De byggde en autonom stimpmätare
I årskurs två läser studenterna på civilingenjörsprogrammet i Informationsteknik kursen IT-projekt där de får välja mellan att göra ett mjukvaru- eller hårdvaruinriktat projekt. Karl-Axel, Bevin, Viktor, Fredrik, Linus och Mathias valde hårdvaruprojektet och tillsammans har de gjort den autonoma roboten Stimpson.
Vad har ni gjort för projekt?
– Vi har i kursen IT-projekt, del 2 - Autonoma inbyggda system byggt en autonom robot, det vill säga en självgående och självtänkande robot. Uppgiften var att bygga en valfri “nyttodedikerad” autonom robot som skulle kunna vara intressant i ett kommersiellt sammanhang. Till detta fick vi en budget på 2000 kronor och tillåtelse att använda begagnat upphittat byggnadsmaterial. Vi valde att designa och bygga något som vi kallar för en “autonom stimpmeter”, en robot som mäter rullmotståndet på underlag. Huvudfunktionen och tänkta användningsområdet är att mäta snabbheten på greener på golfbanor, berättar Karl-Axel.
Vad är egentligen en stimpmeter?
– Roboten har en inbyggd standardiserad stimpmeter, vilket är ett specialdesignat mätinstrument för “snabbhetsmätning” på golfgreener. Stimpmetern är en V-formad ränna i metall eller plast med en urspårning i ena änden formad för att en golfboll ska kunna ligga still där. Änden med bollen höjs upp och vid en viss vinkel, cirka 20 grader så börjar bollen rulla ner för rampen och ut på underlaget. Detta gör att bollen får samma utgångshastighet ut på greenen vid varje mätning och man kan då observera hur långt bollen rullar och jämföra det med andra underlag. Mätresultaten brukar uttryckas i den så kallade “stimpskalan”, till exempel om en boll rullar 10 fot har greenen snabbheten “10 på stimpen”, förklarar Karl-Axel.
Hur fungerar er autonoma stimpmeter?
– Stimpmetern är ett lätthanerligt mätinstrument och hanteras för hand, men vi fick en idé om att testa ifall vi helt kunde automatisera denna mätningsprocedur. Roboten är programmerad med en Altera Nios2-bräda och styrs via input-knapparna på denna. En mätning börjar med att rampen som är monterad hängandes i ett snöre hissas upp med hjälp av en skruvdragarmotor tills bollen rullar ur hålet och ner för rampen. Roboten kör sedan efter bollen och hittar den med hjälp av IR-sensorer, registrerar hur långt den har rullat med hjälp av vinkelhastighetsmätare på robotens hjul och puttar upp bollen på rampen igen med hjälp av en egenkonstruerad upplockningsanordning. Sedan vänder roboten och gör en ny mätning. Detta upprepas några gånger tills man anser att man har ett godtagbart snittvärde med en rimlig felmarginal och resultatet visas därefter på displayen, berättar Karl-Axel.
Varför valde ni att bygga just an autonom stimpmeter?
– Det var Karl-Axel som kom med idén eftersom han spelar golf och jobbar på en golfbana på fritiden. Resten av gruppen tyckte att det skulle vara ett intressant projekt, säger Bevin.
– Jag är både golfspelare och greenkeeper sedan urminnes tider och föreslog något som skulle kunna automatisera en vardaglig arbetssyssla. Huruvida en efterfrågan av en sådan robot faktiskt skulle finnas på marknaden låter jag dock vara osagt, säger Karl-Axel.
Vilka metoder har ni använt för att bygga roboten?
– Ett av kursmomenten var att vi skulle använda en projektmetod som heter Scrum för att dela upp och planera arbetet. Vid starten av varje arbetsvecka satte vi oss ner och bestämde vad vi skulle bli klara med den veckan, och hur vi skulle dela upp varje arbetsuppgift i mindre delar, berättar Bevin.
