Autor:	Karl-Josef Thiemeyer
Termin:	24.05.2024
Ort:	Hochschule Hamm-Lippstadt

Einleitung

Der STARK e.V. organisiert und fördert jährlich einen Roboterwettbewerb für interessierte Schulen. Karl-Josef Thiemeyer stellt hierfür die Wettbewerbsaufgabe. 2024 duellieren sich je zwei Roboter auf einer tückischen Rennstrecke mit zahlreichen Aufgaben und Hindernissen (siehe Abb. 1).

Dokumente

Benötigte Materialien

Anzahl	Material
7	Standardplatten je Team, Geradeausstrecke
1	Hau-den-Lukas
1	Lego-Quader
3	7-er-Lochbalken
1	Klebeband
1	30 cm Lineal

Regelbeschreibung

Alle Teams nutzen ausschließlich Legoteile. Ab dem RCX-System sind alle Folgesysteme erlaubt (NXT, EV3, Spike). Es können beliebig viele Lego-Sensoren genutzt werden. Kein Team darf sich durch Fremdsensoren (HiTechnic, o.ä.) einen Vorteil verschaffen.
Jedes Team bestimmt zwei Personen aus dem Team, die den Lauf am Tisch organisieren. Alle weiteren Teammitglieder bleiben auf Abstand, so dass kein Team behindert wird.
Bei jedem Neustart darf der Roboter mit seinen Aufbauten die Höhe von 30 cm nicht überschreiten. Alle angebauten Teile dürfen zudem nicht über das Startfeld hinausragen.
Das Team prüft die Lage der Platten, die die Spielfelder darstellen, auf Unebenheiten und darf dies gegebenenfalls korrigieren (vgl. Abb. 3). Mit dem Start akzeptiert das Team alle Gegebenheiten. Danach kann es keinen Grund mehr geben, einen Lauf wiederholen zu dürfen.
Die Jury achtet vor jedem Lauf auf gleiche Startvoraussetzungen für beide Teams.
Das Wettbewerbsfeld besteht aus 7 Feldern: ein Startfeld, fünf Arbeitsfeldern und ein Zielfeld. Der Roboter beginnt auf dem Startfeld (Basis). Der Roboter muss auf der Startlinie stehen; dabei reicht es aus, wenn er diese Linie in der Oben-Aufsicht zumindest teilweise abdeckt.
In jedem Lauf treten zwei Mannschaften gegeneinander an. Für das Feld 3 ist eine gemeinsame Aufgabe vorgesehen, die nur eine Mannschaft lösen kann.
Hat der Roboter die fünf Arbeitsfelder überfahren, gelangt er zum Zielfeld. Der Roboter ist auf dem Zielfeld angekommen, wenn kein überhängendes Teil von ihm auf Feld 5 ragt und der Roboter die Ziellinie in der Oben-Aufsicht mindestens zum Teil abdeckt (siehe Abb. 4 und Abb. 5).
Auf jedem Arbeitsfeld sind verschiedene Aufgaben zu erledigen, für die es Punkte gibt. Wer die meisten Punkte „ergattert“ gewinnt.
Insgesamt haben die Teams für alle Aufgaben einen Zeitrahmen von 60 Sekunden. Später gelöste Aufgaben werden als "nicht gelöst" gewertet. Für je 5 Sekunden, in denen der Roboter eines Teams mit allen vollständig gelösten Aufgaben das Ziel erreicht, erhält das Team einen weiteren Punkt.
Es bleibt dem Team überlassen, in welcher Reihenfolge die Aufgaben erledigt werden. Die Rahmenbedingungen sind vorgegeben dadurch, dass beim Start der Roboter wie oben beschrieben sich auf dem Startfeld (Basis) befindet und zum Abschluss auf dem Zielfeld (Basis 2). Der Roboter kann während des Laufes in die Basis zurückkehren. Das kann genau dann Sinn machen, wenn der Roboter für andere Aufgaben umgebaut werden muss. Entscheidend ist, dass immer derselbe Brick genutzt wird.
Jedes Team hat drei Durchläufe gegen drei verschiedene Teams zur Verfügung. Der schlechteste Lauf wird gestrichen, die beiden anderen addiert. Daraus wird eine Tabelle erstellt. Die beiden Besten bestreiten das Finale.

