SpInDP Wedstrijddocument

Afdeling Engineering, NHL Hogeschool

Interdisciplinair Project (IDP) 2015/2016, 2e jaar, periode 4

Opleidingen: E/TI, I, W

In opdracht van: “HakDuRooS”

Hette Akkerman Ruud van Duivenbode Sibbele Oosterhaven

1

1. Inleiding De opleidingen Informatica, Elektrotechniek (inclusief Technische Informatica) en Werktuigbouwkunde vormen samen de afdeling Engineering van de NHL Hogeschool. Het onderwijs in de verschillende disciplines is niet alleen onderling op tal van punten op elkaar afgestemd, het wordt bij sommige projecten ook geïntegreerd aangeboden. Omdat de studenten van deze opleidingen worden geschoold volgens methoden en richtlijnen die gebruikelijk zijn bij ingenieursdisciplines en omdat innovatieve projecten in de praktijk vaak een integrale aanpak kennen, wordt er in de laatste periode van het tweede studiejaar een interdisciplinair project aangeboden, het IDP. Naast het projectmatig werken, de inhoudelijke verdieping binnen de eigen discipline en het toepassen van de theorie in de praktijk, is een andere belangrijke doelstelling van dit IDP­project dat de studenten leren samenwerken, vooral met studenten van andere disciplines. De voorbereidingswerkgroep heeft weer hard gewerkt aan de inhoud, aanpak en vormgeving van dit project, dat, om redenen die spoedig duidelijk zullen worden, de volgende werknaam heeft gekregen:

spInDP Na vele jaren autootjes, bootjes en amfibievoertuigen te hebben gemaakt, wordt het nu tijd voor iets nieuws. Hoewel de uitdaging van vliegende objecten sterker was dan ooit, hebben we, vooral om veiligheidsredenen, besloten terug te keren aan land en wel met de primitieve “levensvormen” van insecten. Dit jaar moeten er, uiteraard in interdisciplinair verband, spinnen worden ontworpen en gebouwd, slimme spinnen wel te verstaan, of, en dat klinkt direct al minder primitief, smart spiders. Deze spinnen, die in interdisciplinair groepsverband gebouwd moeten worden, moeten meedoen een diverse wedstrijdonderdelen, waarbij de spinnen op snelheid, wendbaarheid, slimheid en andere spin­eigenschappen worden getest, uiteraard in onderlinge competitie, waarbij winnen belangrijker is dan meedoen en waarbij het vooral van belang is niet verstrikt te raken in een web van problemen waar ingenieurs zich voor gesteld zien bij het uitwerken van de opdrachten of vergiftigd te raken door al te stekelige uitdagingen. SpInDP draait dus om het samen ontwerpen en bouwen van slimme spinnen. De beide foto’s zijn van spinnen die door studenten zijn gemaakt. Het nevenstaande exemplaar is gemaakt door Liekele Dijkstra, een eerstejaars student werktuigbouwkunde, die, eenmaal gegrepen door het programmeren van Arduino’s, binnen vier weken met zijn eerste lopende spin aan kwam zetten, een model met vier poten. Het model op de foto is het resultaat van een vervolgproject. Het IDP­project van 2014 is letterlijk een spin­off van zijn werk. De bovenste foto en die op het voorblad tonen spinnen die door studenten van winnende groepen, in het kader van IDP­2015, zijn gemaakt. Beide spinnen vielen niet alleen op door “slimheid” en goede prestaties, maar ook door gebruik van modenrne productietenieken zoals 3D­printen en

2

waterstraalsnijden. De opdracht voor het IDP­project luidt, kort geformuleerd: Bouw een 6­potig “smart” insect dat mee moet doen aan diverse wedstrijdonderdelen.

2. Kaders De kaders worden aangereikt door de drie deelnemende engineeringopleidingen (E,I en W). Naast het scheppen van voorwaarden voor het aanleren van specifieke ingenieursvaardigheden, spelen vooral de begrippen interdisciplinariteit, innovatie, integratie en autonomie een belangrijke rol. Het onderwijskundige kader wordt afgeleid van het beroepsbeeld, de daaruit afgeleide beroeps­ en algemene competenties en is uiteindelijk verwoord in termen van specifieke leerdoelen en vooral concrete methoden, technieken, tools en talen (zie bijlage 1 voor de details). Groepsindeling De basisopstelling van een IDP­groep is een elftal. We spelen volgens het systeem 2­3­4, met de betekenis dat de basisopstelling bestaat uit 2 elektrotechnici, 3 werktuigbouwkundigen en 3 of 4 informatici. Daarnaast is er natuurlijk per elftal een aanvoerder of coördinator. Afhankelijk van de actuele toelating, wat per opleiding bepaald wordt, kan hier enige variatie in zitten, wat waarschijnlijk zal leiden tot een extra W­ers en/of een extra I­er. De groepsgrootte is, naar onderwijsmaatstaven, vrij groot, maar op grond van eerdere ervaringen, nog goed te “managen”. Het stelt wel vrij strikte eisen aan het proces, de communicatie en het projectmanagement. Hierbij hebben de projectleider (student) en tutor (docent) uiteraard een belangrijke rol. Het proces van groepssamenstelling en groepsindeling is, behoudens de grootte, vrij. Zorg dat je vroegtijdig vraagt of gevraagd wordt. Het aantal groepen is bepaald op 11. Dat betekent dat je, om te winnen, maar hoeft af te rekenen met 10 concurrenten. Met een strategisch geplaatst spinnenwebje en een beetje gif moet dat toch lukken. Verdere informatie over het groepsproces, waaronder de taken van de groepsleden en de begeleiding (tutor), is te vinden in het projecthandboek. Informatievoorziening Naast dit wedstrijddocument en het projecthandboek is er veel aanvullende informatie te vinden op Blackboard (BB), waaronder data van mijlpalen. Ook actuele projectinformatie en informatie vanuit de firma HakDuRooS (zie verderop) wordt via dit kanaal aangeboden, waaronder “announcements” en (individuele) mails. Iedere deelnemer aan het IDP dient zich aan te melden bij Blackboard, course “IDP 2016” (TECH_E_16_41). Ook de groepsindeling verloopt via BB. Spinnen O ja, wat ook kaders stelt en zeker nuttig is om te weten, alvorens met dit project te starten, is enige verdieping in de biologie en ethologie (diergedrag) van ons studieobject, de spin. Vrij naar wikipedia: Spinnen (Araneae) behoren tot de orde van geleedpotigen die behoren tot de klasse van de spinachtigen (Arachnida). Spinnen zijn terrestrisch; het zijn typische landbewoners die levende prooidieren eten welke in de regel gevangen worden met behulp van spinsel. Dit spinsel, dat bij archaïsche spinnen doorgaans spinnenweb wordt genoemd, is bij moderne spinnen geëvolueerd tot world wide web, waarvan niet alleen de vangkracht aanzienlijk beter is, het houdt ook de sociale cohesie binnen de soort in stand (via spinbook). Het is bekend dat sommige spinnen hiermee zelfs toegang hebben tot de

3

wolken. Spinnen zijn er in diverse vormen, kleuren en maten, waaronder mechanische. Hoewel spinachtigen acht poten hebben, hebben mechanische spinnen doorgaans zes poten, zoals insecten. Het achterlijf van een spin is meestal bol­ tot eivormig en bevat het grootste deel van de organen waaronder vaak een Raspberry­Pi. Het zenuwstelsel, dat doorgaans is uitgevoerd met een WiFi­ of USB­interface, reageert op de signalen van sensorcellen van de spin of signalen uit zijn directe omgeving. Op de bovenzijde van het borststuk is het oog gelegen, vaak in de vorm van een Raspberry­Pi­camera, en vaak is dit deel wat gewelfd zodat het wat hoger gelegen is en zo een beter zicht heeft. Spinnen kunnen verschillende variabelen waarnemen, waaronder kleuren en bewegingen, vooral van ballonnen, waarvan spinnen de natuurlijke neiging hebben deze lek te prikken. Tot slot, niet onbelangrijk: bij spinnen zoekt het mannetje een vrouwtje op en het zijn dan ook de mannetjes die in de voortplantingstijd veel worden gezien. De mannetjes leggen vaak grote afstanden af op zoek naar een partner. Dit doen ze geheel autonoom, daarbij, gedreven door paringsdrift, alle mogelijke hindernissen overwinnend.

Spider­Day op de NHL. Aan publieke belangstelling geen gebrek.

