Dutch Rescue Team zet HCC!robotica op de kaart

Walter Wijnhoven

Het Dutch Rescue Team met van links naar rechts Iwan, Karel en Joep

Op 1 juni 2023 werd de komst van Pi Wars 2024 aangekondigd. Pi Wars is een internationale robotica-competitie waarin teams Raspberry Pi-gestuurde robots bouwen en meedoen aan verschillende uitdagingen om
punten te verdienen. Er zijn teams van scholen, clubs, families, groepen hobbyisten en solorobotbouwers. Er trokken 58 teams uit de hele wereld, waaronder Italië, Spanje en de USA, naar het strijdtoneel: het Cambridge Computer Laboratory (William Gates Building) van de Universiteit van Cambridge. Een bont gezelschap van eenvoudige robots gebaseerd op kant-en-klare kits tot bijzondere hightechcreaties.

Initiatiefnemer Iwan vormde binnen een week een team van zes enthousiaste robothobbyisten van HCC!robotica, behalve Iwan bestaande uit Karel, Joep, Aloys, Bert en Koos. Vier van hen reisden als Dutch Rescue Team naar Cambridge. Per teamlid varieert de ervaring zowel in tijd (0 tot 20+ jaar) als in niveau (beginner tot expert) en de vaardigheden van elektronica en coderen tot 3D-printen. Joep: “Er zijn weinig mensen die dat allemaal in
zich hebben. Het spreekwoord ‘Als je snel wilt gaan, ga alleen en als je ver wilt gaan, ga dan samen’ geldt ook voor deze reis.

Disaster Zone!

Het thema voor 2024 was ‘Disaster Zone!’, verwijzend naar natuurlijke en door de mens veroorzaakte rampen, met een knipoog naar favoriete rampenfilms.

Er zijn zeven challenges:

-1- Lava Palava – Ontsnap aan een vulkaanuitbarsting

-2- Eco-Disaster – Sorteer vaten met giftig afval

-3- Escape Route – Navigeer door een blind doolhof naar de uitgang

-4- Minesweeper – Vind bommen en maak ze onschadelijk

-5- The Zombie Apocalypse – Schiet zombies neer

-6- Pi Noon - The Hindenburg Disaster – Verdedig je ballonnen

-7- The Temple of Doom – Ga op avontuur en ontloop obstakels

Joep: “Eigenlijk is de eerste en belangrijkste challenge: kom gewoon deze kant op met een werkende robot!” Vanuit HCC!robotica deden twee teams mee: het Dutch Rescue Team in de categorie advanced en het eenmansteam RoboPi in de categorie intermediate.

Raspberry Pi

Cambridge is niet toevallig de locatie voor Pi Wars. De Raspberry Pi werd voor educatieve doeleinden ontwikkeld aan de Universiteit van Cambridge door de Raspberry Pi Foundation. Tijdens Pi Wars mag je meerdere borden gebruiken om de besturing en berekeningen uit te voeren zoals Arduino’s, maar het Raspberry Pi-bord moet de algehele controle hebben. Extra apparatuur zoals een gamecontroller, laptop, mobiele telefoon of tablet mag gebruikt worden om de robot te besturen, maar mag niet fysiek bevestigd zijn tijdens de wedstrijd. De robot van het Dutch Rescue Team wordt aangedreven door de Raspberry Pi 4, aangevuld door een aangepaste STM32-gebaseerde microcontroller voor de wiel-encoders. Deze tellen het aantal rotaties dat een motor uitvoert, dus een realtime microcontroller is een must. Goede hardware heeft altijd goede code nodig; de (micro)controller is gecodeerd in C en de applicaties voor de uitdagingen in Python. De hoofd- en enige sensor is de camera, dus alles is gedaan met beeldverwerking.

Beginnen met mijnenvegen

Van ’doom’ naar succes

“We begonnen met The Temple of Doom”, vertelt Joep, “een obstakelbaan van vier meter. Hier bleek echter dat we niet genoeg tijd hadden besteed aan het oefenen van het besturen van de robot. Met het mijnenvegen hadden we meer succes. Het was geweldig om te zien hoe de strategie die we hadden bepaald tot leven kwam (zie: https://dutch-rescue-team.blogspot.com/2024/04/story-strike-pose.html). Dit mocht autonoom of met de hand – wat sneller is – maar wij hebben het autonoom gedaan.”

Zombies in zicht

De Zombie Apocalyps werd met de afstandsbediening gedaan en leverde een probleempje op. Joep: “In de voorbereidingsruimte ontdekten we al dat we het licht uit moesten doen om het laserkruis te kunnen zien, maar we besloten het erop te wagen. Op het eigenlijke parcours was de horizontale lijn van het laserkruis helaas volledig onzichtbaar. Gelukkig konden we nog wel een paar treffers maken. Tijdens het testen bij fel buitenlicht hadden we dat wel geconstateerd maar het was te laat om er iets aan te doen.” Ondanks deze onvolkomenheid werd deze challenge afgesloten met een mooie vierde plaats.

Een deel van het parcours van Lava Palava mde de robot op de bult die de Engelsen a sleeping policeman noemen”

Lava Palava

Het team wist met succes te ontsnappen aan de dreigende lavastroom van Lava Palava. “Over het parcours was alleen bekend dat het ‘ergens’ een bult zou bevatten of wat de Engelsen a sleeping policeman noemen”, licht Joep toe. “Voor dit doel maakten we een speciale extensie om het zwaartepunt van de robot te veranderen omdat we anders niet fatsoenlijk over de bult kwamen. We hadden thuis een oefenbult gemaakt om te testen. Een lijn volgen is niet zo moeilijk maar snel een lijn volgen is wel een uitdaging, zeker als je een groot gewicht aan de voorkant hebt zoals wij. Met onze uitbreiding voor de vereiste balans en onze camera met OpenCV, konden we drie vlotte runs maken. Lava Palava leverde ons een eerste plaats op.” Journalist Les Pounder van Tom’s hardware bleek hiervan behoorlijk onder de indruk en de teamprestatie stond na een kwartier al op Twitter: ‘This #piwars robot from Dutch Rescue Team just completed an exceptionally fast line following run!’ Joep: “Zijn interesse was al gewekt omdat hij dacht dat we een balancerende robot hadden op twee wielen, maar het derde wiel was ingepakt om obstakels te vermijden.”

