Projekt Hochschule Offenburg – Pioniergeist und technisches Know-how in der Elektronikfertigung
Team der Hochschule Offenburg entwickelt Hightech-Roboter für die WM ‚RoboCup‘ mit Unterstützung der Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH
Erstmalig haben sie 2014 an der Weltmeisterschaft im Roboterfußball, dem ‚RoboCup‘, teilgenommen und gar nicht schlecht abgeschnitten. Ein Team der Hochschule Offenburg arbeitet derzeit an der Weiterentwicklung ihres Fußballroboters ‚Sweaty‘. ‚Sweaty‘ ist ein Fußball spielender, humanoider Roboter, der erstmals vor zwei Jahren an der RoboCup Weltmeisterschaft in Brasilien teilgenommen hat. Der Name des Roboters ist Programm. Eine der wichtigsten Aufgaben der Entwickler war und ist es, die enorme Wärmeentwicklung des Roboters in den Griff zu bekommen. Denn ‚Sweaty‘ wird warm, sehr warm, soll heißen, er schwitzt. Ins Schwitzen bringen ihn seine komplexen Aufgaben. Sehen, erkennen, analysieren oder bewegen. Eine aufwändige Entwicklungsarbeit.
Initiator des Projektes war Prof. Dr. Ing. Ulrich Hochberg. Er wollte für seine Studenten eine Herausforderung schaffen, die Möglichkeit erlerntes Wissen aus dem Studium in der Praxis umzusetzen. Das Team besteht inzwischen aus 3 Professoren, einigen Hochschulmitarbeitern und Studenten der Fakultäten Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Medien und Informationswesen. Über 20 Personen sind mit Begeisterung dabei, einen Roboter zu entwickeln, der bis 2050 den dann amtierenden Fußball-Weltmeister schlagen kann.
Durch das Zusammenspiel aller Fakultäten konnte pünktlich zum RoboCup 2014 in Brasilien ein erster Protoyp des ‚Sweaty‘ auf das Spielfeld auflaufen. Koordiniertes Arbeiten verschiedener Teams – auch eine Eigenschaft, die, an der Hochschule erprobt, für die Praxis wichtige Erfahrungen bringt. Die Studenten im Projekt sind in drei Teams aufgeteilt und jeweils für eigene Themenschwerpunkte zuständig. Sie arbeiten in den Bereichen Mechanik/Motion, Decision und Vision.
Das Team Motion arbeitet an der Bewegungskoordination und Mechanik des Roboters. Dieser Themenbereich ist äußerst komplex, deshalb ist dieses Team in drei Untergruppen aufgeteilt – IT / Software / Steuern / Rechnen, Mechanik und Elektronik. Die weiteren Teams beschäftigen sich mit weiteren komplexen Aufgaben, die so ein autonomer Roboter bewältigen muss. Das Team Decision kümmert sich um die Entscheidungsfindung im Handeln aus den Inputs an Informationen. Und um diesen Input kümmert sich das Team Vision. Sie entwickeln Dinge wie Optik oder Ballerkennung und ähnliches weiter.
Für so umfangreiche Aufgaben braucht auch eine Maschine ein Gehirn. Und um die unterschiedlichen Schaltzentralen des Gehirns effektiv zu verbinden, braucht es die richtigen ‚Synapsen‘. In der modernen Elektronik werden diese ‚Synapsen‘ meist von hochkomplexen Leiterplatten zur Verfügung gestellt. Für die Herstellung solch aufwändiger Leiterplatten braucht auch eine Hightech-Forschungseinrichtung kompetente Partner mit tiefgreifender Erfahrung und dem entsprechenden Know how. Die Hochschule hatte in einem früheren Projekt, in dem es um das Elektrofahrzeug ‚Schluckspecht‘ ging mit der ‚Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH‘ aus Steinach im Kinzigtal erfolgreich zusammengearbeitet. Es wurde u.a. ein Langstrecken-Weltrekord mit dem entwickelten Fahrzeug erzielt. Bei den guten Erfahrungen bezüglich Prototypen- Liefergeschwindigkeit und Qualität im ersten Projekt, lag es auf der Hand, für ‚Sweaty‘ wieder im Kinzigtal wegen einer Zusammenarbeit anzufragen.