4

3. Organisatie en ondersteuning De organisatie van het IDP­project is in handen van de drie op het voorblad genoemde docenten, uiteraard in samenwerking met en met ondersteuning van diverse andere docenten, ondersteuning vanuit de werkplaatsen en de kenniscentra van de afdeling. Deze projectgroep heeft zich ten doel gesteld een uitdagend project te bedenken, met kaders, bijkomende organisatie, facilitering en natuurlijk dit boekje. Dit boekje is, zoals de titel aangeeft, een wedstrijddocument; het is geen opdrachtomschrijving en ook geen document met een uitputtende lijst van (detail)specificaties, eisen en wensen. Het is ook geen plan van aanpak of anderszins methodische handreiking voor het uitwerken van de opdracht. Dit boekje is primair een wedstrijddocument dat beschrijft aan welke wedstrijdonderdelen de te bouwen spin moet meedoen. Het is aan de aspirant ingenieur om daar de specificaties uit af te leiden. Als een spin door een poortje met bepaalde afmetingen moet, is er weinig logisch inzicht voor nodig om te begrijpen dat dit grenzen stelt aan de afmetingen van de spin. Soortgelijke overwegingen gelden natuurlijk ook voor gewicht, materiaalkeuze, vormgeving, smart­heid, etc. Deze vrijheid dwingt ingenieurs enerzijds voortdurend tot het maken van keuzes en het besef dat er altijd meerdere oplossingen zijn voor een probleem en anderzijds tot creativiteit om binnen de kaders de beste, slimste en mooiste oplossing te bedenken en te realiseren. Er zijn wel enkele randvoorwaarden, vooral van ontwerptechnische aard: het verplichte gebruik van de Raspberry­Pi (3B/2B­model, dat is een zeer populaire op linux gebaseerde micro­computer) en het advies om een bepaald type servo­motor voor de constructie van de pootjes van de spin te gebruiken. Nogmaals: uit de beschrijving van de wedstrijdonderdelen moeten de functies en de specificaties worden afgeleid. Naast het wedstrijdboekje is er ook een projecthandboek met algemene uitleg over en toelichting op het IDP­project, vooral m.b.t. zaken rondom organisatie en projectmanagement. Er worden, vooral in de eerste weken van het project, enkele ondersteunende college’s aangeboden, o.a. op het gebied van ontwerptechnieken (scrum); creatief ontwerpen (incl. design thinking), programmeerbare systemen, met o.a. aandacht voor Arduino (ook voor werktuigbouwkundigen); realtime systemen en systeemarchitectuur; EMC; visiontechnieken met Visionlab en OpenCV; Solid Works; inverse kinematica; programmering van de Raspberry Pi, o.a. in Python; 3D­printing en waterstraalsnijden; “how to pitch” en nog veel meer. De meeste colleges zijn nuttig voor de hele doelgroep, dus alle studenten. Sommige colleges zijn verplicht. De firma HakDuRooS En dan is er natuurlijk nog HakDuRooS, de firma die de opdracht voor het IDP­project uitvaardigt en het proces begeleidt. Even voorstellen: SpiderHaK, SpiderOoSt en SpiDuR. Jullie gaan nog veel van hen horen.

SpiderHak SpiderOoSt SpiDuR De firma HakDuRooS wordt ondersteund door een trouw en bekwaam adviesteam bestaande uit vier mensen: SpiderBijl, SpiderHuit, SpiderWijk en FopSpider. Daarnaast is er een belangrijk team voor de meer praktisch ondersteuning, vooral vanuit de werkplaatsen: Jacob Hut, Jan Landstra en Jan van Balen (spidernamen mogen jullie zelf bedenken;). Zie ook BB.

5

Speerpunten binnen het IDP Het hoofddoel van dit project is natuurlijk vooral technisch van aard, namelijk het ontwerpen en bouwen van een robotspin. Om dat zo goed mogelijk te realiseren zijn er enkele speerpunten gedefinieerd die als een rode draad door het project lopen en het hoofddoel ondersteunen. De navolgende onderwerpen zijn niet nieuw binnen IDP, maar het zijn wel onderwerpen waar we dit jaar extra aandacht aan schenken, ook in de beoordeling. Scrum Voor alle opleidingen, en daarmee voor alle teams, geldt dat er een (redelijk) gestandaardiseerde ontwikkelmethode wordt gehanteerd, namelijk scrum. Scrum, dat veel wordt toegepast in de softwareontwikkeling, maar in toenemende mate ook daarbuiten, is een flexibele manier om producten te maken. Bij scrum wordt er gewerkt in multidisciplinaire teams die in korte sprints, met een vaste lengte van 1 tot 3 weken, werkende producten opleveren. De achtergronden van scrum worden, voorafgaand aan het IDP­project, uitvoerig uitgelegd. In de eerste sprint, sprint 0 genoemd (met een duur van 1 week), worden de specificaties opgesteld die, als onderdeel van de methode, worden geformuleerd in een zogenoemde “product backlog”. Ook dit wordt in een college nader toegelicht. Omdat de klant/opdrachtgever nauw betrokken is bij het ontwikkelproces, bijvoorbeeld bij het einde van een sprint, is er binnen het IDP­project invulling gegeven aan een duidelijke klantrol. Dat is niet de projectleiding, maar een team dat aan de projectleiding gekoppeld is en o.a. de klantrol (in scrum­termen: product owner) voor haar rekening neemt. Daar waar studenten klantgerichte vragen hebben, bijvoorbeeld over het product, dan kunnen die aan dit team gesteld worden. Zaken die met de organisatie van het project te maken hebben liggen op het pad van de projectleiding (HakDuRooS). Omdat de voornamen van de drie leden van het klantteam met een “J” beginnen, wordt dit team in de wandelgangen “de 3 J’s” genoemd (niet te verwarren met de gelijknamige popgroep). Om goed te kunnen scrummen moeten een aantal randvoorwaarden worden vervuld: kennis van scrum, het vertrouwen dat scrum tot een beter product en groepsproces leidt, een scrumbord met (veel gekleurde) post­it’s voor het bijhouden van taken en overzichten van “to do”, “in progress” en “done”. We hebben speciale plakborden beschikbaar zodat op de muren geplakt en zelfs geschreven kan worden. Wil je digitaal scrummen dan bevelen we “Trello” aan. Trello is software waarmee, kort gezegd, de bescikking krijgt over een soort van digitaal (eventueel online) whiteboard waarop je aantekeningen kunt maken, planningen kunt bijhouden, post­its met to­do’s kunt plakken, etc. Het heeft zijn waarde bij andere Informatica­projecte reeds bewezen. De kwaliteit van het scrum­proces wordt, door speciale scrum­teams, per groep vastgesteld en beoordeeld. Dit is een onderdeel van een breder pakket aan beoordelingen. Software engineering Voor de opleiding Informatica wordt het vak Software Engineering (“Analyse en Kwaliteit”), dat parallel loopt aan de uitvoering van het IDP, zodanig ingericht dat het ter ondersteuning dient van het project, vooral op het gebied van software engineering. Het gaat om zaken als: scrum, communicatie, architectuur­overzichten en interfaces, reviews, gebruikersinteractie, UML, testmethoden en code­inspecties. Architectuur­ en overzichtsschema’s Het ontwerpen van complexe systemen vraagt om een systematisch aanpak waarbij documenteren belangrijk is (en volgens scrum vooral gericht op het doel, namelijk een goed werkend eindproduct waar de “klant” tevreden over is). Binnen het IDP is vooral de technische documentatie van belang. Het dient ter verantwoording van het ontworpen product, maar speelt natuurlijk ook een rol in het ontwerpproces zelf. Onafhankelijk van de discipline, geldt voor iedere ingenieur dat hij (of zij) moet kunnen uitleggen hoe een systeem

6

in elkaar zit, is opgebouwd en werkt, ook al in de ontwerpfase. Cruciaal daarbij zijn architectuur­ en overzichtsschema’s. Daarbij kan gedacht worden aan blokschematische overzichten, functionele overzichten, elektrische schema’s, productietechnische tekeningen (solid works), flowcharts, UML­schema’s met Use­Cases en Class diagrams, event lists, etc. Het gaat vooral om overzichten op hoofdlijnen waarbij duidelijk wordt gemaakt uit welke onderdelen het systeem bestaat, hoe deze delen samenhangen ­ met benoeming van interfaces ­ en hoe ze werken of gemaakt zijn. Het visualiseren van (sub)systemen, onderdelen, interfaces en relaties blijkt zeer effectief te zijn bij teamdiscussies. Zorg dus voor een concreet schema op tafel of aan de wand. Naast scrum vormt dit een belangrijke rode draad in het project. Er wordt ook een college en een assessment aan gewijd.

4. Het project Het IDP­project kent vele doelen. Naast allerlei belangrijke doelen die voortvloeien uit het onderwijs (zie leerdoelen, bijlage 1), de toegepaste ontwikkelmethode en het projectmanagement (zie projecthandboek), wordt hier, bij de uitleg van het project, vooral het technische hoofddoel als uitgangspunt genomen. Die luidt:

Ontwerp en bouw een 6­potig “smart”­insect of hexapod dat mee moet doen aan diverse wedstrijdonderdelen en zorg dat je wint.

Wedstrijd Om dit doel te realiseren wordt een (spinnen)wedstrijd als uitgangspunt genomen. De situatieschets van de wedstrijd en een beschrijving van de wedstrijdonderdelen vormen de basis voor analyse, ontwerp en bouw van een goede hexapod. De spinnenwedstrijd speelt zich af in “de kuil”, het centrum van het NHL­gebouw. Dit is een publieke ruimte. Het is goed te weten dat er tijdens de wedstrijd dus publiek is, niet alleen van de deelnemende studenten en docenten, maar ook van belangstellenden van binnen en buiten de hogeschool. De door velen als prettig ervaren anonimiteit waarin studenten doorgaans hun werk presenteren, wordt hier dus ingewisseld voor een soort van publieke arena waarin de groepen en spinnen het tegen elkaar op moeten nemen. Dat stelt, naar verwachting, andere eisen aan het proces, het gedrag en waarschijnlijk ook aan het product. Men zal het beste van zichzelf willen tonen, aan elkaar en aan de “buitenwereld” en de hooggespannen verwachtingen waar willen maken die publiek en wedstrijd aan hun stelt. En zo hoort het ook… De wedstrijd zal wat vorm betreft gelijkenis vertonen met de afronding van het P1P­project waarbij studenten het met driewielers en games tegen elkaar opnamen. Ook nu wordt het een aaneenschakeling van beproevingen en wedstrijdonderdelen. Het is zelfs waarschijnlijk dat het slotevenement samenvalt met een voorlichtingsbijeenkomst voor aankomend studenten. Die wil je toch het beste laten zien van wat de afdeling Engineering te bieden heeft en waartoe haar studenten in staat zijn? Kwalificaties Meedoen aan een wedstrijd vraagt om een kwalificatie. Immers het niet aan de start verschijnen of het aan de start verschijnen met een ondermaats product is niet alleen slecht voor de deelnemende studenten, maar ook het imago van de opleidingen en de NHL. De kwalificatie is dus een verplicht onderdeel en speelt zich, net als de wedstrijd, af in de openbaarheid en niet in een achteraflokaaltje. De kwalificatie verloopt in fases: na ca. 3 weken is er een deelfunctiedemonstratie, waarin losse functies gedemonstreerd moeten worden, na ca. 5 weken een integratiedemonstratie, waarin deelfuncties geïntegreerd getoond moeten worden en in week 7 is er een kwalificatie die bepaalt of de spin en de groep wedstrijdwaardig zijn. Hierbij moet elke groep aantonen dat hun spin aan de basiseisen

