Die TURAG beim Eurobot 2011 - Roboter Scrat - Bericht, Fotos, Videos

Hi!

(Wer nicht so viel lesen möchte: >Video<)

Der Eurobot 2011 ist nun schon eine Weile vorbei - Zeit für einen Bericht.

Der Eurobot-Wettbewerb
...ist ein jährlich stattfindender internationaler Roboter-Wettbewerb für Schüler und Studenten.
Die Randbedingungen bleiben jedes Jahr gleich. Ein Spiel dauert 90 Sekunden, es spielen zwei Roboter gegeneinander und das Spielfeld ist 3m x 2,1m groß.
Das diesjährige Thema hieß "Chess'up!".
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Es ist ein schachähnliches Spiel. Bauern, Könige und Damen werden dabei durch Zylinder verkörper. Das Spielfeld ist schachbrettartig aufgebaut. Die blauen und roten Felder sind die Punktezonen der beiden Roboter. Ziel des Spiels ist es, nach 90 Sekunden möglichst viele Figuren auf den eigenen Feldern stehen zu haben. Zusätzlich war es möglich bis zu zwei Bauern und einen König bzw. eine Dame zu einem Turm zusammen zu setzen.
>Regelwerk<

Die TU Dresden Robotik ArbeitsGruppe
2003 gegründete studentische AG an der TU Dresden mit dem Ziel zukünftigen Ingenieuren zu ermöglichen, neben dem Studium praktisch tätig zu sein. Wir sind ca. 15 Studenten verschiedener Studienrichtungen, hauptsächlich Mechatronik und Elektrotechnik. 2011 war unsere sechste Teilnahme am Eurobot.

Roboter Scrat
Da genauso flink und mit zwei Armen wie das bekannte Säbelzahneichhörnchen. :)

Entwurf
Nachdem die Regeln Ende September 2010 erschienen sind, ging es daran ein Konzept zu finden
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und ein CAD-Modell zu erstellen
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Parallel dazu wurde angefangen in einer einfachen Simulation in Player/Stage/Gazebo verschiedene Taktiken zu testen.
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Zusammenbau
Als die ersten Teile fertig waren, ging es an den Zusammenbau.
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Nebenbei wurde natürlich fleißig Software geschrieben und zum Teil auf älteren Robotern getestet.

Erster Test beim Wettbewerb in Prag
Nachdem Scrat grade so fertig war, haben wir Anfang Mai 2011 am tschechischen Ausscheid in Prag teilgenommen.
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Das war eine super Sache, da wir somit eine frühe harte Deadline hatten und unter Wettbewerbsbedingungen testen konnten. Trotz Probleme in der Elektronik und noch einer Menge Software-Bugs konnten wird den dritten Platz erlangen.
Danach hatten wir noch knapp drei Wochen Zeit um Fehler zu beheben, Geschwindigkeiten zu erhöhen und neue Features zu implementieren. Aufgrund der Erfahrungen wurden Sensoren verrückt und zusätzlich noch ein Taster und zwei Laserdistanzsensoren eingebaut.

Deutsche nationale Qualifikation in Ludwigshafen
Ende Mai 2011 war es dann so weit und es galt einen der ersten drei Plätze zu erlangen, um sich für die Weltmeisterschaft zu qualifizieren.
Scrat arbeitete beinahe fehlerfrei und wir konnten uns nach 6 Vorrunden mit 1630 Punkten (2ter: RCA mit 1010, 3ter Green Birds mit 600) an die Spitze setzten. Im Halbfinale gewannen wir 190:30 und in den beiden Finalspielen 180:10 und 210:0, hatten somit als einziges Team alles Spiele gewonnen und erlangten somit den Titel Deutscher Meister.
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Die nächsten 4 Wochen haben wir genutzt um das höchstmögliche an Geschwindigkeit herauszukitzeln, unzählige Testspiele zu machen um Fehler zu finden aber auch um weitere Features zu implementieren.

