Der RoboCup Wettbewerb ist ein Wettkampf der verschiedene Disziplinen enthält. Die Aufgaben für die Roboter reichen von Fußball bis hin zu Indoor-Logistikaufgaben im industriellen Umfeld. Diese Aufgaben werden jeweils in einer Liga gruppiert.

  • Das Weltmeisterteam AutonOHM 2017 (oben: Tobias Scholz, Jon Martin Garechana, Tobias Fink; unten: Helmut Engelhardt, Marco Masannek).
  • Das AutonoOHM Team ist Deutscher Meister 2017

Im Oktober 2014 wurde innerhalb des Labors Mobile Robotik ein Team für die RoboCup@Work Liga gegründet. Das Team legt dabei den Schwerpunkt seiner Forschung und Entwicklung auf die Entwicklung eines autonomen Systems dass in einem industriellen Umfeld Greif- und Transport-Aufgaben erfüllt. Für diese Aufgaben muss sich das System selbständig lokalisieren, seine Trajektorie ermitteln und die geforderten Teile aufnehmen und transportieren. Bei dem verwendeten Roboter handelt es sich um einen KUKA youbot. Das Studenten-Team setzt sich aus Bachelor und Master-Studierenden verschiedener Fachrichtungen, die Projekt- oder Abschlussarbeiten absolvieren.

Weltmeisterschaft RoboCup@Work 2017 in Japan

Das Team AutonOHM der TH Nürnberg gewann nun auch die Weltmeisterschaft RoboCup@Work in Japan. Dabei setzte sich die Mannschaft um Teamleiter Jon Martin Garechana mit ihrem Roboter gegen zahlreiche internationale Teams durch, die unteranderem aus Russland, Singapur und dem Iran anreisten.

Die Roboter-Liga beschäftigt sich mit dem Thema ‚Smart Factory / Industrie 4.0‘, bei dem die eingesetzten Roboter menschliche Arbeiter in Fabriken unterstützen sollen. Dementsprechend waren auch die einzelnen Aufgaben im Wettkampf gestellt. So musste der Roboter bestimmte Positionen anfahren, kleine Objekte, wie Schrauben oder Muttern, aufnehmen und ablegen und den Transport der Gegenstände zwischen verschiedenen Arbeitsflächen meistern. Dafür mussten die Teilnehmer ihre Roboter so konstruieren, dass sie vollautonom lokalisieren und navigieren, die Objekte erkennen und ihre Positionen bestimmen und sie dann präzise aufnehmen und zielgenau ablegen. Dabei wurden unteranderem die Anzahl der aufgenommenen Gegenstände, die Fehler (wie Kollisionen des Roboters mit seiner Umgebung oder fallengelassene Objekte) und die benötigte Zeit bewertet.
Mit ihrem Greifer-Prototyp am Ende des Roboterarms und der Objekterkennung mittels 2D- und 3D-Bildverarbeitung konnte das Team AutonOHM punkten und sich so den verdienten Weltmeistertitel sichern.

RoboCup German Open @work 2017

Beim RoboCup German Open 2017 in Magdeburg waren die Studierenden der TH Nürnberg erfolgreich.

In der RoboCup@Work-Liga besiegte die sechsköpfige Mannschaft um Teamleiter Jon Martin Garechana mit ihrem Roboter den amtierenden Weltmeister und Vizemeister und erlangte den begehrten Titel Deutscher Meister.

Der @Work-Parcours simuliert eine Umgebung, wie sie fast in jeder Industrieanlage zu finden ist. Es gibt Teilelager, Bohrmaschinen und Förderbänder, die auf unterschiedliche Art und Weise mit Teilen bedient werden müssen. Der hierbei eingesetzte Roboter muss mit seinem montierten Roboterarm die Teile zielsicher greifen und diese am richtigen Platz wieder ablegen. Vollständig autonom, nur mit der Unterstützung von einigen Sensoren plant der Roboter seinen Weg durch den Parcours. Anschließend werden am Zielort die richtigen Teile erfasst, um diese an einen neuen Bestimmungsort zu transportieren.

Mit dem Titel Deutscher Meister knüpft das Team AutonOHM der TH Nürnberg an seinen Erfolg beim European Robotics League im vergangen Jahr an, einem europaweiten Roboterwettbewerb, der von der Europäischen Union gefördert wird. Im Rahmen des European Robotics Forum im Edinburgh konnte die Mannschaft einen Preis in der Kategorie "Fill a Box with Parts for Manual Assembly” entgegennehmen

Team AutonOHM mit befreundetem Rescue Robot Team CUAS RRR der Fachhochschule Kärnten.
@work Team während der Wettkampfvorbereitung.