7

voldoet, met o.a. een doorgang door een poort en een wandeling over een grindbed en moet elke groep een pitch houden ten overstaande van de leden van de andere groepen, de opdrachtgevers, projectleiding, tutoren, docenten en andere belangstellenden (zie foto). Daarnaast zijn er, in het kader van het algehele ontwikkelproces, sprints, stand­ups, reviews, testsessies, code­inspecties en assessments. Deze activiteiten zijn niet zozeer kwalificerend voor deelname aan de wedstrijd, maar het zijn wel momenten waarop inspecties worden uitgevoerd met daaraan gekoppeld tussentijdse oordelen en feedback. Ruim een week voor de slotwedstrijd moet per groep een eindverlag worden ingeleverd. Alles bij elkaar leveren deze verantwoordingsmomenten een helderd beeld op van de kwaliteit van het werk en van de prestaties van groepen en individuen. Let op: het eindoordeel (cijfer) is voor een groot deel gebaseerd op individuele prestaties. Analyse De technische eisen die gesteld worden aan de spin moeten grotendeels ontleend worden aan of afgeleid worden van de beschrijving van de wedstrijdonderdelen en de te nemen hindernissen. Dit document biedt daarvoor de basis en kan worden aangevuld op grond van gesprekken met andere “streakholders”, zoals de klant (de 3 j’s) en de projectleiding (HakDuRooS). Het proces dat dit “pakket van eisen” (pve) als uitkomst heeft wordt doorgaans de probleemanalyse genoemd. Ook het “plan van aanpak” (pva), met planning, specificatie van fases en mijlpalen kan deel uitmaken van het resultaat van dit proces. De begrippen pve en pva komen uit een methodiek die bekend staat als “watervalmethode”, waarbij voorafgaand aan het ontwerpproces wordt getracht, ondersteund met veel documenten, de eisen die aan het product worden gesteld zo goed mogelijk in beeld en op papier te krijgen. De moderne manier van ontwikkelen, met scrum en ook design thinking, is vooral bij innovatieve projecten, niet alleen dynamischer, maar vooral ook meer gericht op het concrete eindresultaat, waarbij in nauw contact met klant en opdrachtgever datgene wordt gebouwd wat het meest nodig is. Een van de ideeen achter deze methode is dat je in de anlaysefase nog niet alles kunt overzien en dit dus ook nog niet kunt specificeren. Je eigen ontwikkeling loopt als het ware in de pas met die van het project. Het overeenkomstige scrum­jargon in de analysefase luidt: geprioriteerde backlog, sprint 0, todo­list, etc. Het werken volgens een methode is een middel, niet een doel op zichzelf. Soms ook lopen oude en nieuwe methodes in elkaar over en wordt er, ook binnen scrum, gesproken over “functional analysis”, “project requirements” of “milestone planning”. Ook dit document is niet geschreven vanuit één methodiek. Wat in alle gevallen geldt en wat ook kenmerkend voor analyse is, is dat je eerst moet nadenken, alleen of samen met anderen, voordat je iets bouwt. In een intensief proces van analyse en communicatie met de klant/opdrachtgever, teamleden onderling en specialisten, dient de backlog (specificaties) te worden opgesteld. Dit vormt het startpunt voor het ontwerp. Tijdens dit proces, en ook nog daarna, zal de firma HakDuRooS, in onderling overleg en discussie, nadere informatie verschaffen en tevens de grenzen bewaken, zodat de uitgangspunten voor iedere groep gelijk zijn. Verderop in dit document is daar meer informatie over te vinden. Onderwijs Het IDP­project heeft niet alleen betrekking op de bouw van robots volgens een bepaalde

8

ontwikkelmethode, het is vooral ook onderwijs. Deze onderwijskundige context brengt o.a. met zich mee dat het hele project, van aftrap tot wedstrijd, zich afspeelt in een schoolgebouw, dat sommige rollen gespeeld worden (klant/opdrachtgever) en dat producten en processen beoordeeld worden, gewoon met cijfers, zoals dat gangbaar is in het onderwijs. Gelukkig laten beide perspectieven zich goed verenigen en is het één van de doelen van de projectleiding om een zo realistisch mogelijke omgeving aan studenten aan te bieden waarbinnen studenten optimaal aan uitdagende en innovatieve vraagstukken kunnen werken, waarbij de onderwijscontext eerder stimulerend dan beperkend is. Jullie kunnen daar zelf een belangrijke rol in spelen. Zo is het algemeen bekend dat groepen waarin de sfeer goed is en er constructief wordt samengewerkt doorgaans betere producten maken. Meer informatie over procesgerelateerde zaken waaronder (opleidingsspecifieke) beoordelings­ en kwaliteitscriteria is te vinden in het bijbehorende IDP­projecthandboek. In bijlage 1 van dit document zijn ook de competenties, geordend per opleiding, opgesomd en hoe deze zijn vertaald naar concrete methoden, technieken, tools en talen. [De spin op de foto is het resultaat van groep 9 van IDP­2014. Deze spin viel op door het goede ontwerp en de prachtige vormgeving. Grote delen van het lichaam en de poten zijn vervaardigd met watersnij­technieken. Ook de smart­heid van deze spin was bovengemiddeld, wat op de foto tot uitdrukking komt bij de dansvoorstelling.] Mijlpalen en sprints Het project kent 12 mijlpalen. Dit zijn belangrijke momenten waarop de groep doorgaans “iets” moet doen of opleveren, zich moet kwalificeren, een demonstratie moet geven of een rapport moet inleveren. Daarnaast zijn er 6 sprints gedefinieerd die deels samenvallen met de mijlpalen. Beide staan in onderstaand lijstje : 1

1. Aftrap 2. Groepssamenstelling 3. Start project 4. Opleveren architectuurschema, functieoverzicht, eerste overzicht specificaties

[sprint 0, opleveren product backlog] 5. Opleveren analyse­document met planning, functieoverzicht, pakket van eisen, plan

van aanpak, architectuurdiagram, blokschema, elektrische schema’s, interfaces, ontwerp, UML­schema’s, etc.

1 I.v.m. de het interdisciplinaire karakter van het project en (het respect voor) de methodes en conventies van elke afzonderlijke discipline en opleiding is de aanpak en beschrijving gebaseerd op een soort van “harmonie­ontwikkelmethode”, waarbij getracht wordt scrum te combineren met meer traditionele elementen als “waterval” en klassieke projectmanagement. Het uitgangspunt van de projectleiding is dat methodes een middel zijn om een hoger doel te bereiken, dat het benadrukken van overeenkomsten meer oplevert dan dat van verschillen en dat enthousiasme eerder gevoed wordt door mogelijkheden dan door beperkingen. Doe er je voordeel mee.

9

[sprint 1, aantonen gebruik scrum (met actief gebruik van scrum­bord, todo­list ready­list, etc., eventueel met gebruik van Trello­software.)]

6. Deelfunctiedemonstratie (I: testsessie, met review van analyse en ontwerp) [sprint 2]

7. Assessment “Architectuur en verslag” (voor E,I en W), orientatie op verslaglegging en schematiek (met o.a. UML, solid work, elektrische schema’s, etc.)

8. Integratiedemo [sprint 3]

9. Opleveren van projectrapportage (klassiek en/of scrum) 10.Kwalificatie voor de wedstrijd en pitch

[sprint 4] 11.Assesment “Code inspectie” (voor I en E) 12.Wedstrijd, met na afloop de prijsuitreiking, feestelijke afronding en afterparty

[sprint 5]

Op Blackboard is een planningsschema met bijbehorende agenda beschikbaar waarin alle data en tijden van deze mijlpalen en sprints zijn opgenomen. De deel­ en eindproducten die een groep oplevert moeten, ter beoordeling en archivering, worden ingeleverd via Blackboard.

Direct na de wedstrijd en vóór de prijsuitreiking worden niet alleen de resultaten van de wedstrijd bekend gemaakt, ook de behaalde eind­ en deelcijfers worden met studenten gedeeld. Het is te hopen dat dit niemand spinnijdig maakt ...

10

5. De Spin­specs Robotica en robots zijn “hot”. In de taxonomie van robotdieren scoort de subklasse van de geleedpotigen (Arthropoda) zeer goed en die van de spinachtigen (Arachiden) zo mogelijk nog beter. Op het internet”, via google of youtube kun je je hart ophalen daar waar het gaat om voorbeelden van mechanische insecten. Zoek maar eens op de volgende termen: smart spiders, spider robots of hexapods en er komt een leger van spinnen op je af. Vooral de filmpjes zijn vaak verrassend leuk, niet alleen de spinnen zelf, maar ook de ontwerpers en bouwers, die zich door niets en niemand lijken te laten hinderen daar waar het gaat om inventiviteit, creativiteit en technisch vernuft. Ook wij, van de firma HakDuRooS, hebben met een mengeling van verbazing en afgunst naar het geheel gekeken, wat resulteerde in: “dat willen wij ook”. En dat is precies wat er gaat gebeuren. Maar, zo was de vervolgvraag, hoe breng je enige kaders aan bij de opdracht, het ontwerp en de bouw, zodat het geheel overzichtelijk, beheersbaar en uitvoerbaar blijft binnen de kaders van het IDP en toch voldoende openheid biedt, waardoor iedereen zich uitgedaagd voelt in creativiteit en technische hoogstandjes. Op grond van de vele voorbeelden, waaronder ook de achtien spinnen die tijdens de vorige twee SpInDP’s zijn gemaakt, heeft HakDuRooS de volgende beslissingen genomen, randvoorwaarden gesteld en enkele algemene specificaties bepaald. Hier komen de spin­specs: Specificaties:

1. De spin heeft 6 poten met 3 vrijheidsgraden per poot.

2. Aan de afmetingen van de spin worden geen specifieke eisen gesteld, behalve dan dat deze aan alle wedstrijdonderdelen moet meedoen, waaronder de doorgang door een poort van gedefinieerde afmetingen. 2

3. Voor de constructie van de poten moeten servo’s worden gebruik, 3

servo’s per poot. 3

4. Alle poten hebben minimaal dezelfde functionaliteit; de voorpoten moeten daarnaast

een onafhankelijk en op afstand bestuurbare (prik)functie hebben. Zie ook specificatie 12.

