Unser Auftritt beim SpacebotCamp 2015

Das DLR hat uns freundlicherweise sehr umfangreiches Videomaterial des SpacebotCamps zur Verfügung gestellt. Auch wenn es eine weile gedauert hat haben wir es endlich geschafft das Material aufzubereiten und zu einem kurzen Film zusammenzuschneiden, der unseren gesamten Lauf beim DLR SpacebotCamp 2015 zeigt. Als Einblendung im Video ist die Karte zu sehen, die der Roboter beim Wettbewerb, basierend auf seinen Sensordaten, selbst aufgebaut hat.

Der Adler ist gelandet!

So,

auf dem Rückweg vom SpaceBot Camp eine kurze Rückmeldung über unseren Lauf.

Der Lauf war ein großer Erfolg! Wir sind pünktlich an der Basisstation gestartet und der Roboter hat die komplette Arena vollständig autonom exploriert und eine wunderschöne Karte erzeugt. Becher und Batteriepack konnte der Roboter selbsständig lokalisieren und in der Karte verorten. Danach konnten wir, wie geplant, in den teilautonomen Betrieb übergehen um die Objekte zu greifen. Beim Batteriepack klappte das auch ohne Probleme und innerhalb kurzer Zeit hatten wir die Batterie eingeladen und machten uns autonom auf dem Weg zum Becher. Da war der Roboter leider etwas zu forsch und hat den Becher umgefahren. Obwohl der Becher umgefallen war, konnten wir ihn in der ungünstigen Position noch greifen. Der Griff saß daher nicht so fest wie üblich. so dass er bei der Ablage in die Halterung leider umgekippt ist.

Darauf folgte unser persönliches Highlight,  der Roboter zückte aus einem Geheimfach eine Fahne und platzierte diese erfolgreich an der Probenentnahmestelle und annektierte somit diesen Planeten.

Danach machte der Roboter sich autonom auf dem Weg zur Basissation, wo wir auch erfolgreich den Batteriepack in die Basisstation einführen konnten. Anschließend haben wir noch den Schalter betätigt. Lediglich bei dem Becher benötigten wir etwas Hilfe von einem Astronauten, welcher den Becher in der Halterung aufgestellt hat.

Damit haben wir dann unsere Mission nach nur 47  von 60 möglichen Minuten erfolgreich beendet.

Bilder aus der Bodenstation von unserem ersten Testlauf

Heute hat jedes der zehn Teams zwei Testslots von jeweils 60 Minuten auf dem Gelände zugeteilt bekommen, auf dem es auch morgen zum SpaceBot Camp Event antreten wird. Unser Team ist auf Feld B und um 13:10 bzw. 18:10 Uhr mit unserem Roboter auf diesem unterwegs.
Wir sind mit dem Ergebnis unseres ersten Tests zufrieden, haben aber Probleme mit der steilen Rampe und dem porösen Boden festgestellt. Stephan Manthe schneidet gerade das Video des ersten Tests zurecht und wird dieses zeitnah hier posten.
Erste Impressionen aus der Bodenstation sind in der Terrainkarte des Feldes dargestellt. Rote Bereiche stellen Hindernisse bzw. nicht befahrbare Bereiche dar, orange Bereiche sind befahrbar aber geneigt oder besitzen eine raue Oberfläche und grüne Bereiche sind glatt und gut befahrbar. Die bereits gefahrene Trajektorie des Roboters ist als blaue Linie dargestellt und lilane Bereiche stellen noch nicht hinreichend explorierte Bereiche dar.

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Kölle Helau Alaaf

Entgegen der ersten Vermutungen hat unser (laut DLR) namenloser, 45 kg schwere Roboter keine Probleme die steile Rampe hinauf zu kommen. Dafür gibt es nun Probleme beim herabfahren der Rampe. Startet der Roboter auf dem Plateau und fährt während der Exploration die Rampe herunter, dann sind die steilen Hänge im toten Winkel des Laserscanners.Folglich werden sie von der Terrainklassifikation nicht als unbefahrbares Gebiet in die vom Roboter erstellte Karte eingetragen. Die auf der Karte aufbauende Pfadplanung plant dann durch dieses unerkundete Gebiet. Dies ist in anderen Situationen durchaus sinnvoll, z.B. wenn der Roboter hinter einem Hinternis explorieren soll. Dieses Problem wird nun in Gesellschaft eines weiteren Teams, dass in unserem Hotel wohnt, und ein paar Karnevalisten in der Hotellobby behoben.