Weltmeisterschaft in Astrakhan/Russland
Scrat wurde in seine extra angefertigte Kiste verpackt und dann ging es Ende Juni mit dem Mietwagen nach Berlin, von dort mit dem Flugzeug nach Moskau und weiter nach Astrakhan. So sieht ein Roboter im Röntgengerät aus ;)
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Mindestens 4 Stunden am Zoll sollte man in Russland schon mit einplanen :eek: Ein Koffer ging auch temporär verloren - zum Glück war dort kein wichtiges Equipment wie Akkus, Ladegeräte oder Programmierkabel drin.

Die Weltmeisterschaft war sehr gut organisiert. Die Spielplatten waren leider weniger gut. Es gab große Lücken zwischen den Plattenteilen, aber viel schlimmer war die Durchbiegung von bis zu 4cm auf 1m!
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Dadurch hatten wir große Probleme die Steine mit unserem Laserscanner zu erkennen - einmal hat er in den Boden geschaut, einmal über die Steine hinweg. Da wir so gut wie das einzige Team waren, was das gesamte Spielfeld überblicken konnte, standen wir mit dem Plattenproblem auch alleine da. Die Russen waren unkooperativ und haben uns anfangs sogar verboten die Platten zu verbessern. (2 zusätzliche Stützen in der Mitte haben das Problem dann weitgehend gelöst.)

Trotz der Widrigkeiten lagen wir nach den 5 Vorrunden mit 1360 Punkten vorn (2ter: RoboRacingTeam mit 1200, 3ter: RCVA mit 1060). Wir hatten als einziges Team alle Spiele gewonnen. In der dritten Vorrunden konnten wir gegen ClubElek mit 340:20 Punkten das beste Ergebnis aller Eurobot-Spiele erlangen.

Bereinigt man die Liste nach den Vorrunden um die Siegpunkte und subtrahiert die vom jeweiligen Gegner erzielten Punkte, dann ergibt sich folgende Tabelle (Auszug)

Team	Differenzpunkte
TURAG	+1010
RoboRacingTeam	+550
RCVA	+530
RRT	+280
UNICT Team	+202

...und zeigt deutlich, wie gut unser Roboter Scrat während der Spiele gegnerische in eigene Punkte verwandeln kann!

Bis zum Halbfinale lief alles wunderbar - dort mussten wie uns dann leider dem späteren Weltmeister RRT aus Österreich geschlagen geben. Eine unglückliche Verkettung von Ereignissen führte zu dem Ergebnis und seit dem deutschen Ausscheid zu unserem einzigen verlorenem Spiel. Das kleine Finale konnten wir gewinnen und erlangten somit den dritten Platz bei der Weltmeisterschaft.
(Aller Ergebnisse: unter www.eurobot2011.ru )

Nach der Siegerehrung wurde Scrat umlagert und wir konnten viele Fragen beantworten.
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Videos
Präsentationsvideo:
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(Klick aufs Bild startet. Nicht vergessen auf 1080p umzuschalten ;) )

Zwei Videos von kompletten Spielen:
http://www.youtube.com/watch?v=jHFPKby9bHk&hd=1
http://www.youtube.com/watch?v=wFV9UbYCHIM&hd=1

Erstaunlicher Weise hat sich die Antriebsregelung von ~1,5 Kg zusätzlichem Gewicht und einer großen Verschiebung des Schwerpunktes nicht beeinflussen lassen :)
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Danke an PICture für das Sponsern der Displays!


Links zu Vorstellungen früherer Roboter hier im Forum:
Eurobot 2008 - Packman
Eurobot 2009 - Elefant


Fragen beantworte ich natürlich gern. :)


Gruß, Markus

www.turag.de

300 Hits und keine Fragen oder Anmerkungen? Dann hab ich den Artikel scheinbar informativ genug geschrieben ;)

Hallo ähM_Key,

meinen Respekt erstmal für den gelungenen Roboter und meinen herzlichen Glückwunsch zum 3.Platz.
Ich kenne aus eigener Erfahrung, welchen Streß, aber auch welche Befriedigung eine Teilnahme mit so einem Erfolg bringt.
Auf dem Gruppenfote, welcher von denen bist du?
Das Problem mit den Spielplatten ist wirklich eine Sauerei, daß man den bösen deutschen die Reparatur des Spielfeldes verbietet liegt wohl in der Natur der Mernschen dort.
Mittlerweile sind die privaten Veranstaltungen in D gar nicht mehr vertreten, und auf den großen scheinen nur noch Uni-Teams mitzumachen.
Macht ihr nächstes Jahr wieder mit?