5. De keuze van de materialen is vrij, ook die van “voetjes”, daar mogen desgewenst ook wieltjes onder zitten. De spin die aan de wedstrijd verschijnt is (fysiek) identiek met de spin die gekwalificeerd is. Tijdens de wedstrijd mogen geen fysieke aanpassingen aan de spin worden gedaan, tenzij daar expliciet toestemming voor wordt verleend. De spin mag voor een wedstrijdelement wisselen van schoeisel, bijvoorbeeld daar waar hellingen of wrijving in het geding is. Software updates zijn tijdens de wedstrijd toegestaan. De keuze van productietechnieken is niet geheel vrij. Alle dragende delen van de spin, dus onderstel met pootjes en lichaam, moet d.m.v. waterstraalsnijtechieken worden geproduceerd. Voor verder aankleding mag 3D­printing worden gebruikt.

6. De spin draagt zijn eigen voeding (accu, batterij), maar mag in de testfase uiteraard ook aan een draadje wandelen. Alle wedstrijdonderdelen zijn batterijgevoed.

2 De afmetingen van de spin sluiten aan bij gangbare ontwikkelingen en voorbeelden (op internet), het prototype en de grootte van de servo’s en de afmetingen van de raspberry pi. 3 Voor een eerlijke competitie en een beheersbaar logistieke proces wordt een concreet type servo geadviseerd en op voorraad genomen. Dit type, de Dynamixel AX­12A, is zeer geschikt voor robots.

11

7. De spin moet worden voorzien van een Raspberry Pi (advies: 2B/3B­model). De hoofdfuncties van de Pi zijn: besturing, beeldherkenning en autonomie. Daarnaast mag de spin van allerlei subsystemen worden voorzien, zoals IO­modules of interfaces voor sensoren. Het is ook toegestaan bepaalde functies gedistribueerd uit te voeren, d.w.z. in combinatie met server­componenten (op afstand).

8. Het basisgedrag van de spin (lopen, springen, knielen, kijken, dansen, prikken, etc.) moet op afstand bestuurd kunnen worden via een centraal en geintegreerd besturingsapparaat. Dit moet een “dedicated” en zelfontworpen en gebouwd besturingsmechanisme worden, een smart controller dus. Een standaard gamecontroller volstaat niet. Aan het apparaat worden de volgende eisen gesteld: de smart controller: ­ werkt draadloos ­ bevat 1 joystick voor de besturing ­ bevat een aan/uit­schakelaar ­ bevat een touchscreen voor het activeren van de diverse functies of modes (bijvoorbeeld autonome mode of prikmode) ­ bevat een sensor waarmee extra stuurfuncties kunnen worden geactiveerd. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een acceleratiesensor op grond waarvan de voorpoten een prikbeweging kunnen maken. ­ het grafische layout op het touchscreen is vrij en mag, naast knoppen, sliders en andere controls, ook gegevens afkomstig van de spin of de controller zelf tonen. Voor een deel zal dat dan parallel lopen met de spiderApp (zie spec. 11) ­ bij de realisatie van de smart controller moet minstens één eigen print met bijbehorend printontwerp gemaakt worden. Tevens moet de spin, bij wedstrijdonderdelen waar dat gevraagd wordt, autonoom gedrag kunnen vertonen. Uiteraard wordt dit geactiveerd met het touchscreen.

9. De spin moet worden voorzien van diverse sensoren, waaronder een camera voor o.a. beeldherkenning. Naast voorzieningen op 4

het gebied van “battery management” dient de spin nog te worden uitgerust met een hoek­ of hellingsensor voor de bepaling van de helling van de spin. Daarnaast moeten (diverse) grootheden, afkomstig van de (smart) servo’s, worden gemeten en gepresenteerd.

10.De beeldherkennig wordt uitgevoerd op de Raspberry Pi. Speciaal voor dit doel is er een Raspberry Pi­versie van de beeldherkenningssoftware Visionlab ontwikkeld, met daarin ingebouwde ondersteuning van de Raspberry­Pi­camera en USB­camera’s. Andere software, zoals openCV, is ook toegestaan. Voor beeldanalyse en herkenning mogen ook andere (extern server)componenten worden gebruik.

11.Via een app, laten we zeggen een spiderApp, op een smart

device (tablet of smartphone), moeten de ontwikkelaar en de bestuurder inzage kunnen krijgen in de diverse grootheden die op de spin gemeten worden. Het is een diagnostische app waarmee de status van de hexapod live bekeken kan worden. Het gaat hierbij, zeker in de ontwikkelfase, om debugging­ en loggingfuncties. Dit geeft niet alleen specifieke inzage in het ontwikel­ en testproces, het versnelt het ook. Denk hierbij aan een overzichtelijke

4 De (standaard) Raspberry Pi­camera wordt geactiveerd en is ook op voorraad. Die is kwalitatief goed, werkt goed samen met de Raspberry Pi en beschikt over een behuizing. Het gebruik van een andere (USB­)camera is toegestaan.

12

presentatie in de vorm van een dashboard. Het is niet de bedoeling de tablet te gebruiken voor besturingsdoeleinden. Ervaringen in het verleden hebben geleerd dat WiFi niet betrouwbaar genoeg is daar waar het gaat om specifieke (real time) acties. De basisfunctie van de spiderApp is een dashboard dat minimaal de volgende gegevens toont: health­data van de spin, met minimaal battery­management data, zo mogelijk aangevuld met gegevens van de 18 servo’s (daaraan kunnen o.a. temperatuur, kracht, koppel, stroom worden ontleend) en gegevens van de hellingssensor op de spin. Grafische visualisatie, met bijvoorbeeld grafieken, wordt extra beloond. Optioneel is de functie om (real time) camerabeelden op het smart device te tonen, vergelijkbaar met de manier waarop dat tegenwoordig bij quadrocopters gangbaar is. Dit is leerzaam en aantrekkelijk voor het publiek, vooral bij wedstrijdonderdelen waar, vanuit het perspectief van de spin, spectaculaire beelden kunnen worden verwacht. Daar waar het smartdevice dat ondersteunt is het zeer wenselijk de gegevens te kunnen presenteren via een beamer (bijvoorbeeld via hdmi, VGA of USB). 5

12.Met de twee voorpoten van de spin moet een prikmechanisme worden gerealiseerd. De

voorpoten moeten hierbij, net als alle andere spinfuncties, met de smart controller kunnen worden bediend. 6

13. Elke groep dient een website in de lucht te brengen waarop relevante projectinformatie

te vinden is voor de diverse “stakeholder” van het project, waaronder opdrachtgevers, docenten, ouders, vrienden en vriendinnen. Het gaat hierbij om relevante groepsinformatie, de naam van de spin, informatie over ontwerp, constructie, bouw, testen en algemene voortgang. Uiteraard ziet de doelgroep dit graag ondersteund met veel foto’s en filmpjes. Het advies hierbij is gebruik te maken van een standaard CMS­systeem, bijvoorbeeld Wordpress. Het is voor sommige studenten/groepen erg verleidelijk om binnen de kaders van dit roboticaproject ook nog even een heel CMS te schrijven. Dat wordt ten sterkste afgeraden. Het levert wellicht voldoening en waardering op, maar het draagt minimaal bij aan de wedstrijdscore en de onderwijskundige beoordeling terwijl er vele manuren mee gemoeid zijn.

14.Het kanon, in wedstrijdonderdeel 7 (Mad Spider: Fury Road), wordt beschouwd als een extra en buiten­interdisciplinair onderdeel vooral bedoeld voor de Werktuigbouwkundigen. Het wordt niet bij deze algemene specificaties beschreven maar bij het betreffende wedstrijdonderdeel.

5 Onderzoek de mogelijkheid om gedurende de wedstrijd bij de diverse onderdelen (automatisch) foto’s te kunnen nemen vanuit het perspectief van de spin en op die manier een fotoboekje te maken. Ook video streams kunnen in dat onderzoek worden meegenomen, bijvoorbeeld voor latere afspeling (youtube) 6 Het prikmechanisme dient ingezet te worden bij die wedstrijdonderdelen waarbij een ballon lekgeprikt moeten worden, maar mag, uiteraard niet onder het oog van de jury, ook ingezet worden om zo links en rechts wat speldeprikjes uit te delen.

