SDU-studerende sender robotter i kamparenaen

North Star 1 suser hen over gulvet og hamrer ind i modstanderen. Sammenstødet sender den anden robot op i et hjørne af arenaen, og kampen er afgjort.

Sådan sikrede en gruppe ingeniørstuderende fra SDU sig en af deres to sejre, da de for nylig deltog i deres første internationale robotkamp i Hannover.

Men i andre kampe var det North Star 1, der fik tæsk. Store tæsk. Dele af konstruktionen blev bøjet så voldsomt, at de studerende måtte reparere robotten med de reservedele, de havde taget med. Heldigvis havde de taget rigeligt med.

– Vi havde reservedele nok med til at bygge en helt ny robot, hvis det blev nødvendigt. Så galt gik det heldigvis ikke. Det var primært våbnet, vi måtte reparere, fortæller 24-årige Tobias Lorenzen, der læser mekatronik på femte semester og er en af initiativtagerne til klubben North Forge.

Det begyndte med videoer på nettet

Idéen opstod omkring et år tidligere, da Tobias så videoer af robotkampe på nettet. I de tv-transmitterede BattleBots-konkurrencer kæmper fjernstyrede robotter mod hinanden i en lukket arena, indtil den ene ikke længere kan fortsætte.

Tobias spurgte nogle venner på campus, om de havde lyst til at bygge noget lignende.

– Jeg spurgte egentlig bare, om vi ikke skulle bygge noget fedt? Så talte vi med nogle af vores undervisere om, hvem der kunne hjælpe os med at etablere en klub. Derfra voksede det stille og roligt, fortæller han.

De var fem studerende i begyndelsen. Først samlede de nogle komponenter og byggede en robot, der kunne køre. Senere blev North Forge godkendt som studenterforening, så gruppen kunne søge støtte og købe de dele og materialer, der var nødvendige for at gøre robotten kampklar.

Den første prototype afslørede hurtigt, at entusiasme ikke kunne stå alene. Konstruktionen var for spinkel, friktionen gav problemer, og flere af de oprindelige løsninger ville næppe overleve et møde med en anden kamprobot.

Derfor begyndte en lang proces med at bygge, afprøve, ødelægge og bygge på ny.

– Vi arbejder meget ud fra tanken om, at vi bygger noget og derefter tester, om det virker. Vi laver det, vi kalder “bash tests”, hvor vi grundlæggende slår på ting. Samtidig bruger vi simuleringer til at undersøge, om vores løsninger kan holde. Så ændrer vi designet og gentager processen, indtil vi har noget, vi tror på, siger Tobias.

Undervisningen kom i brug

En kamprobot i North Star 1’s vægtklasse vejer blot 1,5 kilo. Alligevel stiller den store krav til konstruktionen.

Robotten skal være let og hurtig, men samtidig kunne modstå voldsomme slag. Motorer og elektronik skal beskyttes, varmen skal kunne ledes væk, og alle komponenter skal placeres på meget lidt plads. Samtidig skal robotten helst kunne køre videre, selv hvis våbnet eller andre dele bliver beskadiget.

Det har tvunget de studerende til at trække på viden fra en række forskellige dele af deres uddannelse.

De har blandt andet arbejdet med materialevalg, friktion, køling, konstruktion og simulering af sammenstød. Undervisningen i simulering af sammenstød hjalp dem med at beregne, hvad der sker, når robotterne rammer hinanden, mens strømningsmekanik viste sig nyttig, da motorerne skulle køles.

– Vi har lært, at det, vi får undervisning i, faktisk giver mening, og at vi kan bruge det i virkeligheden. Det er ikke altid, man oplever det så direkte, siger Tobias.

Arkadiusz J. Goszczak, der er leder af Centre for Materials Analysis and Characterization, og lektor Casper Høgh Kunstmann, begge fra SDU NanoSYD på Mads Clausen Instituttet, har sammen med kolleger vejledt de studerende undervejs.

Goszczak fremhæver, at projektet tvinger de studerende til at kombinere viden fra flere dele af ingeniørfaget. Det er ikke tilstrækkeligt at bygge et lille køretøj, der kan bevæge sig. De skal konstruere en robot, som kan blive ramt hårdt og alligevel fortsætte kampen.