Abb. 4: Ziel erreicht
Abb. 5: Ziel nicht erreicht

Die Aufgaben der einzelnen Felder

Feld 1

Auf dem Feld 1 sind in Fahrtrichtung links der schwarzen Führungslinie zwei leere Joghurtbecher (500 ml) abgelegt (offenes Ende auf dem Boden, vgl. Abb. 6). Beide Becher müssen nach links von der Platte entfernt werden. Es spielt dabei keine Rolle, wo die Becher nachher liegen. Allerdings dürfen sie nicht - auch nicht teilweise - auf den Platten (Start-, Ziel oder Arbeitsfelder) liegen.

Feld 2

Auf dem Feld 2 sind zwei Hau-den-Lukas-Objekte mit Klettverband (Dual-Lock) arretiert. Die genaue Lage kann Abb. 7 entnommen werden. Der Hebel am Objekt hat am Ende eine kleine Rolle. Der Hebel ist zu Beginn des Durchlaufs so zu positionieren, dass die Rolle in der Vertiefung des davor angebrachten Rechteck-Lochbalkens festsitzt. Gegebenenfalls muss das Objekt vorher noch etwas zusammengedrückt werden. Der Hebel kann so einmal in die Box hinuntergedrückt werden und das andere Mal aus der Box heraus nach oben.

Feld 3

Zwischen den beiden Dreier-Feldern befindet sich ein offener Lego-Quader (s. Bauanleitung: Lego-Quader). Der Quader muss gleichmäßig auf den beiden Dreier-Feldern positioniert werden, so dass der Abstand von beiden Bahnen gleich ist (vgl. Abb. 8). Er steht mit dem H-Lochbalken auf dem Feld (nicht arretiert). Der H-Lochbalken sei derjenige Lego-Baustein, der in seiner Form dem Buchstaben H gleicht (allerdings mit doppeltem Querstrich). Der Quader muss eindeutig auf das eigene Feld 3 (oder ein beliebig anders eigenes oder auch direkt neben die eigene Bahn) gebracht werden. Sobald eine Mannschaft den Quadern gewonnen hat, ist er für die andere Mannschaft nicht mehr erreichbar. Diese Aufgabe kann deshalb nur eine Mannschaft lösen, da nur ein Quader vorhanden ist. Ein Quader, der eindeutig auf eine Laufbahn verschoben wurde, darf nicht mehr „geklaut“ werden!

Feld 4

Auf Feld 4 sind zwei Bälle auf kleinen Lego-Reifen abgelegt (vgl. Abb. 9 und 10). Die beiden Bälle sind vom Roboter ins Ziel zu bringen. Wie das geschieht, ist dem Team selbst überlassen. Die Bälle müssen sich jedoch am Ende des Durchlaufs auf dem Feld 5 befinden. Die Oben-Aufsicht zählt. Die Bälle müssen dabei nicht den Boden des Zielfeldes berühren!

Feld 5

Das Feld 5 enthält kleine Hindernisse, die das Erreichen des Zielfeldes erschweren (vgl. Abb. 5). Drei Hindernisse werden links und rechts, sowie auf der schwarzen Linie angebracht. (vgl. Abb. 6). Der Roboter darf bei dieser Aufgabe das gegnerische Feld nicht betreten. Aus diesem Grund wird ein großes Lineal zwischen die Felder 1 und 5 gesteckt.

Bauanleitung Hindernisse Feld 5

Für ein Hindernis wird benötigt: drei 7-er-Lochbalken und etwas Klebeband; alternativ kann man auch Gewebeband in weiß und schwarz nehmen.
Die Lochbalken werden wie auf dem beiliegenden Foto (Feld 5) auf die angezeigten Stellen auf das Feld 5 geklebt (vgl. Abb. 6).