13

6. De wedstrijdonderdelen Hieronder volgt de beschrijving van de afzonderlijke wedstrijdonderdelen waarvoor de spin op de wedstrijddag of al tijdens de kwalificatie aan de start moet verschijnen. Een deel van de wedstrijd, waarschijnlijk de onderdelen 5, 6 en 7, wordt georganiseerd in de vorm van een carrousel, waarbij steeds drie spinnen op grond van een rotatieschema aan de start dienen te verschijnen om daarbij steeds door te schuiven naar het volgende onderdeel, tot alle onderdelen zijn afgewerkt. Bij een wedstrijd hoort een rangorde. Immers: “winnen is net zo belangrijk als meedoen”. De eindrangorde wordt bepaald op basis van de verschillende wedstrijdonderdelen. Van elk onderdeel wordt een afzonderlijke rangorde bepaald, vaak op basis van een combinatie van snelheid en slimheid. De winnaar van deze onderdelen is de spin/groep met de hoogste (opgetelde) rangorde. Per onderdeel is er een winnaar, die, bij deelname van 12 groepen, 12 punten krijgt, nummer 2 krijgt 11 punten, etc. De laatste krijgt, evenals de gediskwalificeerden, 1 punt. Bij sommige onderdelen zijn naast de rangorde­punten ook nog bonuspunten te verdienen, voor bijzondere verrichtingen. Daarnaast is er een jurybeoordeling op basis van diverse criteria waaronder vooral creativiteit, uitvoering en “schoonheid”. Uit deze gegeven volgt een “overall” winnaar. Hen valt niet alleen grote waardering, eer en roem ten deel, maar ook de IDP SPider­bokaal. Meer informatie bij het onderdeel “Wedstrijden”. Het IDP gaat niet alleen over spinnen, maar ook over onderwijs. Een van de consequenties daarvan is dat er ook een onderwijskundig oordeel “hangt” aan de groepsprestatie. In dit oordeel, dat uiteindelijk individueel is, telt uiteraard de wedstrijdprestatie mee, maar dat is niet het enige, er wordt ook gekeken naar allerlei andere aspecten, waaronder vormgeving, vindingrijkheid en creativiteit; het oordeel van de tutor (begeleider); diverse procesaspecten, bijvoorbeeld: hoe is er (samen)gewerkt en ge­scrumd; documentatie en assessmentresultaten. Dit leidt, volgens oude onderwijstradities, uiteindelijk tot een individueel eindcijfer. Volgens diezelfde traditie geldt dat cijfers groter­gelijk 5,5 hierbij worden aangemerkt als voldoende, het project is dan behaald. Daar waar dit niet lukt, kan men gebruik maken van een soort spinnenweb­vangnet, dat wordt aangeboden in de vorm van een herkansingsregeling, helaas zonder wedstrijdelement. Maar, dat is allemaal voor later. Nu eerst de wedstrijd.

14

Wedstrijden en kwalificaties 1. De Limbo­proef (kwalificatieonderdeel, telt niet mee voor de

wedstrijdrangorde) Om grenzen te stellen aan de maximale afmetingen van de spin moet deze door twee poorten bewegen, die in een hoek van 90o staan, zoals te zien in nevenstaande schets. Hoe de spin door de poort beweegt maakt niet uit, als hij er maar doorheen komt. Bij de doorgang mag de spin door de knieën zakken, over zijn buik schuiven of er doorheen rollen. Specificaties poort (binnenmaten): breedte 40 cm, hoogte 20 cm. De poortwand heeft een dikte van 5 cm. De poort bevat, conform de schets, geen scherpe binnenhoek. Uitvoering kwalificatie: 1.1. De spin wordt 20 cm voor de poort gezet. 1.2. Daarna moet de spin op handbediening of autonoom in zijn geheel door de

twee poorten bewegen. 1.3. De spin mag daar niet langer dan 2 minuten over doen. De doorlooptijd wordt

geregistreerd. 1.4. Een succesvolle kwalificatie is nodig voor deelname aan de wedstrijd en werkt

in positieve zin mee in de eindbeoordeling.

2. De Spinnijdig­race (kwalificatieonderdeel, telt mee voor de wedstrijdrangorde) Dit wedstrijdonderdeel is een kwalificerende hindernisrace, waarbij snelheid, behendigheid en souplesse van belang zijn. De hindernis bestaat uit een grindbak van 100 bij 60 cm waarvan de afzonderlijke kiezels ca. 3 a 4 cm groot zijn, waar de spin, op handbediening of autonoom, in de breedterichting overheen moet lopen. Tijdens deze beproeving dient in de spiderApp minimaal de actuele (real time) hellingshoek van het lichaam van de spin getoond te kunnen worden. Het is bekend dat spinnen erg nijdig worden als ze uit de grindbak vallen en dat geldt ook voor de wedstrijdleiding die dat waarneemt. Op koers blijven dus ...

Uitvoering kwalificatie/wedstrijd: 2.1. De spin staan aan de startstreep, 20 cm voor de grindbak, met de voorpoten

voor de streep.

15

2.2. Na het startsignaal moet de spin op handbediening of autonoom over de grindbak lopen.

2.3. De finish ligt 30 cm na de grindbak. De hindernis is behaald zodra een onderdeel van de spin de finishlijn passeert. De kans is groot dat dat de voorpoten zijn.

2.4. De tijdsduur van de race, van start tot finish, wordt gemeten en bepaalt de rangorde. De maximale tijd is 2 minuten. Daarboven volgt toekenning van de laagste rangorde.

2.5. Voor de kwalificatie is het van belang dat de spin heelhuids en binnen 2 minuten de finishlijn aanraakt en dat op de spiderApp actuele informatie over de helling van de spin zichtbaar is. De wedstrijdleiding let daar op.

2.6. Real time informatie over de hellingshoek, gepresenteerd in de vorm van een grafiek geeft recht op een bonuspunt, dit ter beoordeling aan de wedstrijdleiding.

Het is aan de wedstrijdleiding om te bepalen of een groep recht heeft op een herkansing en daarmee op verbetering van tijd en rangorde. Optie: Tijdens de wedstrijddag kan de wedstrijdleiding besluiten de beste of snelste spinnen, twee aan twee, nog tegen elkaar te laten strijden. Dit kan uitsluitsel geven in situaties waarin de wedstrijdleiding extra informatie nodig heeft. Uiteraard is het ook aantrekkelijk voor het publiek.

Een succesvolle kwalificatie leidt doorgaans tot veel lachende gezichten.

16

3. De Spider Race Alle spinnen nemen deel aan een gezamenlijke snelheidsrace. Het parcours is recht, bevat geen hindernissen en meet van start tot finish 6 m. De spider race vormt de start van de Spider Day. De startwedstrijd trekt doorgaans veel publiek, ook van buiten de afdeling, waaronder de regionale pers. Het startsignaal wordt, traditioneel, gegeven door een lid van het College Van Bestuur van de NHL. Uitvoering wedstrijd: 3.1. Na het startsignaal bewegen alle spinnen op handbediening naar de finish 3.2. De volgorde van aankomst bepaalt de rangorde in de uitslag. De spinnen

mogen elkaar niet hinderen. 3.3. Alle spinnen staan voor de startstreep, elke spin in zijn eigen baan. 3.4. De maximale tijd is 4 minuten. Bij overschrijding volgt diskwalificatie en laatste

plaats in de rangorde. Indien spinnen buiten hun eigen baan komen en andere spinnen hinderen bepaalt de wedstrijdleiding (ter plekke) wat daarvan de consequenties zijn.

17

4. So you think you can dance Wedstrijden horen niet alleen gebaseerd te zijn op snelheid en kracht, maar ook op technische hoogstandjes en vooral schoonheid. Bij dit wedstrijdonderdeel moet gedanst worden. Met een serie mooie, soepele en stijlvolle bewegingen moet een vakkundige jury in vervoering worden gebracht. Bij deze Spider Dance gaat het natuurlijk om de de X­factor of voor deze gelegenheid, de Spin­factor. Helaas hebben we Gordon en Joan Haanappel niet kunnen strikken voor de jury, maar wees er van overtuigd dat datniet ten koste gaat van de kwaliteit van de jury. Dus laat zien wat je kunt, ook al is het bij de wilde spinnen af. So, do you realy think you can dance…? Uitvoering wedstrijd: 4.1. De spin wordt in de arena geplaatst. Dit is een, speciaal voor dit doel, op de

grond gemarkeerd vierkant ter grootte van 2 bij 2 meter, waarbinnen gedanst moet worden.

4.2. Na het startsignaal doet de spin een dansje van exact 2 minuten. 4.3. De spin moet dansen op muziek. Dit moet door het team zelf worden verzorgd,

bijvoorbeeld door de audio­uitgang van de laptop aan te sluiten op een (aanwezige) geluidsbox met actieve versterking. Waar moet je aan denken bij een spinnendans? Voorbeelden: rondje, buikdansje (op en neer), de swing (links­rechts en voor­achter), door de knieen, individuele pootjes, dansen op twee poten, etc. Laat je door niets tegenhouden: ook de flipflop, de axel, de dubbele lutz of een volledige kür met meervoudige salto­elementen afgesloten met een driedubbele ritberger met achterwaartse afzet en tweevoudig gedraaide halve schroef zijn toegestaan.

4.4. De jury beoordeelt het dansje op basis van diverse criteria, waaronder kwaliteit en creativiteit. Dit cijfer bepaalt de rangorde en het aantal punten.

Verplichte elementen: 1. Een danselement in de vorm van een pirouette. Dat hoeft niet op één been, maar moet wel een rondje om de eigen as bevatten. 2. Er moet een danselement getoond worden waarin de spin een duidelijk herkenbare emotie toont, dit met toelichting van één van de groepsleden. Zowel kleding als schoeisel zijn vrij te kiezen. Er telt feitelijk maar een ding: overtuig de jury. Haal dat

18

roze allroom­jurkje, die spitzen en de nodige blink­blink dus uit te kast en imponeer de jury. Om misverstanden te voorkomen: we bedoelen hier de kleding van de spin. Maar ook alle teamleden mogen voor deze speciale gelegenheid hun dansjurkjes aantrekken en hun ritmische vaardigheden tonen. Het zal de jury ongetwijfeld kunnen bekoren.

5. Spider Gap De Spider Gap is een wedstrijdonderdeel met meerdere elementen, van links naar rechts: een opwaartse helling; een kloof met smalle brug; een neerwaartse traptrede; een neerwaartse helling en aan het eind een remproef met een beker water. Hieronder de schematische voorstelling van het geheel, zowel van voor­ als bovenaanzicht.

