Meilensteine

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Im Meilenstein M1a ging es darum, einen Roboter als System zu planen. Dazu wurde der Roboter als System definiert und die Umwelteinflüsse analysiert. Dann wurden die Schnittstellen zwischen dem Roboter und der Umwelt festgelegt.

Unser Roboter hat vier wichtige Teilsysteme:

Das Grundgerüst beinhaltet den ganzen mechanischen Aufbau des Roboters. Dabei ist der wohl wichtigste Punkt die Fortbewegung, aber auch die Platzierung der Sensoren und des Greifmechanismus werden massgebend sein.  

Die Sensorik beinhaltet die Positionserkennung des Roboters und die Erkennung der Objekte auf dem Spielfeld. Ausserdem wird der Roboter auch eine Schraube von einer Mutter unterscheiden können müssen. 

Zu den Aktoren zählen insbesondere das Fahrwerk und der Greifer inklusive Rotationsmechanismus. Die wohl grösste Herausforderung wird es sein, einen Greifer zu designen, der sowohl die Schraube greifen, drehen und loslassen, als auch die Schraube von der Mutter unterscheiden kann. 

Der letzte Teilbereich wird die Steuerung des Roboters sein. Dazu werden ein Controller und eine umfangreiche Software notwendig sein. Die Software muss die Signale der Sensoren verarbeiten können und die Aktoren zuverlässig ansteuern. Ausserdem muss die Kommunikation mit dem Partnerroboter sichergestellt sein. 

Für den Meilenstein 1b sollten mit verschieden Methoden unterschiedliche Konzepte und Lösungsansätze erarbeitet werden. 

Zuerst betrachteten wird die Aufgabe in kleineren, berufsdurchmischten Gruppen. Es ergaben sich diverse Problemstellungen, beispielsweise wie sich der Roboter fortbewegen oder die jeweilige Schraube oder Mutter gegriffen werden soll. Diese Probleme wurden in Kleingruppen in Kategorien eingeordnet (z.B. Fahrwerk oder Greifer).  
Anschliessend teilten wir die Gruppenmitglieder anhand der Vorkenntnisse und Interessen in die Sub-Teams Mechanik, Elektronik und Informatik ein.

Morphologischer Kasten

Die Sub-Teams suchten und skizzierten mittels Brainstormings verschiedene Lösungsideen und trugen Lösungsansätze danach im Gesamtteam zu einem morphologischen Kasten zusammen.

         

Konzepte

Nun galt es, unter allen kreativen Lösungsansätzen die besten herauszufiltern und deren Vor- respektive Nachteile abzuwägen. Infolge dessen konnten drei Konzepte zusammengestellt werden.

Stützend auf Meilenstein M1b entschieden wir uns für ein Konzept mit Lösungen für die verschiedenen Teilfunktionen. 

In einem Vortrag wurden hierfür die Endscheidungsgrundlagen für die einzelnen Komponenten aufgezeigt. Ausserdem wurde auch berechnet und evaluiert, welche Motoren im Roboter platziert werden sollten.

In die Entscheidung wurden auch Versuche miteinbezogen, welche in der Spezialistenwoche durchgeführt wurden. So wurde beispielsweise getestet, ob die Mecanum-Räder genügend Haftreibung «auf den Tisch bringen».

Nachdem das Konzept im Meilenstein M1c ausgewählt wurde, planten die verschiedenen Sub-Teams den Roboter soweit, dass sie vor dem Meilenstein M2 ein Design-Review mit einem Gutachter durchführen konnten. 

So konnten Probleme der Funktion besprochen werden, bevor alles produziert wurde. 
Im Informatik-Team stellte sich beim Review unter anderem heraus, dass die einzelnen Teilfunktionen in einzelne Klassen programmiert werden sollen. 

            

Auch das Elektronik-Team besprach seine Arbeit mit einem Gutachter. Das Besprochene wurde anschliessend nachbearbeitet und in einer Präsentation zusammengefasst. Ausserdem konnten alle Teile für den Roboter im Anschluss an den Meilenstein bestellt werden.

Entpreller der Taster

Das Ziel des Meilenstein M3 war es, die einzelnen Funktionen des Roboters zu prüfen und Fehler zu finden und beheben. Diese Arbeiten waren geprägt von den Einschränkungen durch Covid-19. So mussten alle Arbeiten auf die Teammitglieder aufgeteilt werden und von zu Hause aus bearbeitet werden. Die Zusammenarbeit erfolgte übers Internet mit Microsoft Teams. 

Das Mechanik-Team baute das Grundgerüst des Roboters zusammen und prüfte die Funktionalität. Erste Anpassungen wurden auch bereits getroffen, so wurde zum Beispiel die Nuss angepasst, um sich besser von der Mutter lösen zu können. 

   

Die Printplatten wurden gelötet und auf ihre Funktion geprüft. Die Inbetriebnahme der Prints ohne den Controller und mit beschränkten Hilfsmitteln stellte sich als die grösste Herausforderung heraus. 

Die Struktur der Software wurde ausgearbeitet und Teile der Software bereits programmiert.  

Publikumspräsentation

        

Programm



17:15 Uhr Video-Stream startet



17:30 Uhr Begrüssung durch
– Michael Wilhelm, Studiengangleiter Systemtechnik NTB
– Gegebenenfalls weiteren Partnern

Vorstellung des Systemtechnikprojekts und Erklärung der
Aufgabenstellung
– Einar Nielsen, Modulleiter



17:50 Uhr Online-Publikumspräsentation
– durch die Teams



19:20 Uhr Schlusswort
– Einar Nielsen



19:30 Uhr Video-Stream endet


        

An der Präsentation teilnehmen:

www.ntb.ch/systemtechnikprojekt