„Wir brauchen für einen zuverlässig funktionierenden Roboter höchste Qualität und mit sehr hohen technologischen Anforderungen bei allen Komponenten. Es ist nicht einfach, dafür die richtigen Partner zu finden. Aber Becker & Müller funktioniert immer. Sie sind zuverlässig, präzise und blitzschnell. Wegen der engen Zeitpläne sind das enorm wichtige Faktoren und wir sind froh, Becker & Müller im ‚Sweaty‘-Team zu haben.“ Prof. Hochberg ist überzeugt, für sein Entwicklungsteam den richtigen Partner gefunden zu haben. Aber auch Xaver Müller, einer der Geschäftsführer des Unternehmens, sieht solche Herausforderungen immer wieder als Ansporn die Qualität der eigenen Abläufe zu optimieren. „Als Technik-Partner in einem solchen Hightech-Projekt dabei zu sein, sehen wir als großes Kompliment und zugleich als Bestätigung für unseren eingeschlagenen Weg, immer nur die bestmöglichen Ergebnisse zu liefern.“
Die Entwicklung von ‚Sweaty‘ unterstützt die Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH mit Leiterplatten, die den spezifischen Anforderungen gerecht werden. Bisher waren es etwa 40 bis 50 Leiterplatten in 2- bis 4-lagiger Ausführung. Mit ihren Know how stehen sie den Studenten natürlich auch als Berater zur Seite. Die nächsten Leiterplatten sind derzeit in Fertigung. Die Platinen werden an unterschiedlichen ‚“Körperstellen“ des Roboters eingesetzt. In den Füßen messen zwei Sensoren auf Leiterplatten die Auftrittskräfte. Im Kopf und im Schwerpunkt im Bauch tragen sie das Gleichgewichtsorgan. Auch die Motorkontrolle und der Hauptkommunikationskontroller kommen ohne hochpräzise Leiterplatten nicht aus.
Für die Cortex M4-Prozessoren werden beispielsweise extrem feine Strukturen auf der Leiterplatte benötigt. Da es im Roboter einfach eng ist, sind die Anforderungen an die Technologie anspruchsvoll. Die Wärmeabführung von den Komponenten ist eine wichtige Herausforderung. Becker & Müller gehören zu den Leiterplattenproduzenten, die solche Herausforderungen mit speziellen Kupferinlays in Multilayerplatten in den Griff bekommen. Über Kupferbahnen und auch über Kühlkörper wird die Wärme von den Komponenten abgeführt. Gleichzeitig kann über die Dickkupfer-Einlagen auch mit Hochstromtechnologie gearbeitet werden. Dieses Nebeneinander von feinsten Leiterbahnen und dickeren Kupferlagen stellt höchste Ansprüche an die Fertigung.
Der RoboCup ist ein internationaler Wettbewerb, dem sich die beteiligten Teams mit ihren Partnern voller Motivation stellen. Der nächste Termin wird ein einwöchiges Turnier in Leipzig Ende Juni sein. Das Team der Hochschule Offenburg ist in der großen Klasse als einziges europäisches Team für das Turnier in Leipzig qualifiziert. Die internationale Konkurrenz ist gut, aber nicht unschlagbar. Die größte Aufgabe für die Offenburger dürfte ein Team aus Korea werden.
Die Mannschaften aus den anderen Ländern können teilweise auf größere Manpower zurückgreifen oder bekommen auch größere öffentliche Unterstützung. Aber durch Sponsoren wie Becker & Müller ist es auch Teams wie dem von der Hochschule Offenburg möglich, erfolgreich zu arbeiten, und in ihren Disziplinen zum Beispiel eben auch einmal Weltrekorde zu erreichen.
Wir wünschen Professor Hochberg und seiner Mannschaft von der Hochschule Offenburg weiterhin bestes Gelingen bei der ‚Mission RoboCup‘.
