Send robotter tilbage til middelalderen

Dette blog-indlæg er skrevet af gæsteblogger Kenneth Geisshirt. Kenneth er en af mentorerne bag Danmarks første FRC-hold.

Ny konkurrence hvert år

Hvert år stiller FIRST nye opgaver til de fire ligaer. For FRCs vedkommende udkommer årets opgave i begyndelse af januar, og holdene har frem til slutningen af februar til at designe, bygge og programmere en robot som er målrettet årets opgave. Med andre ord, holdene har mindre end to måneder med at forstå opgaverne og omsætte løsningen af dem som en fysisk manifestation i form af en robot.

Det danske FRC-hold mødtes for kun anden gang for at se offentliggørelse af 2016-opgaverne. Under optakten kunne jeg godt mærke generationsgrøften åbne sig. Med slet skjulte referencer til Monty Python og de skøre riddere fornemmede vi halvgamle mænd i form af mentorer at årets konkurrence ville sende os tilbage til middelalderen.

Tricket ved at stille nye opgaver hvert år er, at både nye og gamle hold udfordres. Har et hold været med før, har det naturligvis en fordel idet der er mange grundelementer som går igen. Men eksisterende hold kan ikke bare genbruge en gammel robot.

Som altid dyster tre hold sammen mod tre andre hold. Det betyder at der er seks robotter på banen samtidig. I de indledende runder under konkurrencerne sættes tre hold sammen tilfældigt. Men som konkurrencerne skrider frem, kan holdene indgå alliancer, dvs. tre hold kan vælge at arbejde og konkurrere sammen. Det er ikke alle hold, som går videre fra de indledende runder, men i løbet af de indledende runder når et hold i kamp omkring 8 gange.

Hver kamp tager lidt over to minutter. De første 15 sekunder kører robotten autonomt, mens den resterende tid fungerer robotten som en avanceret fjernstyret bil. Under den fjernstyrede periode af kampen, styres robotten af to hold-medlemmer.

Kampen om borgen

Krige i middelalderen handlede ofte om at belejre fjendens borg, forcere forhindringer og voldgrav, nedbryde borgens mur med kampesten og endelige klatre over muren. FIRST har i år fundet på en konkurrence som har alle disse elementer. Og med et titel som Stronghold er det ikke til at være i tvivl om, at der er dømt middelalderkrig!

Banen har målene 16,5 m x 8,1 m, dvs. noget større end en badminton-bane. I hver ende finder du et tårn og ca. en tredjedel inde på banen finder du de ydre forsvarsværker (outer works). Robotterne starter kampen midt på banen og må forsøge at forcere de ydre forsvarsværker. I alle kampe har hver borg fem forsvarsværker, men for at gøre det lidt sværere, skiftes de ud og flyttes rundt mellem hver kamp. På den måde er det ikke muligt at gøre præcis det samme hver gang - både robot og operatører skal kunne håndtere forskellighederne.

Ydre forsvarsværker

Som ved enhver middelalderborg med respekt for sig selv, har FIRST fundet på en række forskellige ydre forsvarsværker. Der er otto forskellige slags forsvarsværker og det vil være al for omfattende at gennemgå dem i detaljer. Selv med visse begrænsninger i hvordan forsvarsværker vælges, er kombinationsmulighederne store.

Voldgraven er altid et af de mest synlige forsvarsværker ved en borg. Der er naturligvis en voldgrav (moat) ved FIRST Stronghold - dog uden vand. Det er en fordybning som kan være en udfordring for et køretøj ikke at sidde fast i. Har du bare en gang set en personbil forsøge at forcere en bussluse, ved du, at et køretøj med de forkerte dimensioner er dømt til at sidde fast.

Andre forsvarsværker er porte og ujævnt terræn. At åbne en port lyder som en let opgave, men at bygge en arm, som kan få fat i porten og er stærk nok til at løfte den, er ikke en triviel udfordring (husk at tid er en begrænset ressource). I det ujævne terræn er det let at forestille sig, at et hjul sætter sig fast og slaget er tabt for den robot.

Hver gang en robot forcerer et forsvarsværk, får holdet point. Og som i mange andre konkurrencer, handler det om at score så mange point som muligt.

Tårnet og kampesten

Kan din robot forcere de ydre forsvarsværker, venter to store udfordringer. For at erobre borgen/tårnet, skal du og din alliance først svække styrken af tårnet.

For at svække styrken skal du bombardere tårnet med kampesten (boulders). Nu er det ikke ægte kampesten, men bløde bolde som minder mest om høvdingebolde. Tårnet har åbninger øverst og nederst. Den øverste åbning sidder ca. 1,5 m over gulvet. Det giver mest point at kaste en bold ind gennem den øverste åbning. Hver gang en kampesten rammer plet, svækkes tårnets forsvarsstyrke.

Uden at vil afsløre for meget, arbejder vi på at kaste bolde vha. et stempel drevet af trykluft.

Når et tårn er svækket så meget at det er forsvarsløst, kommer nok konkurrencens største udfordring: robotten skal klatre op i det over 1,5 m høje tårn.

Lidt om robotten

Vi vil i et kommende blog-indlæg komme ind på vores valg i løsningen af opgaver og forklare vores design (både mekanisk, elektrisk, elektronisk og programmering). Regelsættet opstiller en lang række krav, som robotten skal overholde. Kravene giver hints til hvordan forsvarsværker kan forceres, men kravene giver også nogle begrænsninger.

De mest fundamentale krav er vægt og størrelse. Vægten skal være under 54 kg (120 amerikanske pund). Umiddelbart lyder det som en stor robot, men et batteri og fire motorer til at drive robottens hjul er tunge. Batteriet er i øvrigt en blyakkumulator som kan levere 12 V og har en kapacitet på 18 Ah. Omkredsen på rammen af roboten må ikke være over 3 meter.

Højden ved start må ikke overstige 1,3 m, men robotten må godt folde arme og lign. ud under kampen. Hvis robotten har arme eller andet, skal det være foldet ind og ikke stikke ud over rammen før kampen begynder.

Selv om der er tale om et stor batteri, er der grænser for hvad det kan trække. Når du står ved et whiteboard, kan du let komme ekstra komponenter på. Virkelighedens verden er bare noget andet end et whiteboard!

Har du et robot, som vejer omkring 50 kg, kræver det en del motorkraft at klatre op i tårnet. Og eftersom du ikke må efterlade dele på banen under kampen, kan du ikke gøre robotten lettere. Samtidig kan en tung robot kan svært ved at forcere nogle forsvarsværker.

Masser af udfordringer

Som du nok kan se, er der masser af udfordringer for et FRC-hold. FIRST har udgivet en et-siders oversigt mens den officielle game manuel er en sag på over 100 sider. Ja, FIRST er amerikansk, og intet overlades til tilfældighederne.

Lars Ringes billede
Lars Ringe
er stifter af RobotLab, hvor han arbejder med medarbejderudvikling. Dette gøres i et legende miljø med brug af Lego Mindstorms, og det er med viden og erfaring fra udførelsen af dette koncept, at Lars Ringe vil engagere deltagerne.

Kommentarer (0)