Op de grond staat een parcours dat bestaat uit meerdere delen, van links naar rechts: ­ een startplaat van 60 bij 60 cm op grondniveau ­ een schuine opwaartse helling van ca. 220 cm, met een breedte van 60 cm ­ een hoger plateau, eveneens van 60 bij 60 en 40 cm boven de grond, dat dienst doet

als startplateau voor de te overbruggen kloof ­ een kloof met een smal bruggetje van 15 cm lang en 10 cm breed dat toegang geeft

tot de andere kant van de kloof ­ een tweede plateau met dezelfde afmetingen als die van voor de kloof ­ een neerwaartse helling die 5 cm lager begint vanaf het laatste plateau, waarover de

spin een neerwaartse traptrede moet maken ­ aan de voet van de neerwaartse helling staat een beker water Alle elementen zijn vervaardigt van hout (berken multiplex, wit gelakt). Opdracht: De spin moet het parcours van links naar rechts doorlopen, dus de schuine helling omhoog bewandelen, over de kloof proberen te komen, de traptrede naar beneden nemen, de helling naar beneden bewandelen (of glijden) om tegen de beker met water tot stilstand te komen. Het hele parcours (zie tekening) wordt in principe op handbediening genomen. Elke onderdeel kent zijn eigen problemen: bij de schuine hellingen komt het aan op stevige loopbeweging en goed schoeisel om de wrijving het hoofd te bieden; om de kloof te nemen is slechts een plankje van 15 bij 10 cm beschikbaar en het op tijd tot stilstand komen tegen het bekertje water veronderstelt eveneens goede motorische beheersing en remvaardigheden.

19

Bij de opwaartse helling is een bonuselement toegevoegd. De spin, die is uitgerust met een hellingssensor en enige (regeltechnische) software, wordt beloond door bij het omhooglopen het lijfje horizontaal te houden. Op het lijfje van de spin dient een bevestigingsmechanisme te zijn aangebracht in de vorm van een “busje” met een binnendiameter 6 mm en een diepte van 40 mm. Voor aanvang van de wedstrijd kan, op verzoek van het team, de wedstrijdleiding hier een hulpmiddel in plaatsen dat bij deze proef bestaat uit een (sferisch) schaaltje met daarop een knikker. De bonus is verdiend indien de knikker, eenmaal aankomen op het hoogste plateau, nog in het schaaltje ligt. Optioneel is de wens om tijdens dit parcours, vooral bij het nemen van de kloof camerabeelden, uit het persectief van de spin, op de tablet/smartphone te kunnen

tonen, en daarmee wellicht op de beamer. Een eventuele val, wat natuurlijk geen enkele groep/spin gegund is, kan dan real time gevolgd worden door het publiek.

Uitvoering wedstrijd: 5.1. De spin staat op de startplaat, voor de opwaartse helling. 5.2. Na het startsignaal van de wedstrijdleiding begint de tijd te lopen en de spin

aan het afleggen van het parcours. Alle onderdelen worden in één “run” afgewerkt.

5.3. Het is toegestaat de spin van speciaal schoeisel te voorzien en ook mag de spin (alle denkbare) hulpmiddelen meenemen, die worden ingezet om over de kloof te komen. Voor beide geldt dat deze al aanwezig moeten zijn bij de start van het parcours.

5.4. De spin mag zich uitrekken, oprollen, transformeren of via telekinese verplaatsen. Dat laatste levert overigens 100 bonuspunten op.

5.5. De opdracht is voltooid zodra de spin met zijn voorpoten of lichaam het bekertje water aanraakt, zonder dat het omvalt.

5.6. De tijdsduur wordt gemeten en bepaalt de rangorde. Spinnen die langer dan 8 minuten over het parcours doen worden gediskwalificeerd en krijgen de laagste rangorde.

Naast punten voor de rangorde kunnen voor de afzonderlijke onderdelen nog bonuspunten worden verdiend (geldt ook bij diskwalificatie): 1 voor het nemen van de opwaartse helling. De spin moet daarvoor in zijn geheel het bovenste platform bereiken. 2 punten voor het bereiken van dit plateau met de knikker nog in het schaaltje. 2 punten voor het nemen van de kloof. Die is genomen op het moment waarop de hele spin (inclusief achterpoten) de overkant heeft bereikt binnen 2 minuten 1 punt voor het nemen van de neerwaartse helling 1 punt voor wanneer de spin met zijn voorpoten een touché maakt met het bekertje water, zonder dat deze omvalt Voor elke handmatige correctie, bijvoorbeeld als de spin in de kloof dreigt te vallen, wordt een strafpunt in rekening gebracht, e.e.a. ter beoordeling aan de wedstrijdleiding.

20

6. De Zwarte weduwe op oorlogspad, autonomie­opdracht 1 Situatieschets: Op de grond is een speelveld uitgezet met twee gekleurde ballonnen en een startstreep, waar de spin voor aanvang van de wedstrijd voor wordt geplaatst. De ballonnen zijn, zoals de schets aangeeft, met de “slurfjes” aan elkaar verbonden en liggen, met plakband aan de grond bevestigd, tegen een “muur” van op hun kant geplaatste tafels, waarvan de bladen een lichte kleur hebben (lichtgrijs). De lengte is circa 4 m. Eén van de ballonen is rood, de andere is blauw. Hun onderlinge positie kan verschillen (rood links of rood rechts) en wordt net als de positie van het duo, per IDP­groep, voor aanvang van het wedstrijdonderdeel door de wedstrijdleiding bepaald. De spin kan via de (naar voren gerichte) camera de twee ballonnen “zien”. Het blikveld van de camera is voldoende groot om, vanuit de startpositie, de breedte van 4 m te kunnen overzien. De spin moet autonoom en op eigen kracht de ballonnen herkennen, er naar toe bewegen en uitsluitend de rode ballon lekprikken. Het lekprikken moet gedaan worden met de twee voorpoten van de spin, autonoom of onder besturing van de smart controller. Uitvoering wedstrijd: 6.1. De spin staat, in voorwaartse richting, voor de startstreep op 3 m van de

achterwand, centraal opgesteld t.o.v. het midden van wand.. 6.2. De wedstrijdleiding plaatst voor aanvang van een race het ballonnenstelsel,

zowel wat betreft positie tegen de achterwand en hun onderling positie. Na het startsignaal wordt de spin geacht, geheel autonoom, het duo “rood en blauw” op de sporen, er naar toe te lopen en alleen de rode lek te prikken.

6.3. De missie is volbracht als de rode ballon uiteengespat (of, naar het oordeel van de wedstrijdleiding, leeg is).

6.4. De tijdsduur, van startsignaal tot “knal”, wordt gemeten en bepaalt de rangorde. De tijd stopt op het moment waarop de ballon uiteenspat.

6.5. Als de ballon niet binnen 5 minuten na de start is lekgeprikt, volgt diskwalificatie en krijgt de spin de laagste rangorde.

6.6. Spinnen die niet aan de autonomie­eis kunnen voldoen worden geacht dit vooraf te melden bij de wedstrijdleiding. Zij worden ingedeeld in een speciale wedstrijd voor handmatig bedienbare kneus­spinnen en krijgen een aangepaste rangorde.

Een lekgeprikte rode ballon levert 1 bonuspunt op, ook bij diskwalificatie. Een lege blauwe ballon levert 1 strafpunt op.

21

7. Mad Spider: Fury Road, autonomie­opdracht 2 Situatieschets: De “Fury Road”, een kronkelende weg tussen start en finish, moet door de spin autonoom worden afgelegd. Op de (relatief) donkere gladde houten vloer van de NHL­kuil is met witte tape een baan uitgezet met een vergelijkbare vorm als die in de nevenstaande tekening. Start en Finish liggen hemelsbreed 4 meter uit elkaar. De af te leggen weg is natuurlijk langer. De witte plakstrook is 10 cm breed en heeft op ongeveer de helft van het parcour een maximale uitslag van ongeveer 100 cm. De spin moet de route van de witte baan autonoom afleggen in een zo snel mogelijkke tijd. Het kanon, de balletjes en de trechter (want dat zijn het ) worden na beschrijving van de hoofdopdracht uitgelegd. Uitvoering wedstrijd: 7.1. De spin staat in de aangeven positie, in voorwaartse richting, voor de

startstreep. Omdat de witte tape al voor de startstreep begint, kan de spin al op de tape worden gepositioneerd. Eventuele sensoren, bevestigd onder de spin, kunnen daardoor al “in tunen” op de witte baan.

7.2. Na het startsignaal loopt de spin, autonoom en de witte lijn volgend, naar de finish. De spin moet gedurende het hele traject op de witte lijn blijven. Dat betekent, concreet, dat er altijd een onderdeel van de spin boven de lijn is. Anders geformuleerd: de spin mag niet in zijn geheel links of recht van de lijn terechtkomen. Zolang er nog minstens één pootje op de lijn blijft is dat genoeg. Voor het proces van “tracken and tracing” mogen sensoren naar keuze worden gebruikt, waaronder de camera, e.e.a. uiteraard in combinatie met software.

7.3. De tijd tussen start en finish wordt gemeten en bepaalt de rangorde. 7.4. Indien de spin de omloop niet binnen 5 min. aflegt volgt diskwalificatie en

wordt de laatste rangorde toegekend.

Indien de spin buiten de witte baan komt worden er strafpunten uitgedeeld. Per ontsporing 1 strafpunt, met een maximum van 3. Boven de drie ontsporingen volgt diskwalificatie met de laagste rangorde tot gevolg. Bij een ontsporing mag de spin, ter hoogte van de ontsporing, handmatig en onder toezicht van de wedstrijdleiding, teruggeplaatst worden op de baan. De tijd blijft doorlopen. Als er uitsluitend buiten de zone wordt bewogen, wat op zichzelf ook al heel knap is, resteert er slecht 1 punt voor de laagste rangorde.

