Jaaropdracht

Vermits mechatronica het kunnen integreren van heel wat disciplines is, ligt het zwaartepunt van de cursus op het verwezenlijken van de eindopdracht. De opdracht bestaat erin een robot te bouwen voor de voetbal afdeling van de RoboCup Junior robotwedstrijd.

Wat is RoboCup?

RoboCup is een internationaal initiatief om robotica en kunstmatige intelligentie te promoten en is opgericht in 1993. Het heeft als doelstelling om in 2050 een team voetballende robots klaar te hebben dat kan winnen tegen de dan heersende wereldkampioen. Om zulke team robots te ontwikkelen zijn er heel wat technologieën die gecombineerd moeten worden. Aan deze wedstrijd wordt dan ook deelgenomen door gerenommeerde onderzoeksinstellingen en universiteiten. Er bestaan verschillende competities zoals humanoid league, standard platform league, middle size, small size,...

Wat is RoboCup Junior?

RoboCup Junior is een robotwedstrijd voor het lager en voortgezet onderwijs dat georganiseerd wordt in 28 landen, waarronder ook België (www.robocupjunior.be). Er zijn drie disciplines: dansende robots, reddingsrobots en voetballende robots (in stijgende volgorde van moeilijkheidsgraad). De keuze van robot is vrij zollang het binnen de reglementering valt. Meestal wordt gebruik gemaakt van commerciele pakketten als LEGO Mindstorms NXT.

Opdracht

De opdracht van dit jaar is dat jullie zelf een voetballende robot bouwen en programmeren. Op 16 mei vindt de finale plaats in het wetenschapsmuseum Technopolis waar jullie een demonstratiematch moeten geven. Waarschijnlijk zullen er verschillende media aanwezig zijn zoals Ketnet en heel wat toeschouwers waarvoor jullie hopelijk impressionante robots kunnen tonen.

De voetbalwedstrijd wordt 1 tegen 1 gespeeld met een bal die IR straling uitzendt. Er wordt gespeeld op een veld met afmetingen waarvan de ondergrond een grijsgradiënt heeft van wit naar zwart. Hierdoor is het mogelijk de positie en oriëntatie van de robot op het veld te bepalen met 3 lichtsensoren. Schakelaars langs de omtrek moeten de rechtopstaande wanden van het speelveld detecteren. Via een schakelaar moet instelbaar zijn of het witte of zwarte deel de thuisgoal is. Via een drukschakelaar moet de teamleider de robot kunnen starten en stoppen op commando van de scheidsrechter. Voor de wedstrijd zal er tijd beschikbaar zijn om de sensoren te kalibreren indien dit nodig wordt geacht door het team. De robot moet echter gestart worden na volledige uitschakeling van de batterij. Verdere regels die onder andere de maximale afmetingen van de robot vastleggen, staan uitgelegd in de officiële spelregels die te downloaden zijn via:

http://www.robocup-cn.org/en/league_sub.php?subleague=Junior%20Soccer#article90.

Afmetingen speelveld

IR speelbal

Beschikbare componenten

Voor de realisatie krijgen jullie volgende componenten:

• PIC microcontroller
• Dual H-bridge
• 2 DC elektromotoren met tandwielkast
• Schakelaars en lichtsensoren moeten zelf gekozen worden uit RS catalogus (www.rs-components.be).

1 knipperende LED moet aantonen dat het programma nog loopt en niet is vastgelopen.

Een aantal controleLEDs moeten zelf gekozen worden.

Andere componenten dienen besproken te worden met Kristof of Jean-Paul.

De PIC controller en elektronica moeten gesoldeerd worden op een zelf ontworpen eenzijdige printplaat (PCB). Hou rekening met de maximale toegelaten afmetingen van de robot. De software Traxmaker is beschikbaar om de printplaat te designen.

De structuur van de robot moet gedesigned worden in Inventor en afgedrukt worden met de 3D printer (Rapid Prototyping machine). De plastiek moet versterkt worden met standaard aluminium profielen.

Deliverables

22 april: Aantonen minimumvereisten robot. Elektronica gebouwd op breadboards. Er moeten APARTE programma's geprogrammeerd worden die de INDIVIDUELE werking van de verschillende sensoren (schakelaar, IR en lichtsensor) aantonen en actuatoren (led en H-brug) kunnen aansturen.

29 april: laatste dag inlevering lay-out printplaat aan Kristof. Hij zal de printplaat nakijken en goedkeuren voor fabricage door Jean-Paul. Hou rekening met minstens 1 week fabricagetijd. Hou er ook rekening mee dat bepaalde elektronische componenten niet in voorraad zijn en tijdig dienen besteld te worden.

29 april: Inleveren van de CAD-file van de structuur van de robot. Na goedkeuren kunnen de componenten gefabriceerd worden. Hou rekening met 1 week fabricagetijd.

16 mei: Finale in Technopolis Mechelen

29 mei: verslag is een website waarin de schema's, printlayout en programma staat beschreven. De website liefst in het Engels zodanig dat een zo breed mogelijk publiek de website kan raadplegen.

Het eindexamen bestaat erin de robot en verslag te bespreken. Hierbij zullen aspecten uit de cursus aan bod komen. Een goede beheersing van het vak mechatronica zal vooral blijken uit het goed verwezenlijken en begrijpen van de robot.

Puntenverdeling practica (totaal op 20)

- printplaat (3 punten): wordt onder andere gekeken naar compactheid, aantal fouten in schema, halen deadline,...

- CAD file (2 punten): wordt onder andere gekeken naar hoeveel materiaal nodig is voor de realisatie (kostprijs is ongeveer 1 € per kubieke cm), stevigheid, integratie van sensoren en actuatoren in de structuur, halen deadline,...

- groepswerk (4 punten) wordt gekeken hoe zelfstandig de groep gewerkt heeft en hoe de groep probleem efficiënt heeft aangepakt.

- Aantonen van de minimumvereisten programma op deadline (2 punten).

- programmeerwerk (5 punten) er wordt gekeken naar efficiëntie van programma, de schema's van de programma's en begrijpbaarheid van de commentaar in de source code.

- prestatie robot finale (4 punten) De algemene prestatie van de robot wordt beoordeeld. Hoe zijn de sensoren, microprocessor en actuatoren op een efficiente manier geïntegreerd.

De quotatie gebeurt per groep, tenzij de begeleiders menen dat er een duidelijk onderscheid is in de inzet en prestaties binnen een groep.

Groepenindeling

De projecten worden in groepen van 3 personen uitgevoerd, zelf te kiezen.

Internet en voorbeeldcode

Belangrijkste is de efficiënte werking van de robot verwezenlijken en het goed begrijpen van de werking ervan. Het wordt aangemoedigd om op het internet en in andere bronnen op zoek te gaan naar informatie zoals source code en elektronische schema's. De source code van reeds verschillende jaren mechatronica projecten staan op http://mech.vub.ac.be/teaching/info/mechatronica/Finished.htm.

Als raad wordt meegegeven dat je best tijdig aan het project begint omdat elk project zijn specifieke hindernissen heeft.