Von Lego zur Robotik - Fußballweltmeister dank SolidWorks

Seit 2005 treten die Brüder als T’n’T Robotik Team bei Wettbewerben weltweit an und das äußerst erfolgreich: 2009 wurden die beiden im Roboterfußball Soccer 2vs2 zum sechsten Mal Deutsche Meister und holten beim weltweit größten Robotik-Event RoboCup in Graz mit 148:17 Toren überzeugend ihren zweiten Weltmeistertitel. 

Die Roboter der Brüder Timmermann in Aktion zu sehen, ist unterhaltsam und beeindruckend: mit bis zu 2m/s bewegen sie sich völlig autonom über ein 4,5 m² großes Spielfeld, darauf programmiert, dem Ball zu folgen und ihn ins Tor zu befördern. Dabei identifizieren sie den Ball mit Infrarotlichtsensoren, bringen ihn unter Kontrolle, bestimmen mit Ultraschall ihre eigene Position, erkennen per Kompass-Sensor, wohin der Ball sollte und schießen ihn mithilfe eines Hubmagneten ins gegnerische Tor.

Drei bis vier Roboter jährlich stellen die beiden Brüder her und investieren dafür zirka 3.000 Stunden. Als Basis dient ein in jedem Jahr neu konzipierter und verbesserter Prototyp, der dann leicht modifiziert wird. Pro Roboter werden bis zu 250 Mechanik- und 400 Elektronikteile verbaut, vom omnidirektionalen Antrieb, mit dem der Roboter in jede Richtung fahren kann, über Sensoren zur Ballerkennung, Richtungskontrolle und Abstandsmessung bis hin zum Akku für die Energieversorgung. Der Bauraum ist sehr gering, da ein Roboter maximal 2,5 kg wiegen und 22 cm Durchmesser haben darf. Gleichmäßige Gewichtsverteilung ist wichtig, damit er gerade fährt, zudem muss er robust und wendig sein.

Anfangs planten die Brüder ihre Roboter mit Handskizzen, später nutzten sie eine kostenlose 2D-CAD-Software, bis ihnen ein Freund die 3D-CAD-Software SolidWorks zeigte. Benno und Jonas waren sofort überzeugt und fragten beim SolidWorks Vertriebspartner COMSOL eine SolidWorks Student Edition und eine SolidCAM Lizenz an. Dank der Anleitungen und Übungen fanden sich die beiden Schüler schnell im 3D-System zurecht. Zudem ermöglicht die übersichtliche Anordnung der Schaltflächen intuitives Lernen.

Mithilfe der Modellierungsfunktionen in SolidWorks können die Brüder die Maße der zu verbauenden Teile so klein wie möglich halten. Ferner lassen sich durch Funktionen wie das Spiegeln von Bauteilen zeitaufwendige Iterationsschritte vermeiden. Mit der eigenen CNC-Fräse stellen die Timmermanns einfache Teile selbst her. Kompliziertere Formen lassen sie von Profis anfertigen. Da SolidCAM vollständig in die Benutzeroberfläche von SolidWorks integriert ist, können alle NC-Bearbeitungen angelegt, berechnet und simuliert werden, ohne dabei die Baugruppen-CAD-Umgebung von SolidWorks verlassen zu müssen. Werden NC-relevante Details im SolidWorks Modell geändert, synchronisiert SolidCAM automatisch alle Werkzeugwege. Die Funktionsfähigkeit der Roboter wird mittels Simulation geprüft. Diese Bewegungsabläufe eigenen sich laut Benno Timmermann aber auch hervorragend für Präsentationen bei Sponsoren, denn schließlich müssen Material-, Reisekosten und Anmeldegebühren finanziert werden.

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