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Weiterhin haben wir heute den Greifer mit den Daumen der Latex-beschichteten Arbeitshandschuhen „Tatendrang I“  bestückt. Sie sollen das Abrutschen des Batteriepacks oder des Bechers beim Greifen verhindern, was wunderbar zu funktionieren scheint.

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Anreise und erste Tests

Mittwoch morgen um 7 Uhr hat sich ein Großteil des Teams auf den Weg in die Filmstudios nach Köln gemacht um pünktlich für die ersten Tests beim Spacebot Camp zu sein. In den nächsten beiden Tagen bekommen die Teams Zeit, ihre Roboter in den aus Erde, Sand und Steinen simulierten Umgebung auf einem fremden Planeten zu testen und letzte Feinabstimmungen durchzuführen. Am kommenden Freitag bekommt dann schließlich jedes Team eine Stunde Zeit, die Arbeit des letzten Jahres zu präsentieren.

Für das diesjährige Spacebot Camp wird in einem Filmstudio die Landschaft eines unerkundeten Planeten simuliert. Es gibt insgesamt zwei Arenen, die aneinander gespiegelt sind. In ihnen werden die Teams jeweils eine Stunde lang ihren Roboter vorstellen können. Besonders auffällig an den Arenen ist, dass die Rampe, die zu auf den Hügel führt, auf dem die Roboer später das Batteripack und die Bodenprobe abstellen müssen, sehr steil ist. Doch erste Tests haben zum Glück ergeben, dass unser Roboter die Rampe hoch kommt.

Arbeitsplatz beim Spacebot Camp Arena

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Neue Finger für den Roboter

Die Finger unseres Roboterarms sind während der aktiven Nutzung in den vergangenen Wochen immer wieder stark beansprucht worden. Besonders bei Tests zum Greifen des Batteriepacks sind die Finger immer mehr verschliessen. Kurz vor der Qualifikation in Bonn zeigte einer der Finger bereits erste größere Risse in seinen Halterungen. Für die Qualifikation konnte der Roboter mit den stark beschädigten Finger die beiden Objekte nur gerade so noch greifen.

Nach weiteren ausgiebigen Tests in den vergangen Wochen wurden die lädierten Finger weiterhin verwendet und haben einen Zustand erreicht, in dem sie für das Spacebot Camp leider nicht mehr verwendet werden können:

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Der Hesteller Kinova hat seinen Firmensitz in Kanada, daher ist ein Austausch der Finger mit Lieferzeiten verbunden und zudem noch sehr kostspielig. An dieser Stelle hat uns das Team RMexplores! geholfen und hat uns zwei ihrer Finger binnen kürzester Zeit für die Dauer der Wettbewerbs zur Verfügung gestellt. Vielen Dank an das Team und besonders an Herrn Dr. Wedler und Herrn Dr. Hirschmüller! Mit den neuen Fingern lassen sich die Objekte nun wieder problemlos manipulieren:

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Video Nachtrag zum zweiten Lauf

Hier noch ein Videonachtrag zum zweiten Durchlauf. Das Video zeigt, wie der Roboter versucht den befüllten Becher zu greifen. Obwohl der Greifer mehrere Male in einer guten Position zum Greifen ist, schließen sich die Greifer vor dem Anheben des Arms nicht richtig. Was genau hier das Problem war ist immer noch unklar.

 

Nachtrag: Bildmaterial aus der ersten Teilaufgabe

In der ersten Teilaufgabe musste die Arena kartiert werden. In die selbst erzeugte Karte mussten waehrend der Fahrt das Batteriepack sowie der Becher eingetragen werden. Nach dem Lauf mussten diese Ergebnisse bei der Jury abgegeben werden. Das von uns dort abgegebene Material findet sich im Folgenden. Ich denke, besonders das Ergebnis der 3D-Visualisierung in unserer GUI ist durchaus ueberzeugend und qualitativ hochwertig.