22

Het kanon, aanvullende opdracht (voor de Werktuigbouwkundigen) In het kader van interdisciplinariteit, “crossover” en de wens om W­studenten een leeromgeving aan te bieden waarin ze hun programmeer­skills kunnen oefenen, is er aan de basisopdracht een element toegevoegd, nl. een kanon. Het parcours wordt daarmee omgetoverd tot een echte “fury road”. Situatieschets: Op de grond is, halverwege het parcours en op 2 m van de hartlijn van het parcour, een vierkant uitgezet van 30 bij 30 cm. Op dit vierkant, dat te beschouwen valt als het betonnen fundament van een geschutsbunker, wordt een kanon, type howitzer, geplaatst. Zowel het onderstel (affuit) van het kanon als de loop (schietbuis) kunnen een draaiende beweging maken van ongeveer 90 graden. Het kaliber van het geschutstuk is die van een pingpong­balletje, wat tevens de projectielen zijn. De loop van het kanon is van het type “achterlader”, met optioneel daaraan bevestigd een repeteermechanisme. I.p.v. kruit wordt er geschoten met perslucht. Om de kracht van het vuurmechanisme en daarmee de kans op ongelukken te beperken, wordt er gebruikt gemaakt van het principe waarbij perslucht, geïnjecteerd in een open buis, het projectiel meeneemt en afvuurt. Met een gesloten systeem schiet je dwars door je eigen spin heen. Dat bewaren we voor een andere keer. De schietbuis, voorzien van perslucht­ en bevestigingsmechanisme, wordt aangeleverd. De duur van de luchtpuls kan met een elektrisch bedienbaar ventiel (relay, 24 V) geregeld worden (aan­ uit­regeling). De luchtdruk is uitsluitend handmatig regelbaar op de compressor. Het is nadrukkelijk de bedoeling dat de W­studenten het onderstel voor het kanon niet alleen mechanisch ontwerpen en bouwen maar ook de software daarvoor. De spin wordt bij deze beproeving uitgerust met een vangkap (soort trechter) die de projectielen moet kunnen opvangen. Het “busje” (diameter 6 mm, diepte van 40 mm, zie onderdeel spider gap) dat op het lijfje van de spin is aangebracht wordt bij dit onderdeel gebruikt voor de bestiging van de vangkap. De kap, die wordt aangeleverd, heeft aan de onderzijde een bijpassende bevestigingspin. De trechterkap is uitgevoerd als netje of gemaakt van papier en meet 50 cm in doorsnede. Het terugstuiteren vanuit de kap proberen we te minimaliseren. De vangkap wordt voor aanvang van de race door de wedstrijdleiding op de spin geplaatst. Wie schiet er en waarop? De totale opdracht luidt nu alsvolgt: Na het startsignaal mag het kanon proberen zoveel mogelijk projectielen in de vangkap te krijgen, terwijl de spin haar parcourse tussen start en finish aflegt. De volgende regels zijn daarbij van kracht:

­ Het gaat om een teamopdracht waarbij het W­bataljon van een IDP­team, gedurende de looptijd, op haar eigen spin schiet. Elke bal in de

23

trechter levert 1 bonuspunt op. ­ Eenmaal over de finish of na diskwalificatie (na 5 minuten en nog niet gefinisch of

meer dan 3 ontsporingen) mag er niet meer geschoten worden. ­ Het onderstel van het kanon is opgebouwd rondom een Arduino (Uno) en twee

servomotoren. Hierop dient de aangeleverde schietbuis te worden gemoteerd. Nogmaals: (ook) de kanonsoftware wordt door de W­studenten gemaakt (met E­ers en I­ers slechts in een adviserende rol).

­ De bediening van het kanon wordt gerealiseerd met een joystick, waarmee de twee onafhankelijke bewegingen (rotatie en elevatie) kunnen worden bestuurd en een “vuur”­knopvoor de besturing van het ventiel. Dit kan een losse knop (schakelaar) zijn of de ingebouwd drukknop in de joystick. De bediening van het kanon (door de kannonier) dient plaats te vinden vanuit een positie ter rechterzijde van het kanon. Het bedieningsorgaan mag bedraad met het onderstel zijn verbonden.

­ Bij de “geschutsbunker” zijn de volgende voorzieningen aanwezig: 220 V (stekkerblok) en perslucht (flexibele slang met aansluitnippel).

­ De vuurkracht wordt dus bepaald door een combinatie van de elektrisch bedienbare openigstijd van het ventiel en de (door de kannonier) handmatig instelbaar luchtdruk op de compressor.

­ De projectielen mogen handmatig in het kanon worden geplaatst (achterlader). Er mag gebruik worden gemaakt van een repeteermechanisme. De enige persoon die in de buurt van het kanon mag komen is de kannonier die de projectielen in het kanon plaatst.

­ Er is geen limiet aan de vuursnelheid noch aan het aantal ballen dat wordt afgeschoten. De enige limiet is de looptijd van de spin. Let op: eenmaal over de finish mag er niet meer geschoten worden.

­ Deze combinatieopdracht (van autonoom volgen en schieten) vraag natuurlijk om een strategische benadering: sneller lopen betekent: kans op hoge score maar minder schiettijd en kans op minder gevangen ballen; langzamer lopen, daarentegen, betekent kans op lage klassering, maar meer schiettijd met kans op meer gevangen ballen. Zoek het optimum.

­ Voor de zekerheid: het gebruik van clustermunitie en pingpongballen met kernlading is, volgende de Geneefse conventie, die in aug. 1949 ook door Nederland is ondertekend, niet toegestaan. Ook verarmd uranium, dat pingpongballen uitstekende ballistische eigenschappen geeft, kunnen we niet toestaan. Een zekere mate van “collateral damage” (onbedoelde nevenschade aan spinnen of docenten) is toegestaan.

24

8. De Paringsdans (bonusonderdeel) Het laatste wedstrijdonderdeel is geïnspireerd op nogal basisgedrag in de natuur, ook bij de spin ­ het werd bij de ethologische beschrijving van de spin al even genoemd ­ namelijk de balts (paringsdans). De rode ballon symboliseert een vrouwlijke spin, waarvan de lokstoffen een niet te beheersen uitwerking op de mannelijke soortgenoten hebben. Anders dan in de natuur verschijnen alle spinnen keurig aan de startstreep en wachten in gezamelijkheid op een startsignaal. Als dat eenmaal geklonken heeft neemt de natuur het over en is het ieder voor zich… Wie verovert de onweerstaanbare ballon­fatale? Dat een mannelijke spin hierbij soms het leven laat, is “all in the game”. Er zijn dan ook geen regels. Alles mag. Dat geldt ook voor de keuze tussen handbediening of autonoom. Darwin had het goed gezien: de natuur heeft zijn eigen selectiemechanismes … Uitvoering wedstrijd: 8.1. Alle spinnen staan voor de startstreep, op een halve cirkel en op exact

dezelfde afstand tot de ballon.

8.2. Na het startsignaal rennen, sprinten, springen, draven, buitelen, rollen, alle spinnen naar de ballon met het doel die als eerste lek te prikken. Let op: de ballon hangt slechts aan een draadje en wordt verder door niets tegengehouden.

De spin die de ballon lek prikt is winnaar en verdient een bonus van 5 punten. De nevenstaande foto maakt duidelijk dat mannelijke spinnen alles doen om de ballon­fatale te veroveren.

25

7. Informatie vanuit de opleidingen

7.1 Algemeen Dynamiek De bewegingen van de spin, zoals lopen, kruipen, knielen en dansen, rollen, etc. moeten soepel zijn en dynamisch verlopen, als was het alleen al om de grindbak goed over te komen en de jury te imponeren bij het dansen. Alle teamleden worden uitgedaagd om deze dynamiek, bijvoorbeeld een individuele stap bij de loopbeweging, volledig in kaart te brengen, niet alleen onderbouwd met een berekening, maar ook met een simulatie, zo mogelijk in Solid Works. Mogelijk wordt tijdens het project een college besteedt aan simulaties binnen Solid Works. Daarmee, en ook vanwege de relatie met het vak Dynamica, valt dit aspect vooral binnen de expertise van de werktuigbouwkundigen. Hun analyses en bevindingen moeten gedeeld worden met de programmeurs, zodanig dat zij de formules uit de simulatie kunnen omzetten in programmacode. Dit zou de spin de nodige soepelheid moeten geven. Merk op dat, om de wedstrijden te winnen, deze soepelheid gecombineerd moet worden met snelheid en slimheid. Inverse Kinematica Na analyse van de dynamica zal bij het programmeren van een stap­ of loopbeweging nagedacht moeten worden over hoe hierbij de 18 afzonderlijke servo’s moeten worden aangestuurd, want daarmee wordt elke beweging uiteindelijk uitgevoerd. Ervaringen uit de robotica leren dat het niet erg handig is hierbij te “denken” vanuit de 18 afzonderlijke servo’s. Een stap, van wat voor poot of been ook, kan beter vanuit de voet gedacht en geprogrammeerd worden dan vanuit de afzonderlijke scharnierpunten. Voor onze spin betekent het dat er 6 “voeten” zijn waarmee een stap­ of loopbeweging gemaakt kan worden. Nadere analyse van de beweging zal leren dat dat op verschillende manieren kan. Denk maar aan de manieren waarop een paard kan bewegen: stap, draf, gallop, rengallop en telgang. Nadere beschouwing van de verplaatsen van de afzonderlijke voeten zal leren dat deze steeds een andere verplaatsing ondergaan. Hoewel gallop waarschijnlijk een stap te ver is voor onze spin, moet toch rekening worden gehouden met meerdere bewegingspatronen. Hierbij is ook de stabiliteit in het geding. Het ziet er naar uit dat, zeker bij langzame bewegingen, er toch steeds minstens drie poten de grond moeten raken om te voorkomen dat de spin valt. E.e.a. heeft natuurlijk ook impact op de kracht die of het moment dat de servo’s moeten leveren en daarvan afgeleid de belasting en het stroomverbruik. Bij een kinematische analyse wordt getracht informatie te verkrijgen over de positie (of de daarvan afgeleide grootheden) van onderdelen in een mechanisch systeem, bijvoorbeeld de armen van een robot of de poten van een spin. Deze informatie is nodig om inzage te krijgen in het dynamische gedrag van bewegende onderdelen. Dit speelt uiteraard bij robots, maar ook bij games waarin personages op een natuurlijke manier moeten bewegen. Onder inverse kinematica wordt het proces verstaan waarmee uit een gewenste (eind)positie van bijvoorbeeld een robot arm, de aansturing van de bij de beweging betrokken servomotoren wordt berekend om vanuit de huidige positie in die nieuwe positie terecht te komen. Als dat bij een spin bijvoorbeeld voor 3 poten gelijktijdig berekend en uitgevoerd kan worden, zet de spin in principe een deel van een stap. Door daarna de