– Vi använde oss dessutom av en modell som kallas SEMAT. Det är en modell för att utvärdera hur arbetet med projektet går och se hur välmående projektet är. Vi var de första någonsin att testa denna modell, då SEMAT fortfarande är under utveckling, förklarar Viktor.
Och hur byggde ni själva roboten?
– Vi har letat efter delar hemma och till och med i soprum. Vi tog vad som helst som vi kunde få tag på och satte ihop delarna med skruvar och nitar, berättar Bevin.
Vad har ni lärt er under projektarbetets gång?
– Vi har framförallt lärt oss hur man ska arbeta i en grupp och vilka fördelar och nackdelar det medför. Utöver det nya arbetssättet har vi även lärt oss många tekniska detaljer, då vi inte har arbetat med elektronik i praktiken innan detta, utan bara i teorin, säger Fredrik.
– Det går inte att lära sig allt enbart under föreläsningar och laborationer. Jag som mest har sysslat med elektroniken och programmeringen till roboten har behövt lära mig en del om transistorer, dioder och resistorer. Jag tror att jag har lärt mig mer under det här projektarbetet än jag någonsin skulle göra under en elektronikkurs, säger Bevin.
Vad var det svåraste under projektarbetet?
– Det svåraste var att veta om en lösning skulle fungera innan vi hade implementerat den. Till exempel använde vi först en H-brygga som drivkrets för motorerna. Dagen innan roboten skulle visas på den demomässa som avslutade kursen insåg vi att spänningsfallet över H-bryggan blev för stort. Det ledde till att motorerna inte hade önskad effekt och därför chansade vi med att öka spänningen. Tyvärr började roboten då att brinna och vi fick snabbt komma på en annan lösning där vi använde reläer. Det blev en lång kväll när den nya lösningen skulle implementeras. Tidsuppskattningen var också något som var svårt eftersom ingen av oss gjort något liknande tidigare. Att vi använde Scrum som tvingade oss att tidsuppskatta varje liten del gjorde att vi fick mycket övning. Till en början var vi väldigt optimistiska, men vi blev bättre på det under projektets gång, berättar Linus.
Vad var roligast?
– Det absolut roligaste under projektet var att vi lärde oss många saker på ett kreativt sätt. Många lösningar kom vi fram till efter diskussioner och research. Dessutom var det otroligt kul att på demomässan få presentera en robot som faktiskt fungerade, säger Linus.
Vad har ni lärt er av att jobba i ett team på sex personer?
– Vi har lärt oss att man, när man jobbar många personer i ett gemensamt projekt, ska göra en bra planering så att alla har något att göra. Det var stunder då vissa personer inte kunde utföra sina uppgifter eftersom andra utförde sina på roboten samtidigt. Det är också bra att känna alla personer som arbetar på projektet så att man kan dela upp arbetet utifrån vad man är bra på, säger Mathias.
Är ni nöjda med ert resultat?
– Det är vi absolut! Vi lyckades konstruera en fungerande prototyp av vår idé och alla viktiga huvudfunktioner som vi hade som mål att implementera fungerade under demonstrationen. Även om allting skulle behöva göras om från början med ordentlig konstruktionsritning och välanpassat material för att framställa ett schysst fungerande exemplar så kändes vår robot inte så långt borta, säger Karl-Axel.
– Med tanke på att roboten mestadels är byggd av skrot är vi väldigt nöjda! Vi har också ett bra exempel på robotens utmärkta konstruktionskvalitet; när vi skulle visa upp roboten på en mässa om programmerbara kretskort blev den påkörd av en bil av misstag, men vi lyckades laga den så att den fortfarande fungerade, berättar Bevin.
Skulle ni kunna tänka er att bygga fler robotar i framtiden?
– Det skulle jag definitivt kunna tänka mig. Det var mycket roligt och jag tror att det finns en stor marknad för robotar och autonoma konstruktioner både nu och i framtiden. Vi är några i gruppen som överväger att söka till mastersprogrammet Inbyggda system som finns här på KTH Kista och som behandlar sådant. Det kommer att bli spännande, säger Bevin.