Die geringe Anzahl der Frage/Antworten hängt wohl mit der Kompliziertheit eures Roboters zusammen.
Nicht jeder hier kann sich auch mit eurem Budget und Mannschaftsstärke vergleichen.

Es wäre schön, wenn du hier oder auf eurer Homepage noch ein paar Daten zum Roboter schreiben könntest.
Auf dem Poster auf der Webseite steht der Fokus ja eher auf Marketing.
Der interessierte Bastler kann darauf wenig informatives erkennen.
Sicher wäre es auch ganz interessant, mal die Organisation zu kennen.
Gibt es in euren Teams einen Leitfaden, wie solche Projekte gemanagt werden?
Wie werden die einzelnen Aufgaben ermittelt und verteilt?

Mich persönlich hat es gefreut, daß du etwas zum Umfeld geschrieben hast, Transportkoffer, Landkarte und Bild vom Röntgengerät sind ja Dinge, die sonst immer in solchen Berichten untergehen. Ein Bild vom eurer Werkstatt wäre bestimmt auch ganz lustig ;)

Gruß, Michael

Danke dir.

Im unteren im Bild der 2te von rechts ;)

Ja, die TURAG wird wahrscheinlich wieder mitmachen. Ich nicht, da ich inzwischen arbeite :)

Zitat:

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Zitat von Michael

Es wäre schön, wenn du hier oder auf eurer Homepage noch ein paar Daten zum Roboter schreiben könntest. Auf dem Poster auf der Webseite steht der Fokus ja eher auf Marketing. Der interessierte Bastler kann darauf wenig informatives erkennen.

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Ein paar Eckdaten sind ja schon drauf...vielleicht können wir es anders rum machen und du sagst was dich interessiert!?
Auf die Schnelle ist vl. schonmal die Systemarchitektur der Elektronik interessant. Da stehen auch ein paar der verwendeten Komponenten drin (Servotypen, Controller, ...).

Zitat:

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Zitat von Michael

Sicher wäre es auch ganz interessant, mal die Organisation zu kennen. Gibt es in euren Teams einen Leitfaden, wie solche Projekte gemanagt werden? Wie werden die einzelnen Aufgaben ermittelt und verteilt?

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Wenn die Regeln erschienen sind treffen wir uns (http://h3.abload.de/img/imag0055lciw.jpg) und arbeiten Konzepte aus. Dann werden verschiedene Module festgelegt, die entweder übernommen (und ggf. verbessert) oder neu entwickelt werden müssen. Diese werden dann auf die personellen Ressourcen aufgeteilt. Es gibt Spezialisten für z.B. Elektronik, CAD oder einzelne bestehende Systeme - Programmierung macht jeder. Wenn heilwegs absehbar wird ein Gandt-Diagramm mit Meilensteinen erstellt. Eine krasse Hierarchie gibt es nicht, aber einer sollte den Überblick behalten und etwas Projektleitung machen. Ansonsten muss man flexibel auf auftretende Probleme reagieren können und natürlich extrem engagiert an die Sachen rangehen.

Ich glaube bei den Vorstellungen früherer Roboter sind ein paar wenige Fotos dabei wo im Hintergrund eine unserer Werkstätten bzw. unser Raum zu sehen sind. Der ist doch immer so unaufgeräumt, da macht man keine Fotos :D


Gruß, Markus

Hallo Markus,

Zitat:

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Ja, die TURAG wird wahrscheinlich wieder mitmachen. Ich nicht, da ich inzwischen arbeite

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ist für dich damit das Thema Roboter erledigt?
Ich beobachte halt immer das gleiche Schema.
Die Leute engagieren sich bis zum Ende der Ausbildung und dann lassen sie alles fallen.

Zitat:

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vielleicht können wir es anders rum machen und du sagst was dich am interessiert!?