Ramp als hoogtepunt

Vaten met 'giftig afval' sorteren

Joep: “De Eco Ramp is ons persoonlijke hoogtepunt. Er is veel werk gestoken in het bijschaven van deze uitdaging, waarbij een vrachtwagen een lading vaten had verloren waarvan de rode vaten lekten en de groene niet. De vaten moesten worden opgepakt en gesorteerd. Als het werkt ziet het er simpel uit maar het is echt een hele kunst. De robot ziet geen verschil tussen een vat dat ligt of staat. We kregen een compliment van de overall-winnaar Team Brian dat zij bij deze challenge wel sneller waren maar dat onze controle veel groter was. We werden hier autonoom tweede, net zoals bij de Escape challenge (gedeeld tweede) die we ook autonoom volbrachten.”

Start van de Escape route

Geen ballon, wel een blog

Was het na een aantal geslaagde challenges tijd voor een feestje, compleet met ballonnen? Helaas lukte het tijdens de afvalrace Pi Noon niet om de ballonnen van concurrerende robots lek te prikken, andersom bleef er geen eigen ballon heel. Het mocht de pret niet drukken, want er waren ook extra mogelijkheden om meer punten te verdienen, onder meer via een blog en via een video. Hierover was de jury heel positief. Joep: “We hopen dat we met ons blog, waarmee we de vierde plaats behaalden, anderen kunnen inspireren en interesseren in robotica en misschien zelfs om deel te nemen aan Pi Wars!” Lees hier het complete blog: https://dutch-rescue-team.blogspot.com

Onvergetelijk

Het deelnemen aan Pi Wars was een onvergetelijke ervaring. Bert: “De sfeer is gewoon geweldig. Er is ook veel jeugd en er komen zelfs hele gezinnen.” Iwan: “De regels zijn soepel want het is niet de bedoeling dat je na maanden werk aan je robot door iets knulligs een parcours niet kunt doen. Het doel is om mensen enthousiast te maken.” Joep ten slotte: “We hebben veel plezier gehad, ook tijdens het samen testen, samen oplossingen vinden voor problemen en elkaar regelmatig een spiegel voorhouden. Niet alleen hebben de meesten van ons OpenCV-vaardigheden opgedaan. Individueel werden diverse vaardigheden nieuw aangeleerd of verbeterd, zoals het mallen maken en gieten van siliconen rubberen 'terreinwielen' en een veel beter begrip krijgen van het installeren en gebruiken van servo's.” Uiteindelijk behaalde het Dutch Rescue Team de vierde plaats in de categorie gevorderden. Een geweldige prestatie voor een mooie groep robotbouwers!

Het eenmansteam van RoboPi

Een kanon op de RoboPi

Behalve het Dutch Rescue Team deed vanuit HCC!robotica ook een eenmansteam mee aan Pi Wars. Met wisselend succes. Rob noemt zijn deelname aan Pi Wars met zijn robot RoboPi, met technische ondersteuning van Kees, ‘geen succesverhaal’. Toch slaagde hij erin om ondanks pech aan drie challenges deel te nemen.

Het probleem

Rob stond vol verwachting met zijn robot en laptop in de startblokken maar kon slechts aan drie opdrachten meedoen. Wat ging er mis? “Mijn robot deed het prima maar mijn laptop laadde niet meer bij via het Engelse stopcontact; je zag de accu leeglopen terwijl de lader in het stopcontact zat”, vertelt Rob spijtig. “Aan de eerste drie wedstrijden kon ik nog meedoen maar toen was de laptop leeg en kon ik niets anders meer opstarten. Het probleem heb ik later gevonden: een programmaatje op de laptop genaamd ‘U-power’ dat je accu beheert.”

De RoboPi

RoboPi

Rob kijkt toch met trots terug op het evenement en op zijn RoboPi. “Mijn robot heeft aan de voorkant een connector waaraan je uitbreidingen kunt plakken, en aan de bovenkant kun je er indien nodig een ‘kanon’ op plaatsen. Aan de voorkant kun je dankzij het ‘time of flight center’ de afstand meten’; tussen de vier wielen zitten ook afstandsmeters waarmee je de wanden van de baan kunt volgen. Verder zit er een Raspberry Pi 4 op en aan de achterkant een Arduino Uno die onder meer de motorbesturing regelt. Als richtingssensor dient een B&O 055. De robot bestaat uit een aantal modules die met elkaar samenwerken. Ik ben (nog) niet verder gekomen dan alles bedienen met de afstandsbediening.”

Zwart of wit

“Omdat een aantal goed geïnformeerde mensen van HCC!robotica hun mening gaven dat een time of flight-sensor niet zou werken op een zwart oppervlak, maakte ik me zorgen”, vertelt Rob. “Ik maakte een klein prototype van een zwart bord van hout, geverfd met matzwarte spuitverf en probeerde de sensor erop uit. Het mooie testresultaat was dat de tof-sensor net zo goed bleek te werken op dit zwarte oppervlak als op de witte testborden die ik had gebruikt. Kortom no worries zoals ze in Australië zo mooi zeggen

.”