Mögliche Problemfälle

Zwei Roboter streiten gleichzeitig um den Quader. Die Roboter inkl. Quader trennen sich bis zur Laufzeit „0:30 min“ nicht voneinander. Der Lauf wird dann abgebrochen. Beide Teams haben die Möglichkeit einen weiteren vollständigen Lauf (volle Laufzeit) durchzuführen, der Quader wird jedoch entfernt und ist für keine Mannschaft mehr zu gewinnen. Dies gilt auch, wenn ein Team den Quader zusammen mit dem gegnerischen Roboter auf seine Seite gezogen hat!
Objekte der eigenen Bahn gelangen auf die Gegenfahrbahn und könnten den Lauf des Gegners behindern. – Die Jury sollte in einem solchen Fall unmittelbar behindernde Gegenstände vom Feld nehmen!

Bewertung

Aufgabe	Punkte
Nach Ablauf der Vorgabezeit in einer Basis (Start oder Ziel): 10 Punkte	10 P
Einen Yoghurtbecher entfernen: je Becher 5 Punkte	10 P
Einen Hau-den-Lukas-Hebel auslösen: je Hebel 7 Punkte	14 P
Quader erobern: 10 Punkte	10 P
Einen Ball ins Ziel bringen: je Ball 8 Punkte	16 P
Zeitbonus (1 Punkt je volle 5 Sekunden)	11 P
Maximale Punktzahl:	71 P
Strafpunkte: Roboter händisch zur Base holen: -5 P

KO-Wettkampf "Kampf um den Quader"

In einem weiteren Wettkampf spielen die Teams noch den besten Quadereroberer im KO-System aus. Insgesamt treten dann die acht Teams noch einmal gegeneinander an. Der Beste gegen den Achten, der Zweite gegen den Siebten, usw. Die Verlierer scheiden aus. Der Gewinner geht in die nächste Runde (siehe Ablaufplan)
Die Aufgabe ist den Quader als erster zu erobern! Ist der Quader eindeutig einer Teambahn zuzuordnen, ist das Spiel sofort beendet.
Die Spiele werden im KO-System durchgeführt bis der Sieger ermittelt ist.

FAQ

Darf die PixyCam für Lego als Sensor verwenden werden? Die PixyCam ist wie die Sensoren von HiTechnic nicht zulässig.
Ist es egal welcher Lukas heruntergedrückt wird? Die Objekte sind so angeordnet, dass der Hebel, der gedrückt werden soll zur Fahrtrichtung zeigt. Das sollte das Auslösen erleichtern. Grundsätzlich sollte es ausreichen, dass der Hebel einmal in den Quader fällt und ein anderes Mal außerhalb liegt. Dabei reicht es, wenn eindeutig die vordere Rolle aus der Arretierung des Rechtecklochbalken herausgedrückt wurde.
Ist die Anzahl der Bauteile begrenzt? Dürfen mehrere Bricks und/oder Motoren verwendet werden? Es wird ein Brick verwendet, der in der Base umgebaut werden darf. Zum Umbau muss der Roboter selbst zur Base zurückkehren. Für den Fall, dass das Team den Roboter händisch in die Base bringt, gibt es Punktabzüge. An den Brick dürfen beliebig viele Lego-Bauteile angebracht werden.
Dürfen Aufgaben von der Base aus gelöst werden? Wenn die Regeln für den Start beachtet werden (Ausmaße des Roboters). Die Laufzeit beginnt mit dem Starten des Programms.
Dürfen in der Base Umbauten vorgenommen werden? Ja.
Dürfen Haushaltsgegenstände wie Gummibänder verwendet werden? Es gibt Lego-Gummis! Grundsätzlich sollte man sich auf das vorhandene Lego-Material beschränken. Im Einzelfall kann man sich eine Erlaubnis einholen. Da es Lego-Gummis gibt, die allerdings auch schnell verloren gehen können, sollte für normale Gummibänder eine solche Ausnahme zugelassen werden.

Förderung

Dieses Projekt wird organisiert und gefördert durch:

Presse

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STARK Roboterwettbewerb 2024

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