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natürlich, so geht es auch ;)
Ich versuche mal, ein paar spontane Fragen zu formulieren:
Nach welchen Kriterien wurden Motoren/Getriebe gewählt? Welche waren es am Ende?
Wie wird das Vakuum erzeugt, ist das eine Industrielösung oder eine Eigenentwicklung?
Mit welchen Hilfsmitteln/Programmen wurden Mechanik und Elektronik erstellt?
Warum ist der Roboter 13(!)kg schwer?
Wieviel hat Scrat an Material gekostet und wieviele Arbeitsstunden sind drin?
Wie funktioniert das Bakensystem?
Welches Akkusystem/Energiemanagement wird verwendet und warum?
Nach welchem Algorithmus ist das Fahrprogramm aufgebaut, welche Software-Strategie führt zum Erfolg? Der Roboter fährt ja nicht zufällig rum.
Gab es besondere Hürden/Probleme bei der Programmentwicklung?
Gibt es ein paar Tips, was man bei großen Roboterveranstaltungen (nicht) machen sollte?
Gab es Rückschläge/Änderungen am Konzept während der Entwicklung?
Benutzt ihr fertige Komponenten aus vergangenen Projekten (oder von dritten) und welchen Anteil am Erfolg haben diese?
Da du ja nun im Arbeitsleben stehst: Welchen Einfluß/Nutzen hatte das Projekt auf deinen jetzigen Job, hat es sich gelohnt?
Darf man fragen, welchen Job bei welcher Firma du nun hast?
Sind die Projekte dort mit diesem hier vergleichbar?

Ich hoffe, ich ziehe den Thread damit nicht in die Länge, manche Fragen sind auch recht speziell.
Danke für deine Antworten ;)

Gruß, Michael

Hi!

Zitat:

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Zitat von Michael

ist für dich damit das Thema Roboter erledigt?
[...]
Da du ja nun im Arbeitsleben stehst: Welchen Einfluß/Nutzen hatte das Projekt auf deinen jetzigen Job, hat es sich gelohnt?

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Nein, ganz im Gegenteil - ich arbeite weiter in der mobilen Robotik - bekomme nur jetzt Geld dafür :D
Die freiwillige Arbeit neben dem Studium hat sich auf jeden Fall gelohnt. Dank meiner Erfahrung konnte ich direkt als Projektleiter einsteigen.

Zitat:

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Zitat von Michael

Nach welchen Kriterien wurden Motoren/Getriebe gewählt? Welche waren es am Ende?

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Als Antriebsmotoren kommen 2 Maxon RE 30 mit je 60W und Keramik-Planeten-Getriebe 1:14 zum Einsatz. Die bauen wir schon seit mehreren Jahren ein und dieses Jahr hat sich gezeigt, dass sie sehr gut ausgelegt sind.
(Wir bleiben ein Stück unter der Leerlaufdrehzahl und knapp unter 100% PWM.)

Zitat:

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Zitat von Michael

Wie wird das Vakuum erzeugt, ist das eine Industrielösung oder eine Eigenentwicklung?

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Industrielösung: 4x KNF NMP 015 M

Zitat:

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Zitat von Michael

Mit welchen Hilfsmitteln/Programmen wurden Mechanik und Elektronik erstellt?

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CAD: SolidWorks
Layout: Eagel

Zitat:

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Zitat von Michael

Warum ist der Roboter 13(!)kg schwer?

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Dabei haben wir schon überall versucht Gewicht einzusparen...
Am meisten wiegen die Motoren, Servos und Akkus. Natürlich soll das ganze stabil sein, also kommen noch paar Alu-Platten/Streben und die Edelstahl-Außenverkleidung dazu. Die Elektronik mit Verkabelung ist auch nicht zu unterschätzen.

Zitat:

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Zitat von Michael

Wieviel hat Scrat an Material gekostet und wieviele Arbeitsstunden sind drin?

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Viele Komponenten sind gesponsert, da wissen wir die Preise garnicht. Die Kosten für die Werkstätten sind uns auch nicht bekannt. Hm, und die Arbeitsstunden von uns (also ohne die der Werkstätten) schätze ich mal auf 7500+-2500.

Zitat:

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Zitat von Michael

Wie funktioniert das Bakensystem?

