was sich besonders in dynamischen Spielsituationen als vorteilhaft erwiesen hat. Zusätzlich wurde die Visualisierung während des Betriebs stark verbessert. So können z.B. Soll- und Ist-geschwindigkeit direkt graphisch angezeigt werden. Ein weiterer wichtiger Fortschritt war die Einführung neuer Motor- und Servotreiber. Somit konnte der kleine Arm kurzfristig implementiert werden. Trotz dieser umfangreichen Änderungen baut die aktuelle Softwarestruktur auf den Grundlagen der letzten Saison auf. Dies ermöglichte eine nahtlose Integration der neuen Komponenten und Funktionen, ohne die bewährten Systeme und Prozesse zu beeinträchtigen.

Simas

Erstmalig gab es dieses Jahr kleine schwarmartige Roboter, auch Simas (small independant mechanical actuator) genannt. Diese haben wenige einfache Aufgaben. Die Hauptaufgabe besteht darin, am Ende des Spiels in bestimmte Zonen zu fahren. Jedoch müssen auch hier Sicherheitsfunktionen wie ein Notaus und Gegnererkennung gegeben sein. Die Gegnererkennung wurde mit infrarot time-of-flight Sensoren gelöst. Während die Simas im deutschen Vorentscheid noch relativ primitiv mit einem Sensor ausgestattet waren, wurden für die finale Version jeweils 2 Sensoren verbaut. Gesteuert wurden die Simas mit einem Dev-board, das mithilfe des modm Frameworks programmiert wurde. Die DC Motoren zur Fortbewegung konnten direkt über das Dev-Board angeschlossen und betrieben werden. Damit die Simas zur richtigen Zeit losfahren, wird am Anfang jedes Spiels ein Starterpin gezogen, der oben im Sima steckt. Das Ziehen wird durch einen Endschalter erkannt. Die Anzahl der Simas ist nur durch die Größe des Startbereichs limitiert, wir haben 2 gebaut.

Wettbewerbe

Der Roboterclub hat dieses Jahr an dem Wettbewerb in Deutschland mit 15 und dem Finale in Frankreich mit 11 Mitgliedern teilgenommen.

Vorentscheid Deutschland

Am 20. und 21. April hat der Roboterclub am deutschen Vorentscheid in Gießen teilgenommen, welcher von dem Studententeam M.A.M.U.T. Robotics organisiert wurde. Dieses Jahr wurde unser Equipment das erste Mal mit einem Transporter gefahren, wodurch die anderen Mitglieder umweltfreundlicher per Zug anreisen konnten. Am Freitag vor dem Wettbewerb wurde bereits angereist, um weiter am Roboter arbeiten zu können. Leider war der Roboter Watney noch nicht soweit, dass wir mit ihm in Gießen antreten konnten. Daher musste der Roboter Antoinette der letzten Saison noch einmal genutzt werden. Während des Wettbewerbs haben wir die Positionsregelung weiter optimiert und zusätzlich das Ausfahren der Flagge mittels Servomotor implementiert. Die Lichtverhältnisse vorort interferierten so stark mit unseren Baken, dass wir diese durch einen mechanischen Sonnenschutz abschirmen mussten. Unseren Anstrengungen und Optimierungen war es zu verdanken, dass wir uns in der Finalrunde am Sonntag mit dem dritten Platz für das Finale in Frankreich qualifizieren konnten. Dies war nur duch den besonderen Einsatz vieler Teammitglieder möglich, die während des Wettbewerbs unzählige Stunden investiert haben.

Internationales Finale Frankreich

Vom 17. bis 20. Mai fand das Eurobotfinale in La Roche-sur-Yon statt. Am ersten der 5 Qualifizierungsspiele konnten wir leider nicht teilnehmen, da es Probleme bei der Homologation gab. Außerdem hatten wir bei einem Match Probleme mit einem Gegner, der 4 LiDAR Sensoren benutzt hat. Diese habe so mit unseren Baken interferiert, dass Antoinette nicht ihre Position bestimmen konnte und somit nicht losgefahren ist. In den verbleibenden 3 Runden konnten wir nicht genügend Punkte erreichen, um uns für das Finale zu qualifizieren. Am Ende hat es leider nur für Platz 19 von 26 gereicht. Allerdings gab es auch positive Aspekte. Wir wurden von 2 ehemaligen RCA Mitgliedern überrascht, die in Frankreich Urlaub gemacht haben und uns spontan während des Wettbewerbs besucht haben. Wir konnten weiterhin vielen Teams mit kleineren Bauteilen aushelfen. Außerdem konnten unsere Mitglieder am Ende noch einen 3. Sima bauen und homologieren. Den Abschluss des Wettbewerbs bildete ein Besuch an der Atlantikküste, wo wir Strand und Meer genießen konnten. Unsere Simas und ein befreundetes Maskottchen haben uns dabei begleitet.

Alles in allem war die Saison ein Erfolg. Wir konnten mit einem weitgehend neuen Team, einen komplett neuen Roboter in kurzer Zeit bauen, der an einem Wettbewerb partizipieren konnte. Dabei haben wir endlich den Umstieg auf ROS2 absolvieren können. Hinzu hat das Team sehr viel gelernt und bereits viele neue Ideen für Verbesserungen entwickelt. Und natürlich am wichtigsten, alle hatten sehr viel Spaß dabei!