Endlich ist es soweit! Am vergangenen Samstag, 18. September 2021, wurden die Regeln für die kommende Eurobot-Saison veröffentlicht. Dieses Mal werden unsere Bots die Ruinen antiker Roboterzivilisationen erkunden. Bei den Ausgrabungen erwarten sie geheime Schätze und heilige Statuen.
Sobald die finalen Regeln veröffentlicht wurden (voraussichtlich am 17. Oktober 2021), berichten wir detailliert über die bevorstehenden Herausforderungen!
Unsere bisherige Spannungsversorgung für 12V, 6V und 5V beruht auf integrierten Schaltreglermodulen, die mit KFZ-Sicherungen abgesichert sind. Dieses System verbraucht relativ viel Platz, ist relativ unflexibel was verschiedene Spannungen angeht und in seiner Leistung durch die verwendeten Schaltreglermodule begrenzt.
Es gilt zu untersuchen, ob eine digitale Spannungs-Regelung und Überwachung auf Basis eines STM32(G4) diese Nachteile beseitigen kann.
Hier ein Video ST, das zu unserem Anwendungsfall passt:
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Herzlich willkommen, liebe Ersties!
Auch dieses Jahr haben wir wieder die Ersties der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik zum Skill-Sharing-Day eingeladen. Im Workshop haben die Studienanfängerinnen und Studienanfänger die Grundlagen der Regelungstechnik kennengelernt und Lego EV3 Roboter programmiert.
Das Ergebnis des Skill-Sharing-Days:
Der Roboter erkennt mittels Infrarotsensor Hindernisse und vermeidet so Kollisionen. Dazu stoppt er die Bewegung, dreht um und setzt die Linienverfolgung fort.
Konstruktion einer möglichst kompakten gefederten Kugelrolle.
Unsere Roboter verfügen über zwei Antriebsräder und stützen sich zusätzlich auf Kugelrollen [1] ab. Für größere Aktoren in der Nähe des Bodens sind diese Rollen oft zu sperrig. Kompakte und in sich gefederte Kugeln sind verfügbar [2] aber bisher noch nicht getestet. Wichtig ist, dass die Kugelrolle trotz kompakter Bauform nicht zu klein wird, um Unebenheiten im Boden ausreichend ausgleichen zu können. Die Steifigkeit der Federung solle möglichst einfach anpassbar sein, damit je nach Fahrverhalten des Roboters nachjustiert werden kann.
Ziel dieses Projekts ist der Aufbau einer kompakten Kugelrollen-Baugruppe mit Federung und einfacher Schnittstelle zur Montage im Roboter.
[1] https://www.maedler.de/product/1643/1629/468/kugelrollen-310-320-mit-befestigungselement
[2] https://www.halder.com/gb/Products/Standard-Parts/Machine-and-Fixture-Elements/Spring-Plungers/Spring-Plungers-with-moveable-ball-and-internal-hexagon
Neuaufbau unseres alten 3D-Druckers als „mobiler“ Drucker
Unser alter 3D-Drucker Flashforge Creator Klon [1] ist seit mehreren Jahren aus dem aktiven Dienst entlassen. Da er sich dank seiner Bauform perfekt zwischen anderen Kisten verstauen lässt, wäre es aber gut ihn als „Reisedrucker“ für Wettbewerbe wieder einsatzbereit zu machen. Dazu müsste die Hardware gewartet und nach Bedarf teilweise erneuert werden. Auch softwareseitig sollte nach neuen Optionen für die stark veraltete Firmware geschaut werden, um den Workflow zu vereinfachen [2]. Zusätzliche hilfreiche Modifikationen sind denkbar und erwünscht. Ein ideales Einsteiger- und Bastelprojekt.
[1] https://flashforge-germany.com/de/product_info.php?info=p7_flashforge-creator-pro.html
[2] https://reprap.org/wiki/List_of_Firmware
Umsetzen eines Tools zur automatischen Odometriekalibrierung.
Unsere Roboter orientieren sich auf dem Spielfeld unter anderem mit Hilfe einer Odometrie. Diese besteht aus zwei mitlaufenden Rädern, die die zurückgelegte Distanz messen und so eine Positionsbestimmung ermöglichen. Damit die Berechnung der Pose möglichst genau ist, müssen die exakten geometrischen Parameter des Messsystems kalibriert werden [1]. Bisher wurde dieser Prozess manuell druchgeführt.
Inzwischen sind wir in bestitz einer Cognex -Kamera [2], die über weitreichende Funktionen zur Objekterkennung und Positionsbestimmung verfügt. Ziel ist es mit dieser Kamera ein automatisches Messsystem aufzubauen und den Kalibrierungsprozess so weit wie möglich zu automatisieren.
