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Schüler konstruieren Fußballspielenden Roboter

Fünf Schüler eines Gymnasiums in Illertissen im Landkreis Neu-Ulm waren mit ihrem Fußballspielenden Roboter bereits Süddeutscher Meister und Viertplatzierte auf der Robotik-Weltmeisterschaft in Mexiko. Ihr Ziel für 2016: Sie wollen nochmals an der WM teilnehmen und gewinnen. Die Ihlemann AG unterstützt sie dabei.

  • Team New Generation
  • Carbon, Elektronik und Sensorik
  • Sponsor für Leiterplattenmodul
Team New Generation
Das Schüler-Team NewGeneration will Weltmeister bei der Robotik-WM werden.

Team New Generation

Angefangen hat alles in der fünften Klasse im Gymnasium, wo sie in der Robotik AG gelernt haben, einen Roboter zu konstruieren. Anfangs waren es noch einfache Modelle aus Lego. Inzwischen hat das Team „NewGeneration“ einen fast perfekten Fußballspielenden Roboter entwickelt.

Fußballspielender Roboter
Von fünf Schülern selbst entwickelt: der Fußballspielende Roboter.

Carbon, Elektronik und Sensorik

Das mechanische Gerüst des Roboters besteht zu 100 % aus Carbon, damit er über eine ausreichende Stabilität verfügt und trotzdem möglichst leicht bleibt. Die Schüler haben das Gerüst mit einem CAD-3D-Zeichenprogramm selbst entworfen und mit der schuleigenen CNC-Fräse millimetergenau ausgearbeitet. Der Roboter bewegt sich mit drei leichten und leistungsstarken Motoren von 12 W und nur 22 mm Durchmesser. In den Wettbewerben treten Feldspieler und Torwart (baugleich) gegen die zwei Roboter des gegnerischen Teams an.


Auch die Steuerzentrale ihres Fußballers ist eine Eigenentwicklung. „Wir haben die Platinen selbst entworfen und bestückt. Das Herzstück der Elektronik ist das Mainboard mit einem ATmega2560,der auf die Verarbeitung und Reaktion von Sensordaten programmiert wird“, erläutert Jonas Herzog, der Sprecher des Robotik-Teams.
Damit der Roboter den Fußball, das Spielfeld und vor allem das Tor erkennt, kommen 72 Sensoren zum Einsatz:

 

  • 7 Ultraschallsensoren ermitteln die Abstände zu den Wänden oder zu den anderen Spielern auf dem Feld.
  • 16 gleichmäßig um den Roboter verteilte Infrarot-Fototransistoren ermitteln die Richtung des Balles und weitere 32 Infrarot-Fotodioden  messen den Abstand zum IR-Licht aussendenden Ball.
  • Ein Kompassmodul sorgt für die richtige Richtung auf dem Spielfeld.
  • 16 Fotodioden suchen nach den Spielfeldmarkierungen auf dem Boden.
  • Eine Lichtschranke aus einer LED und einer Fotodiode erkennt, ob der Ball in der Ballkule des Roboters liegt.
Layout Multinutzen
Ein Fertigungsnutzen für zwei Fotodioden Boden-Platinen zur Bestückung mit LEDs und Fotodioden zur Erkennung der Spielfeldmarkierungen sowie zehn nGX-Slave-Prozessor-Platinen zur Verwertung der Analogsensorwerte wie z. B. von den Ballsensoren.

Sponsor für Leiterplattenmodul

Für die Erfassung der vielen Analogsensorwerte haben die Schüler ein Leiterplattenmodul entworfen und zunächst per Hand bestückt und gelötet. Mit dem Ergebnis ihrer Arbeit war das Team aber noch nicht zufrieden. Sie haben das Modul nochmals verbessert und einen Sponsor für die industrielle Bestückung gesucht. „Beim letzten Mal haben wir zu viel Zeit gebraucht, um die Leiterplatte zu bestücken, Fehler zu erkennen und zu beseitigen. Im Spiel kam es dann leider zu Ausfällen des Moduls. Jetzt haben wir mit der Ihlemann AG einen Sponsor gefunden, der uns bei der neuen Leiterplatte unterstützt“, berichtet Jonas Herzog.

Das große Ziel für 2016 ist die Teilnahme an der RoboCup-Weltmeisterschaft 2016 in Leipzig. Jonas Herzog bestätigt die große Motivation des Teams für die Wettbewerbe. Am Ende sei aber nicht nur die Platzierung in einer Meisterschaft wichtig, sondern der Spaß, die Erfahrung und das gewonnene Wissen.


Vier der fünf heute zwischen 18 und 19 Jahre alten Schüler haben inzwischen ihren Abschluss und studieren Automatisierungstechnik, Informatik, Elektrotechnik bzw. Informationstechnik. „Die Erfahrungen aus der Robotik-AG haben unsere Wahl des Studienfachs natürlich maßgeblich beeinflusst. Wir haben uns durch die Robotik selbstständig viel Know-how erworben und gehen deshalb mit einem ganz anderen Selbstverständnis in das Studium“, so Jonas Herzog.