Im Jahr 2015 nahm das Team AutonOHM zum ersten Mal an einem Wettkampf der @work-Liga teil, dem RoboCup German Open in Magdeburg. Obwohl zu diesem Zeitpunkt alle Teammitglieder noch relativ unerfahren in dieser Disziplin waren, konnten die Grundaufgaben des Wettbewerbs bewältigt werden. Am Ende belegte das Team den fünften Platz aus sieben Teilnehmern.

Die RoboCup Weltmeisterschaft 2016 in Leipzig stellte das Team jedoch vor neue Herausforderungen. Zum einen waren nur noch zwei Mitglieder aus dem Vorjahreswettkampf dabei, vier Studenten kamen neu hinzu. Zum anderen war die Konkurrenz mit acht Mannschaften aus der ganzen Welt diesmal noch stärker. Dennoch konnte das Team auf die Erfahrungen aus dem Jahr 2015 aufbauen. Und auch die neuen Mitglieder brachten bereits Vorwissen mit. Vor dem Wettkampf wurde vieles von Grund auf neu entwickelt: Der im Roboter vorhandene Computer wurde gegen einen leistungsfähigeren getauscht. 3D-Bildverarbeitung löste die reine 2D-Objekterkennung ab. Der Roboterarm wurde versetzt, um Teile noch besser erreichen zu können. Und ein genaueres, selbstentwickeltes Lokalisierungssystem ersetzte die alte Lösung.

Auch vor Ort in Leipzig wurde fortwährend der Roboter mit Hard- und Softwareänderungen verbessert. Es wurde noch während der Wettkampftage ein Sensor entwickelt, der das erfolgreiche Greifen eines Objektes detektierbar machte. Ein Bildverarbeitungsalgorithmus trug dazu bei Absperrbereiche besser umfahren zu können. Am wichtigsten waren Optimierungen in der 3D-Bildverabeitung, um zusätzliche Objekte finden und greifen zu können.

Am Ende der anstrengenden, aber spannenden und lehrreichen Woche in Leipzig erreichte das Team den fünften Platz aus neun teilnehmenden Teams.

 

eam AutonOHM 2016

Projektleitung: Prof. Dr. Christine Niebler, Prof. Dr. Stefan May

Teamkoordination: Jon Martin

Wettkampfteam: Daniel Ammon, Helmut Engelhardt, Tobias Fink, Dominik Heigl, Jon Martin

Lokalisierung, Kartierung & Navigation: Daniel Ammon, Tobias Fink

Vision: Daniel Ammon, Helmut Engelhardt, Dominik Heigl

Testumgebung: Marko Masannek

Roboterarm/Greifer: Alexander Gsell, Dominik Heigl

Statemachine: Tobias Fink, Jon Martin.

Das Team mit Roboter YouBot bei der Vorbereitung.

Im März 2015 nahm das AutonOHM Team zum ersten Mal am RoboCup German Open Wettbewerb in Magdeburg teil und erreichte den fünften Platz in der "@Work Robot League".

Der @Work Parcours simuliert eine Umgebung, wie sie fast in jeder Industrieanlage zu finden ist. Es gibt Teilelager, Bohrmaschinen und Förderbänder, die auf unterschiedliche Art und Weise mit Teilen bedient werden müssen. Der hierbei eingesetzte Roboter muss mit seinem montierten Roboterarm die Teile zielsicher greifen und diese am richtigen Platz wieder ablegen. Vollständig autonom, nur mit der Unterstützung von einigen Sensoren plant der Roboter seinen Weg durch den Parcours. Anschließend werden am Zielort die richtigen Teile erfasst, um diese an einen neuen Bestimmungsort zu transportieren.

Um die geforderten Aufgaben erfüllen zu können, wurde der mobile Roboter mit einem Laserscanner an der Front und einer 2D Kamera am Roboterarm ausgestattet. Die Rechenleistung des integrierten Computers musste mit einem zweiten Rechner, welcher an der Rückseite montiert wurde, verbessert werden.

"Murphy's law": Alles, was schiefgehen kann, wird auch schiefgehen. Auch das TH Team war vor diesem Gesetzt nicht sicher, so gab der sehr wichtige Laserscanner noch vor den ersten Wettkampftagen auf. Ein hilfsbereites Team, unterstützte das @Work Team leihweise mit einem Ersatzscanner, mit dem doch noch teilgenommen werden konnte.

Nach langen Nächten und viereckigen Augen, freute sich das gesamte Team über einen fünften Platz und einen üppigen Fundus an neuen Erfahrungen und Eindrücken. Diese werden bei der Teilnahme an der WM 2016 in Leipzig von großem Nutzen sein.