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Infos&Fazit vom Operator

Auch von mir noch ein paar Infos: Aus dem nur halb-erfolgreichem ersten Versuch der dritten Teilaufgabe war uns klar, dass die vorgegebene Zeit von 15 min nur dann ausreicht, wenn beide Objekte auf einmal transportiert werden, also sowohl der gefuellte Becher als auch das Batteriepack auf den Roboter aufgeladen werden. Wir haben uns daher durch zahlreiche Tests darauf vorbereitet, und waren an sich guter Dinge diese Aufgabe loesen zu koennen. Als es drauf ankam lief auch zunaechst alles nach Plan: unser Ziel war es zuerst den Becher zu greifen und in unserer Haltevorrichtung abzustellen, und dann das Batteriepack in der Hand gehalten zum Zielort zu transportieren. Das Anfahren des Bechers klappte sehr gut und wir waren auch ziemlich sicher in der korrekten Greif-Position zu sein. Der Griff der Finger unseres Roboterarms war allerdings nicht fest genug und der Becher rutschte trotz mehrere guter Greifversuche immer wieder durch die Finger. Nico und ich entschieden dann, den Becher mit etwas Anlauf absichtlich umzustossen, um ihn dann von der Seite moeglicherweise besser greifen zu koennen. Das Umstossen gelang, jedoch konnte der Becher auch auf der Seite liegend nicht gegriffen werden. Danach haben wir es aufgegeben den Becher weiter zu greifen und wollten noch das Batteriepack greifen. Hier reichte es bis zur korrekten Griffposition, bis wir dann vom „Schlusspfiff“ unterbrochen wurden; die Zeit war um.

Insgesamt kann man sagen, dass aus meiner Sicht an kaum einem Punkt unserer Teilnehme mehr rauszuholen war. Entscheidend fuer den nicht erfolgreichen dritten Versuch ist primaer die Tatsache, dass der Becher nicht wie zunaechst von uns gedacht leer, sondern gefuellt war, sowie die bereits stark laedierten Finger unseres Roboterarms, die ein vollstaendiges „Umschliessen“ des Bechers unmoeglich machen.

Dennoch laesst sich auch viel positives ueber unsere Leistung sagen: Unser Softwaresystem hat weitestgehend fehlerfrei funktioniert. Auch Verbindungsprobleme mit dem Roboter waren bei uns nicht vorhanden und im Gegensatz zu vielen anderen Teams hatten wir nur sehr kurze Setup-Zeiten. Weiterhin hat sich unser Roboter in der Arena auch sehr aktiv dargestellt und so eine gute „Show“ geboten 😉

Der zweite Durchlauf und die Nerven

Im zweiten Durchlauf haben wir noch einmal die dritte Qualifikationsaufgabe, den Objekttransport, in Angriff genommen.

Der Roboter lief, die Objekte waren platziert, der Arm führte den Greifer in optimale Position – und hier war Schluss. Leider hat das Greifen bei diesem Versuch nicht funktioniert, der Becher konnte auch nach mehreren guten Versuchen nicht aufgehoben werden und wurde letztlich umgestoßen.

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Ob das nun an den Fingern des Greifers oder an den daran befestigten Haft-Matten lag, darüber grübeln wir noch und das gilt es im Anschluss an die Qualifikation zu klären.

Fazit vom DLR: man muss erstmal in sich gehen. Wir werden zeitnah per Schreiben informiert über den weiteren Verbleib im Wettbewerb. Wir sind super gespannt wie man unsere Performance heute bewertet und arbeiten bis dahin aktiv weiter.

Infos folgen natürlich sobald wir mehr erfahren!

Zwischenstand vor dem zweiten Durchlauf

Es bleibt noch circa eine Stunde bis zum zweiten und finalen Durchlauf.

Da der Becher gefüllt ist haben wir mittlerweile einen neuen Greif-Automatismus getestet, der den Becher seitlich greift und im Trichter ablegt. Auch das Tape um die Rollen wurde ausgebessert respektive erneuert, um weiterhin gut auf dem sehr rauen Boden der Arena fahren zu können.

Vom anfänglichen Plan, beide Objekte separat zur Zielposition zu bringen, haben wir uns mittlerweile aus zeitlichen Gründen verabschiedet und verfolgen nun das Ziel, zuerst den Becher aufzuladen und dann das Akku-Pack zu greifen. Bei Ankunft am Ziel sollen das Akku-Pack und der aus der Halterung genommene Becher abgelegt werden.

Endspurt.

Erster Durchlauf – Check

Mit unserem ersten Durchlauf waren wir das zweite Team, das heute antreten durfte. Bereits früh angereist waren wir dann auch bereit für die erste Qualifikationsaufgabe.

Exploration. Hier gilt es, das gegebene Terrain zu erkunden, dabei zu scannen und Alles in einer Karte zu speichern. In dieser Karte enthalten sein müssen beide Objekte. Während der Roboter mit einem schwarzen Tuch abgedeckt war, wurden die Objekte in der Arena positioniert. Diese Aufgabe ging sehr schnell und trotz großem Kies-Bett ohne Komplikationen von statten, womit wir sehr zufrieden sind.