– De står med et stort puslespil. De skal vælge de rigtige materialer, finde ud af, hvordan de skal sættes sammen, og sikre, at robotten kan bevæge sig problemfrit og samtidig stå fast på underlaget. Derudover skal de drive et våbensystem og få samtlige komponenter til at være på utrolig lidt plads. Det kræver, at de både ser på helheden og gennemtænker hver eneste detalje, siger Arkadiusz J. Goszczak.

Ifølge de to vejledere var den første version langt fra kampklar.

– I begyndelsen var de passionerede unge ingeniørstuderende, som var ivrige efter at skabe noget. Deres første prototype havde sine svagheder. Den var temmelig skrøbelig, og nogle af idéerne var ikke helt realistiske. Arkadiusz måtte give dem et kontant ingeniørmæssigt realitetstjek. Men de gav ikke op. Siden har de udviklet sig enormt og forvandlet deres rå entusiasme til dyb ingeniørfaglig forståelse. Vi er meget stolte af dem, siger Casper Høgh Kunstmann.

De studerende har også fået vejledning af Jan Tiettje og Bo Atzen i SDU’s værksted, som har styrket deres forståelse af materialer og mekaniske komponenter. Desuden har de trukket på viden fra undervisere som Andrei Popa, der har vejledt dem om additiv fremstilling.

Deres løsninger er løbende blevet udfordret, og erfaringer fra flyindustrien inspirerede dem blandt andet til at eksperimentere med såkaldte aluminiumssandwichkonstruktioner.

Ikke alle forsøg virkede efter hensigten. En komponent, som ifølge simuleringerne burde kunne modstå belastningen, blev alligevel bøjet under konkurrencen i Hannover.

Men det er netop fejlene, der driver udviklingen videre.

– Vi tænker meget over redundans. Hvis noget går i stykker, kan robotten så stadig bevæge sig? Kan den fortsat kæmpe og måske endda vinde? Der ligger virkelig mange overvejelser bag, fortæller Tobias.

Danmarks bedste og eneste hold

North Forge vandt to af sine fem kampe ved konkurrencen i Hannover og sluttede på en delt ottendeplads blandt 15 deltagere.
Dermed kan de med et glimt i øjet kalde sig Danmarks bedste BattleBots-hold. De er nemlig også det eneste.

Men klubben vokser hurtigt. Fra de oprindelige fem initiativtagere er North Forge vokset til ni aktive medlemmer, og ved begyndelsen af det nye semester meldte 23 interesserede studerende sig.

Klubben vil nu lade de nye medlemmer begynde med robotter i den såkaldte antweight-klasse. De vejer blot 150 gram og er billigere og mere tilgængelige at bygge end North Star 1. Samtidig arbejder de erfarne medlemmer på endnu en robot i 1,5-kilosklassen, så North Forge kan stille med to større robotter ved en kommende konkurrence.

Selv en lille kamprobot er dog ikke gratis. Ifølge Tobias koster det omkring 5.000 kroner at bygge en robot i North Star 1’s klasse. Især våbnet er dyrt, fordi det kræver materialer, der både er hårde og kan modstå kraftige slag uden at knække.

Drømmer om en dansk arena

På længere sigt håber North Forge at kunne etablere en sikkerhedsindhegnet kamparena på SDU. Klubben har allerede fået kontakt til robotbyggere fra andre lande, som har vist interesse for at komme til Danmark, hvis der bliver arrangeret en konkurrence.

En dansk arena vil også kunne give andre universiteter og skoler mulighed for at bygge robotter og møde hinanden i konkurrencer.
Dermed kan projektet vokse fra en studenteridé til et nyt samlingspunkt for praktisk ingeniørkunst.

For Tobias er BattleBots en konkurrence, men også en mulighed for konstant at lede efter de små forbedringer, der kan gøre forskellen mellem sejr og en robot, som må bæres ud af arenaen.

Hans egentlige ambition er at arbejde med Formel 1. Indtil videre giver de små kamprobotter ham mulighed for at arbejde med mange af de samme elementer såsom fart, materialer, marginaler og kompromisløs udvikling.

– Det er virkelig sjovt og meget konkurrencepræget. Man forsøger hele tiden at hente selv den mindste fordel gennem sit design, siger han.
Og hvis beregningerne viser sig at være for optimistiske, giver arenaen et meget kontant svar.