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Es gibt 2 Ultraschallsender, die abwechselnd senden und am Spielfeldrand 3 Empfänger. Alle kommunizieren über Funk und über die Laufzeitmessung können die Positionen der Sender bestimmt werden. Zu Beginn wird die Schallgeschwindigkeit kalibriert.

Zitat:

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Zitat von Michael

Welches Akkusystem/Energiemanagement wird verwendet und warum?

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3x 7.2V NiMh 4500mA Akkus, davon 1x für die Elektronik und 2x in Reihe für die Motoren, Servos und Pumpen.
Wir haben 13 Akkupacks, die über eine Einschubsystem einfach ausgetauscht werden können.
Die Akkus sind recht robust und Gewicht und Größe war bisher auch ok. Die Ströme die sie liefern können werden langsam knapp..

Zitat:

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Zitat von Michael

Nach welchem Algorithmus ist das Fahrprogramm aufgebaut, welche Software-Strategie führt zum Erfolg? Der Roboter fährt ja nicht zufällig rum.

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Zur Pfadplanung kommt im Kern der A*-Algo zum Einsatz. Die Pfadpunkte werden optimiert. Drumherum gibt es verschieden Extrasachen wie Reflektion am Gegner oder an Hindernissen. Die Software läuft 1:1 auch in einer Simulationsumgebung in Matlab und kann somit entwickelt und getestet werden.

Auf einem höheren Level gibt es eine Statemachine, die die Entscheidungsfindung realisiert (~4000 Zeilen Code). Die erkannten Spielsteine werden sich alle gemerkt und die Felder je nach Spielsituation gewichtet angefahren. Die Gegnerposition wird dabei mit einbezogen.

Zitat:

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Zitat von Michael

Gab es besondere Hürden/Probleme bei der Programmentwicklung?

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Dieses Jahr nicht so sehr. Die Software ist modular aufgebaut und in verschiedenen Ausbaustufen gewachsen. So ist z.B. das oben genannte Speichern aller Steine erst später dazugekommen. Bei der Auswertung des Laserscanners wurde zum Ende hin noch eine Geschwindigkeitskompensation implementiert, damit auch im Fahren gemessen werden kann (und die Scans nicht verzerrt sind).

Zitat:

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Zitat von Michael

Gibt es ein paar Tips, was man bei großen Roboterveranstaltungen (nicht) machen sollte?

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Sich übernehmen, komplexe Systeme verwenden, nicht fertig werden.
KISS!

Zitat:

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Zitat von Michael

Gab es Rückschläge/Änderungen am Konzept während der Entwicklung?

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Die Präzision des Laserscanners im Nahbereich war ungenügend. Glücklicherweise war noch Platz für 2 zusätzliche Laserdistanzsensoren. Beim Wettbewerb in Prag hat sich ein provisorisch aufgelöteter Regler verabschiedet.

Zitat:

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Zitat von Michael

Benutzt ihr fertige Komponenten aus vergangenen Projekten (oder von dritten) und welchen Anteil am Erfolg haben diese?

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Ja, z.B. das Bakensystem oder den Laserscanner. Ansonsten bleiben die Roboter zusammengebaut und funktionsfähig. Von dritten nutzen wir eigentlich nichts. (Außer die Industriekomponenten)

Ich hoffe ich konnte es grob umreißen. Wenn noch Detailfragen sind (auch von anderen) immer her damit :)

Gruß, Markus

Hallo Markus,

Vielen Dank für die ausführlichen Informationen.
Die eine oder andere Frage hätte ich sicher noch, aber das ist besser bei einem Bier oder einer zukünftigen Roboterveranstaltung aufgehoben ;)

Gruß, Michael

Ich wollte nur mal kurz meinen Respekt ausdrücken für das Projekt. Scheint ja wirklich ein toller Roboter geworden zu sein ;-)

Glückwunsch auch von mir! So ein Wettbewerb ist immer eine super Möglichkeit die Praxistauglichkeit der eigenen Entwicklungen zu testen. Im Labor bzw. in der Simulation klappt immer alles, wenns darauf ankommt wurde aber z.B. vergessen den Akku zu laden... (alles schon gesehen, komme grad von der IMAV2011...)