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Einmal dran haben wir uns dann entschieden, direkt im Anschluss mit der zweiten Aufgabe fortzufahren.

Objekte anheben. Beide Objekte müssen angefahren und einmal angehoben werden. Das Anheben erfolgte hierbei vorerst tele-operiert von der Basis-Station aus. Das Akku-Pack konnte ohne Probleme angehoben werden, nur beim Becher war die Position des Greifers ‚äußerst bedenklich‘. Dennoch lies sich dieser gut anheben, die Aufgabe wurde erfolgreich beendet.

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Aller guten Dinge sind 3, also folgte auch die letzte Aufgabe.

Objekte transportieren. Zu Beginn wurde der Startpunkt des Roboters verändert, danach wurden sowohl die Objekte neu positioniert als auch neue Hindernisse, u.A. ein großer Stein, im Terrain platziert.

Nach zeitaufwendigem Justieren des Greifers wurde dann das Akku-Pack erfolgreich aufgenommen und Richtung Zielposition transportiert, wo der Arm leider mit dem Pack anstieß und es fallen ließ. Bevor das zweite Objekt transportiert werden konnte, waren die 15 Minuten vorbei.

 

Fazit: Die dritte Aufgabe werden wir im zweiten Durchlauf heute Nachmittag noch einmal angehen. Momentan wird viel getestet, um den Ablauf zu beschleunigen. Beschwerend kommt leider hinzu, dass der Becher wider unseren Erwartungen mit Granulat gefüllt und nicht wie geplant greifbar ist. Umdenken ist gefragt in den nächsten Stunden, der zweite Durchlauf folgt dann!

Erste Qualifikationsaufgabe

Nachdem gestern die Testslots per Zufall ausgelost wurden, wird es heute ernst. Wir sind als 2. Team ausgelost worden.

Das heißt wir müssen im zweiten Testslot um ca. 9:20 Uhr die erste Qualifikationsaufgabe lösen.

Bei der ersten Qualifikationsaufgabe wird der Roboter im Startbereich platziert und muss zwei vorher definierte Objekte, nämlich einen gelben Batteriepack und einen blauen Becher im vorgegebenen Terrain auffinden und korrekt identifizieren. Zusätzlich müssen die Objekte in eine vom Roboter erstellte Karte korrekt eingetragen werden.

Hier werden also von unserem Roboter folgende Fähigkeiten gefordert:

  • Bewegen in unbekanntem Gelände
  • Objektdetektion und Identifizierung
  • Kartenerstellung

Nach dem Lauf muss die Karte abgegeben werden und diese wird von einer unabhängigen Jury auf Korrektheit geprüft.

Drückt uns die Daumen!

Noch ein paar Impressionen

Hier noch ein paar Impressionen vom Tag und den anderen Robotern.

 

Fazit Tag 1 der Qualifikation

Der erste Tag der Qualifikation (Aufbau, erste Testläufe) ist vorüber. Insgesamt haben die meisten Tests wie erhofft funktioniert. Das Gelände stellt sich etwas anders dar als es von uns erwartet wurde: Der Boden besteht nicht aus Erde, Sand oder Ähnlichem, sondern aus festen und sehr rauen Platten. Aus Angst vor zu viel Reibung für den differentiell getriebenen Roboter, der in gewissem Masse auf durchdrehende Räder angewiesen ist, haben wir alle Räder mit Tape umwickelt. Am Rand der Arena befindet sich eine kleine Stufe, welche sich möglicherweise auch noch als problematisch erweisen koennte…

Das „original“ Batteriepack des DLR ist etwas schwerer und deutlich glatter, als das was wir für unsere Tests verwendet haben. Dies bereitet unserem Arm Schwierigkeiten beim Anheben. Nach einem kurzen Gang zum nächstgelegenen Elektronik-Handel hoffen wir das Problem behoben zu haben: an den beiden Fingern haben wir jetzt eine sehr klebrige Gummi-Matte befestigt, welche normalerweise zum „Festkleben“ von Handys im Auto verwendet wird. Das Ergebnis sieht man auf folgendem Bild:

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Mit dieser Modifikation schien das Greifen besser zu klappen. Ob es wirklich funktioniert wird sich morgen zeigen. Leider machen die dickeren Finger das Greifen des Bechers etwas schwerer.

