Hexapod Walking Challenge

Mit den Worten "Ich wünsche allen Teilnehmern viel Glück" eröffnete Herr Prof. Dr. Schneider den Roboterwettbewerb am Freitagnachmittag um 14:00 Uhr. Insgesamt drei Teams mit jeweils etwa 12 Teilnehmern traten gegeneinander an. Aufgabe war es, einen sechsbeinigen Laufroboter aufbauend auf netzwerkfähigen Servomotoren des koreanischen Herstellers ROBOTIS so zu programmieren, dass er nach einem Semester auf die schnellste Art und Weise diverse Parcours mit verschiedenen Hindernissen überwinden konnte. Die Verwendung eines sechsbeinigen Roboters stellte die Studierenden vor besondere Herausforderungen, galt es doch sechs mal drei - also 18 Antriebe - gleichzeitig und koordiniert anzusteuern.

Bei den Parcours mussten Bestzeiten beim Geradeauslaufen, beim Ausweichen und Steuern um Hindernisse sowie beim Überwinden von Hindernissen bis zu einer Höhe von 72 mm erzielt werden, um als Gewinner aus dieser Veranstaltung zu gehen. Team 1 konnte sich schließlich mit einer Gesamtzeit von 79,0 Sekunden vor den anderen Teams mit respektablen 82,3 Sekunden und 87,8 Sekunden durchsetzen. Als Preis lockten für alle Teams Urkunden und für den Sieger zusätzlich zwei Kästen Bier. Die Veranstaltung klang mit einem kleinen Zusammentreffen der Studierenden und Betreuer in gemütlicher Runde aus.

Teamarbeit

Hexapoder Roboter

Roboter am Hindernis

Um diese Aufgabenstellung überhaupt bewältigen zu können, bildeten sich pro Team insgesamt vier Untergruppen. Jede Untergruppe musste ein Teilproblem lösen und der im Sinne der Aufgabe nächst höheren Gruppe die Teillösung als Produkt zur Verfügung stellen. Die Untergruppe Servokommunikation (COM) musste die gesamte Kommunikation für die Antriebe über eine virtuelle serielle Schnittstelle objektorientiert implementieren und stellte eine Gelenkantriebsklasse zur Verfügung. Die nächste Untergruppe, verantwortlich für Vorwärts- und inverse Kinematik der Beine (LEG), griff diese Klasse auf und erzeugte eine Klasse Einzelbein, die für die Umrechnung von Gelenkwinkeländerungen in Beinbewegungen und umgekehrt verwendet wurde. Diese Beinklasse wurde schließlich von der Untergruppe zur Erzeugung der Laufstrategie (ROB) verwendet, um basales Laufen in einer tripoden Gangart (immer drei Beine am Boden und drei in der Luft) zu erzeugen. Parallel dazu arbeiteten zwei weitere Untergruppen an der Fernsteuerung des Roboters via WLAN über einen Laptop bzw. ein Android-Endgerät (GUI/TCP/Android). Neben Softwarearbeiten wurden auch verschiedene Hardwarearbeiten zur Integration eines Raspberry PI Einplatinencomputers auf den Roboter durchgeführt. Aufbauend auf vorhergehende Semester fand in diesem Projekt die Programmiersprache Python Anwendung. Betreut wurden die Teams sowohl von Herrn Prof. Dr. Axel Schneider als auch von Herrn Dipl.-Ing. Manfred Fingberg vom Labor für Angewandte Informatik und Mathematik.

Die Studierenden und Ihre Betreuer hat nicht nur viel Spaß beim Wettbewerb sondern auch im Vorfeld bei der Umsetzung des Projekts. Auf der einen Seite freuten sich die Studierenden aus dem Studiengang Ingenieurinformatik über das selbstverantwortliche Arbeiten innerhalb des Projektes und auch über das praktische Anwenden und Umsetzen des bereits Erlernten, auf der anderen Seite aber auch über die Projekt- und Zeitmanagementanteile. "Es hat uns sehr motiviert, eigenständig und eigenverantwortlich zu arbeiten und unser Aufgaben flexibel einzuteilen", so das Siegerteam. Aus Sicht von Prof. Dr. Schneider konnten die angestrebten Lernziele wie Arbeiten im Team, Lerninhaltsvertiefung im Bereich hardwarenaher Softwareentwicklung und das Anwenden auf ein reales Objekt erfolgreich umgesetzt und vermittelt werden.

Das Siegerteam

Zweiter Platz

Dritter Platz

Für alle Interessierten, die es nicht zum Wettbewerb geschafft haben, ergibt sich auf der Computermesse CeBit vom 10. - 14. März 2014 eine weitere Gelegenheit, das Robotersystem sowie die Leistungen der Studierenden kennenzulernen. Studierende aller Teams werden drei Tage lang vor Ort Ihr System vorstellen.

Allgemeine Infos zum Projekt

Betreuer
Prof. Dr. Axel Schneider
Dipl.-Ing. Manfred Fingberg
(Labor für Angewandte Informatik und Mathematik)

Studierende
3. Semester, Studiengang Ingenieurinformatik, Semestermodul (Projektarbeit)

Drei Teams jeweils etwa 12 Personen stark, gegliedert in Untergruppen für

• Kommunikation/ Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle
• Beinkontrolle und Berechnung der Kinematik
• Laufstrategie
• Fernsteuerung des Roboters: GUI und TCP Verbindung

Robotersystem

• Baukastensystem Bioloid der koreanischen Firma ROBOTIS
• Aufbau als sechsbeiniger Roboter
• 18 Servoantriebe
• Veränderbare bzw. regelbare Parameter: Drehmoment, Drehgeschwindigkeit (Drehrichtung), Gelenkwinkel, Gelenkwinkelgrenzen und Elastizitäten der Beine

Aufgabenstellung

• Überwindung dreier unterschiedlicher Parcours

Lernziel

• hardwarenahe Softwareentwicklung
• Teamarbeit
• Projektbasiertes Arbeiten / Projektmanagement
• Anwendung in einem realen, physikalischen System

Abschluss
Freundschaftlicher Wettbewerb mit viel Spaß