[1] http://www.cs.cmu.edu/~motionplanning/papers/sbp_papers/kalman/chong_accurate_odometry_error.pdf
[2] https://www.cognex.com/products/machine-vision/2d-machine-vision-systems/in-sight-7000-series/specifications
Aufbau eines Geräts zur drahtlosen Konfiguration des Roboters.
Vor den Wettbewerbsspielen und beim Testen müssen an den Robotern verschiedenste Einstellungen vorgenommen werden. Dafür verfügen unsere Bots über ein Userinterface (UI) mit Display und Bedienelementen. Um im Roboter Platz zu sparen und die Bedienung zu vereinfachen, soll dieses integrierte Interface auf die nötigsten Grundfunktionen reduziert werden und stattdessen ein externes Gerät zum Bedienen des Roboters zum Einsatz kommen. Die Kommunikation [1] mit den Robotern soll drahtlos erfolgen. Zur Sicherheit wäre die zusätzliche Option eines kabelgebundenen Betriebs wünschenswert. Das externe Gerät kann selbst aufgebaut oder die UI-Funktion als Anwendung auf einem fertigen Gerät (z.B. Tablet) umgesetzt werden..
Es soll ein System zum Lokalisieren von ArUco Markern aufgebaut werden.
In den neusten Eurobotregeln wurde ein neues System zur Objekterkennung eingeführt: ArUco Marker [1]. Diese sollen auch in Zukunft vermehrt auf dem Spielfeld und an Handlingelementen zum Ensatz kommen. Daher soll ein wiederverwendbares System zum Erkennen und zur Positionserfassung dieser Marker implementiert werden. Im Roboter kann dazu einen Webcam an den Hauptrechner angeschlossen werden, deren Bilder in einem ROS-Node [2] ausgewertet werden sollen.
Es ist nach Regelwerk außerdem zulässig ein zusätzliches Erkennungssystem über dem Spielfeld zu montieren. Dafür müsste ein Haltesystem konstruiert und geeignete Hardware zur Bildverarbeitung und Kommunikation (z.B. RapsberryPi) ausgewählt werden.
[1] https://docs.opencv.org/trunk/d5/dae/tutorial_aruco_detection.html
[2] http://wiki.ros.org/aruco
Nach dem wir seit letztem Herbst eine neue Platine für die Antriebsregelung und Lokalisierung unserer Roboter entwickelt und bereits mit einem Prototypen getestet haben, konnten wir eine zweite Version mit einigen Verbesserungen fertigen. Das Institut für Aufbau und Verbindungstechnik der TU Dresden ermöglichte uns dafür die Nutzung eines Reinraums. Durch die Beta LAYOUT GmbH wurden wir mit einer hochwertigen Grundlage, den eigenentwickelten PCBs unterstützt.
Zunächst wurde Lötpaste auf die Pads mit den mitgelieferten Schablonen aufgetragen.
Nach der optischen Kontrolle des Pastenauftrags konnte direkt zum Platzieren der Komponenten durch einen manuellen Bestückungsautomaten übergegangen werden. Wegen einer Vielzahl kleiner passiver Komponenten nahm dies die meiste Zeit in Anspruch. Durch Würth Elektronik wurden wir dafür mit zahlreichen Kondensatoren, Widerständen, Spannungsreglern und Dioden unterstützt.
Die Platinen konnten nun in den Reflow-Ofen, den sie in den drei Zonen durchlaufen haben. Dabei wurde die Paste in der dritten und damit letzten Reflow-Zone bei über 200 Grad Celsius aufgeschmolzen.
Das Ergebnis der abschließenden optische Kontrolle unter dem Mikroskop war zufriedenstellend. Eine kritische Komponente, der STM32H7-Mikrocontroller, war korrekt montiert. Es kam allerdings zur Brückenbildung zwischen einigen benachbarten Pads, so dass dort noch manuell nachbearbeitet werden muss.
Wir finden das Ergebnis kann sich sehen lassen. In diesem Zusammenhang möchten wir unseren Unterstützern danken, die uns durch Komponenten und Werkzeugen dieses Projekt ermöglicht haben.
Habt ihr euch schon einmal über die Mobilität der Zukunft Gedanken gemacht? Die Mitarbeiter der FDTech GmbH tun das jeden Tag. Wir freuen uns daher sehr, am 19. März 2020 im Rahmen einer Exkursion zu FDTech in Chemnitz auch einmal hinter die Kulissen schauen zu dürfen.
Falls Du Interesse haben solltest, uns zu begleiten, dann melde Dich einfach bei uns!