Insgesamt sehen wir uns dennoch recht gut aufgestellt fuer die Qualifikation am morgigen Donnerstag. Trotzdem werden heute Abend (Nacht) noch die letzten Hacks eingebaut 😉

Erster Testlauf

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Wir hatten von 12:15 bis 13:15 unseren ersten Testslot. Nachdem das Setup endlich stand und die Reifen abgeklebt waren (der Boden hat extreme Reibung),  konnten wir dann um 12:25 loslegen. Die ersten Tests in der Arena liefen gut. Unser Roboter bewegte sich zuverlässig und souverän durch die Arena, wir konnten auch direkt im ersten Durchlauf den Batteriepack und später den Becher detektieren.

Ein erster teleoperierter Versuch den Batteriepack zu Greifen schlug leider knapp fehl, das Batteriepack kippt um. Dafür konnten der Roboter den Becher erfolgreich greifen und in der Halterung auf dem Roboter ablegen. Besonders positiv ist uns aufgefallen, dass der Roboter autonom besser fährt als teleoperiert und mit allen Bodenbelägen und Hindernissen im ersten Testlauf sehr gut zurecht gekommen ist.

Der nächste Slot findet um 16:45 Uhr statt.

Kalibrieren

Neue Umgebung, neues Licht, alles neu!

Daher müssen wir die Sensoren neu kalibrieren, Stephan ist auch schon fleissig bei der Arbeit.

Erster Tag der Qualifikation

Nachdem wir die letzten Tage noch intensiv programmiert und getestet haben, wurden gestern Abend die Sachen gepackt und heute ging es in den frühen Morgenstunden Richtung Bonn.

Heute ist der erste Tag der Qualifikation, primär zum Setup gedacht. Morgen und übermorgen müssen wir dann die Qulifikationsaufgaben erfüllen.

Die letzten 2 Stunden haben wir primär mit dem Setup unseres Roboters und des Arbeitsplatzes verbracht.

Nun machen wir die notwendingen Anpassungen an der Software und haben um 12:15 unseren ersten Testslot in der Arena.

 

Autonomes Greifen

Das Video zeigt das ersten autonome Greifexperiment für den Wettbewerb. Die Objekte werden in den Sensordaten gesucht, welche durch Rotation ein Rundumbild der Umgebung aufzeichnen. Wurde ein Objekt gefunden und verifiziert, dann wird seine Position und Lage als Ziel für die Planung der Greifbewegung des Arms verwendet. Der Arm fährt die gegebene Position kollisionsfrei an und greift zu.

Objekttransport

Für den Wettbewerb müssen ein blauer Becher und ein gelbes Batteriepack im Gelände gefunden und eingesammelt werden. Anschliessend müssen beide Objekte zu einer roten Basisstation transportiert werden. Das Video zeigt den aktuellen Stand (4x Geschwindigkeit) unseres Objekttransports. Mittlerweile ist der Netzwerkemulator in Betrieb und die Teleoperation funktioniert vollständig mit dem vorgegebenen Delay.

Sand oder nicht Sand…

diese Frage hat sich nach ersten Tests heute sehr schnell geklärt. Zum Hintergrund: Beim Wettbewerb werden die Roboter mit unterschiedlichen Bodenbelägen konfrontiert sein und Sand ist aus unserer Sicht einer der schwierigsten. Um unsere Arena so realistisch wie möglich zu gestalten haben wir daher eine Tonne Sand zum Testgelände geschafft. An dieser Stelle noch einmal vielen Dank an den AStA für die Unterstützung! Das Ergebnis des Tests und die Antwort auf die Frage, ob wir durch den Sand oder lieber darum herum fahren sollte liefert das folgende Video:

Besuch von Schulklassen

Im Rahmen des Wettbewerbs ist es vorgesehen, dass alle Teams von je einer Schulklasse während des Projekts begleitet werden, um so dem Nachwuchs Einblicke in aktuelle Forschung und Entwicklung zu ermöglichen.
Am vergangenen Mittwoch hatten wir daher 23 Schülerinnen und Schüler des Karl-Rehbein-Gymnasiums in Hanau zu Besuch.
Die 10. Klässer, die nach den Sommerferien zwei Physik-Leistungskurse bilden werden, konnten so einen unmittelbaren Eindruck von unserer Arbeit bekommen und schon mal Uni-Luft schnuppern.
Neben einer theoretischen Einführung in Aktorik und Sensorik gab es eine Live-Demonstration des von uns eingesetzten Roboterarms. Anschließend begaben wir uns gemeinsam zum Außengelände, um den Roboter in Aktion zu beobachten und den Kartierungsprozess live auf einem Bildschirm nachzuvollziehen.

Besuch der Schulklassen  Besuch der Schulklassen

 

Gruppenbild