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Team 01
Aufgabenstellung
Unser Roboter (R2) namens π-TA steht, während eines permanent steigenden Hochwassers auf dem Dach eines Industriegebäudes und muss in spätestens drei Minuten am Treffpunkt sein, da sonst das Wasser so hochsteigt, dass die Elektronik des Roboters zerstört wird. Am Treffpunkt kann der Roboter dann mit einem Boot abgeholt und gerettet werden. Sein Freund (R1) steht auf einem zweiten Dach und kämpft mit demselben Problem. Zwischen den beiden Gebäuden befinden sich zwei Stahlträgerwände, die für einen Roboter zu weit auseinanderliegen. Wenn die beiden Roboter aber zusammenarbeiten, ist es möglich den Treffpunkt, über diese Stahlträgerwände, gemeinsam zu erreichen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Roboter die Rohre, welche auf den Dächern herumliegen und mit Mikrocodes, die die Länge des Rohres enthalten, ausgestattet sind, nutzen. Wenn sie die richtigen zwei Rohre zusammenstecken, könnten sie eine Brücke quer über die Dächer bauen.
Roboter
Beschreibung
Unser Roboter hat ein simples und funktionsbezogenes Design. Er besteht aus einer Grundplatte, an welcher das Fahrwerk angebracht ist, und aus einer Deckplatte, auf der die gesamte Greifvorrichtung montiert ist.
Zwischen den beiden Platten befindet sich die Elektronik mit dem PCB und dem Akku.
Funktionsweise
Der Roboter π-TA startet auf dem Gebäude 2. Vor dem Start wird der Roboter mittels einer Schablone in Startposition gebracht. Die Schablone garantiert, dass es keine Abweichungen durch unsaubere Positionierung gibt.
Im ersten Schritt wartet π-TA auf ein Signal des Partnerroboters, welches der drei Rohre benötigt wird. Das erforderliche Rohr wird dann mit dem Greifer aus dem Rohrlager entnommen.
Im nächsten Schritt fährt π-TA zur Stütze 2 und richtet das Rohr zum Gegenrohr des Partnerroboters aus.
Wenn sich die Roboter gegeneinander ausgerichtet haben werden die zwei Rohre miteinander verbunden.
Nachdem die Rohre verbunden worden sind, werden sie auf die dafür vorgesehenen Stützen herabgelassen. Im nächsten Schritt wird der Roboter minimal vom Tisch angehoben, damit er sich dann auf dem Rohr fortbewegen kann. Beide Roboter treffen sich in der Mitte der beiden Tische und verbinden sich miteinander.
Im nächsten Schritt lassen sie sich auf die darunterliegenden Stahlträgerwände herab und lösen sich von den Rohren.
Zum Schluss rollen sie gemeinsam auf den Stahlträgerwänden zum Treffpunkt.
Teilfunktionen
Greifer
Der Greifer hat mehrere Aufgaben:
Mit ihm werden die drei Rohre auf dem Dach 2 gescannt, um so das passende Gegenstück zum Partnerteam zu finden. Dazu befindet sich auf dem Greifer eine Kamera.
Wenn das richtige Rohr gefunden wurde, wird es durch den schwenkbaren Arm im Greifer fixiert.
Zur Fortbewegung auf dem Rohr besitzt der Greifer mehrere Rollen, von denen eine angetrieben ist.
Arm
Der Arm hat die Funktion den Greifer zu neigen. Dadurch können die schräg gelagerten Rohre aus dem Rohrlager entnommen werden und horizontal ausgerichtet werden, um sie auf der Stütze 2 zu positionieren.
Scherentisch
Eingefahren
Ausgefahren
Mit dem Scherentisch kann der gesamte Arm mit Greifer bis zu 24 mm angehoben werden. Dies wird benötigt, um das Rohr anzuheben und auf der Stütze 2 zu positionieren. Ausserdem muss sich der Roboter auf die Stahlträgerwände herablassen können.
Fahrwerk
Mit den Raupen kann sich der Roboter auf dem Spielfeld fortbewegen. Sie können einzeln angesteuert werden um den Roboter zu drehen.
Magnetplatte
Die Magnetplatte hat die Aufgabe unseren Roboter mit dem Roboter des Partnerteams zu verbinden, dazu befinden sich auf der Magnetplatte drei Magnete.
Rohrverbindung
Die Rohrverbindungen werden benötigt, um die zwei einzelnen Rohre der beiden Roboter miteinander zu verbinden. An den Enden der Rohrverbindungen befinden sich Magnete, die die Rohre nach dem Verbinden zusammenhalten.
PCB
Das PCB (Printed Circuit Board) ist das Herz unseres Roboters. Es beinhaltet die elektronischen Schaltungen mit Sensoren, Motoren, LEDs und allen weiteren Schaltungen. Auf dem PCB befindet sich auch das Microzed Board, mit ihm wird das PCB gesteuert.
Paspberry-Pi
Das Raspberry-Pi hat die Aufgabe den Mikrocode, welcher zur Erkennung der Rohre benutzt wird, auszulesen. Dazu ist eine Kamera auf dem Greifer befestigt.
Motoren
Der Roboter wird von insgesamt sieben Faulhaber Motoren betrieben. Sie sorgen dafür, das π-TA seine Aufgaben erfüllen kann. Zwei Motoren sind für die Fortbewegung auf dem Gebäude zuständig und die restlichen fünf für die Funktionen der Greifvorrichtung.
Stromversorgung
Für die Stromversorgung des Roboters π-TA sorgt ein 12V Akku. Über einen Startschalter kann der Roboter ein- und ausgeschalten werden.
Erfahrungen
Mit einem leeren Wissenskoffer startete das Team in das Systemtechnikprojekt, ohne genau zu wissen was einem erwarten würde. Schnell nahm das Projekt an Umfang zu und es war klar, dass hinter dem Wissen, das für das Projekt erarbeitet werden musste, viel Arbeit steckte. Egal ob es um Prozesse ging oder darum eine neue Software kennenzulernen, mit jedem Stück wurde der Wissenskoffer immer weiter gefüllt. Aus dieser Zeit konnte mitgenommen werden, dass es viel mehr als Grundlagenwissen brauchte, um ein solches Projekt zu realisieren und man stark abhängig von einem funktionierenden Team war. Viele der Erfahrungen aus dieser intensiven Zeit werden jedes Teammitglied nun im Berufsleben begleiten und haben auch gezeigt, dass man nie damit rechnen kann, dass alles so funktioniert wie man es plant. Hohe Flexibilität ist bei solchen Projekten die Voraussetzung für einen Erfolg.
Team
Organisation
Im Team haben wir uns so organisiert, dass wir uns in die drei Gruppen Mechanik, Elektronik und Informatik aufgeteilt haben. Mit einem Teamleiter und je einem Subteamleiter haben wir die Kommunikation zwischen den einzelnen Gruppen vereinfacht. Die einzelnen Aufträge wurden Zielgetreu in kleineren Gruppen ausgeführt, um eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen.
Teammitglieder
Sascha Koch
Teamleiter & Gruppenleiter Elektronik
Nico Sutter
Gruppenleiter Mechanik
Simon Ender
Mechanik
Paul Schwärzler
Mechanik
Michael Zimmerli
Gruppenleiter Informatik
Mario Wildhaber
Informatik
Sponsoren
Wir möchten uns recht herzlich bei der Firma Faulhaber für das grosszügige Sponsoring von Motoren, die für die Realisierung des Roboters nötig waren, bedanken.