26

resterende drie poten aan een vergelijkbaar proces te onderwerpen kan de beweging behorend bij een volledige stap worden afgewikkeld. Inverse kinematica is dus een vorm van bewegingsplanning. De wiskunde die hierbij hoort wordt met dezelfde naam “inverse kinematics” aangeduid. Het gaat er dus om dat er teruggerekend kan worden welke positie de tip van de poot moet afleggen om van zijn huidige positie in de nieuwe gewenste postie te komen en welke hoeken de, in ons geval, drie servo’s per poot moeten aannemen in dat proces. Het is slechts een kleine “stap” in het denken om je te realiseren dat lopen het herhalen van afzonderlijke stappen is. Snellopen ligt iets ingewikkelder. Het wachten is op de eerste galloperende spin ... De wiskunde achter de inverse kinematica kan behoorlijk ingewikkeld worden met Jacobiaanse matrices en ingewikkelde vectorberekeningen. Toch blijkt het mogelijk te zijn met wat eenvoudige goniometrie (met sinus­ en cosinusfuncties) acceptabele resultaten te behalen. De interdisciplinariteit kan bij dit aspect goed uit de verf komen: de W­ers ontwerpen de poten (vorm, afmetingen, etc.) de E­ers sturen de actuatoren (=servo’s) aan en de I­ers programmeren de noodzakelijke formules. Een goed lopend team en ieders betrokkenheid bij dit onderwerp, verhoogt de kans op een goed lopende spin... Inverse Kinematica is belangrijk voor: ­ een goede en (soepele) loopbeweging ­ de krachten die werken op de poten en servo’s ­ de snelheid waarmee de spin loopt ­ de hoeveelheid rekenwerk die de processor moet verrichten Creatief ontwerpen Werktuigen, gereedschappen, apparaten, machines en fabrieken, dat zijn de dingen die je als werktuigbouwkundige bedenkt, ontwerpt en maakt. Zit je bij de opleiding Elektrotechniek, dan ontwerp je energie­ en informatie netwerken, systemen en apparatuur met toepassingen in de informatie­ en communicatietechnologie (ICT), energie, vervoer en medische industrie. En bij Informatica ontwerp en bouw je software en informatiesystemen een leer je hoe je deze moet beheren. In het project­IDP werk je samen met studenten van de andere opleiding aan een product in een zogenaamd multidisciplinair team. Dit zal je in de praktijk ook tegenkomen. Aangezien technische systemen en processen steeds geavanceerder en gecompliceerder worden, is het belangrijk dat studenten van verschillende opleidingen samenwerken. Iedere student kijkt door een andere bril naar deze opdracht. Waarom werkt deze formule voor het IDP zo goed? Jullie leren allemaal hoe je moet ontwerpen, weliswaar vanuit een ander vakgebied en vaak gewapend met jullie eigen specifieke methodes en technieken, maar jullie gezamenlijke bijdrage leidt tot beter inzicht en een goed functionerend eindproduct. Daarbij is niet alleen ieders kennis belangrijk, maar ook ieders creativiteit. Het is goed je te realiseren dat er altijd meerdere oplossingen voor een probleem zijn. Dat jouw oplossing doorgaans de beste is, hoeft niet te betekenen dat anderen dat ook zo ervaren. Luister naar elkaar, respecteer elkaar ideeën en kies de beste oplossing om het gemeenschappelijke doel te realiseren, bijvoorbeeld het winnen van de wedstrijd. Design thinking Naast Scum (en Agile) zie je de term “Design Thinking” steeds vaker opduiken bij ontwerpen en ontwerpprocessen, maar ook daarbuiten. Ook de NHL hanteert het begrip in haar nieuwe fusieplannen. Maar wat is Design Thinking eigenlijk. Omdat de methode nog erg nieuw is, moeten we ons beperken tot wat het ongeveer is? Design Thinking gaat, zoals het begrip al aangeeft, over

27

een manier van denken. Het is een aanpak om problemen op een frisse manieren te formuleren en originele en creatieve oplossingen te bedenken, gebaseerd op kennis van menselijk gedrag. Design Thinking is niet gebonden aan een stapsgewijze methode en benadrukt meer cognitieve flexibiliteit; open, vooruitkijkend en terugblikkend, met oog voor de behoefte van de mens. Dit alles om betere klantervaringen en dienstverleningen te bieden. Hoewel het geen vastomlijnd proces is, bevat het wel een aantal herkenbare ingrediënten: experimenteren, prototypen, leren van fouten, verbeteren, samenwerken en kennis van menselijk gedrag. Design Thinking kent een mensgerichte benadering en wordt deels overgedragen via kennis, maar ontwikkelt zich vooral door middel van de praktijk, met vallen en opstaan, door directe ervaringen. Design Thinking lijkt dus niet alleen goed te passen bij het ontwerpen van nieuwe, innovatieve producten (zoals robots en software), zeker in teamverband, het sluit ook goed aan bij de Scrum­filosofie. Kortom: een methode om rekening mee te houden. Durf (er mee) te experimenteren. [bron: marketingonline.nl] Crossover De maatschappij en vooral de techniek, van oudsher het domein van de engineer, lijkt zich sneller te ontwikkelen dan ooit. Innovaties volgen elkaar in snel tempo op. Niet alleen veranderen de methoden en (productie)technieken, ook de tools en de talen veranderen. Nieuwe producten zijn doorgaans uitgerust met moderne ICT­technieken, maken deel uit van een netwerk, werken samen met andere producten of diensten, zijn instelbaar en personificeerbaar en er wordt een app bijgeleverd. Binnen elke moderne ingenieursdiscipline wordt tegenwoordig geprogrammeerd. De populariteit van de Arduino, als prototyping platvorm, ook voor werktuigbouwkundigen, is daarvan een goed voorbeeld en de Raspberry Pi een goede tweede. Daartegenover staat dat ook productietechnieken en, meer algemeen, vooral ontwerptechnieken, ook een bijna software­achtig karakter krijgen. Het commando “print” resulteert niet alleen maar meer in een afdrukje op papier, maar kan zelf een heel huis tot uitvoer hebben (schijnt in China te gebeuren). Kortom: de moderne ingenieur moet van deze zaken niet alleen weten, maar hij moet er ook mee werken. Dat leidt, zeker de “D” in IDP indachtig, tot de noodzaak om “over de schutting, of in elkaars keuken te kijken”. En om het niveau van dergelijke gemeenplaatsen nog een beetje op te voeren: we gaan een “uniek stukje crossover als follow up toevoegen, zodat jullie niet alleen met een gezonde can do­mentaliteit, hands on, je ding kunnen doen, maar ook jullie expertise kunnen opschalen om je eigen kracht te kunnen uitnutten”. In normale taal: de W­ers gaan programmeren en de E­er en I­ers gaan 3D­printen. We vragen de E­ers en I­ers om de W­ers te ondersteunen bij hun (afzonderlijke) programmeeropdracht rondon de kanon­besturing, met vooral raad en weinig daad. Voor het leren programmeren is het essentieel dit zelf te doen. We vragen de W­ers, op hun beurt, de E­ers en de I­ers te betrekken bij het 3D­printen. Ons idee daarbij is dat zij de spin voorzien van een eigen 3D­geprint (NHL) logo en/of naam voor de spin. Website Er moet een teamwebsite gemaakt worden, waarop elke team zich presenteert. Hoewel het voor de hand ligt dat er een I­er bij betrokken is, staat het het team vrij deze taak zelf te plannen en te managen. Deze website mag op basis van “kant­en­klare” componenten ontworpen en gemaakt worden, bijvoorbeeld m.b.v. een (standaard) CMS. Het gaat nadrukkelijke om de presentatie­ en communicatiefuncties. Functies van de website:

28

Presentatie van het team en haar producten Beschrijving van het project, de projectopdracht en de doelen Informatie over de voortgang en vorderingen van het project. Dit kan met teksten,

schema’s, documenten, foto’s, video en koppeling met diverse social media. PR voor de NHL en de afdeling Engineering.

De doelgroep voor deze website is meerledig: de opdrachtgever/klant, het eigen team, de andere teams, de tutoren en docenten, de (eerstejaars)studenten, de achterban (ouders, grootouders, vriendinnen, etc.). en verder alle belangstellenden, waaronder de doelgroep van nieuwe studenten. Eigenlijk alle “stakeholders”, zoals dat tegenwoordig heet. De website wordt geacht binnen twee weken na de start van het project operationeel te zijn en zinvolle informatie te bevatten. De website speelt ook een rol bij de deelfunctie­ en integratiedemonstraties. De firma HarDuRooS heeft een internetaansluiting en is beroepshalve en ook persoonlijk erg geïnteresseerd in de vorderingen van de groepen. De foto toont de site van de winnenden groep van IDP­2014. Dummy servo We raden elke groep aan één of enkele dummy servo’s, van het aanbevolen type (Dynamixel AX­12A), te (3D­)printen ten behoeve van prototyping en experimenten. De projectleiding en de opleidingen zijn ook gebaat bij enkele dummy servo’s, omdat dit ons de mogelijk geeft jullie spinnen tentoon te stellen in vitrines waarbij we de (relatief) dure servo’s kunnen vervangen door dummies en de vrijgekomen servo’s kunnen hergebruiken. De afmetingen zijn bekend en er is misschien ook wel een solid works­file te vinden. We houden ons aanbevolen...

29

7.2 Werktuigbouwkunde Materiaalkeuze, produceren en construeren Voor de werktuigkundigen geldt dat bij het ontwerpen van de spin keuzes op het gebied van materialen, nauwkeurigheid en fabricagetechnieken gedaan moeten worden. Ook de dynamiek van de pootbewegingen speelt een belangrijke rol. Naast de berekening van de pootbewegingen via de inverse kinematica wordt van jullie verwacht dat je de loopsnelheid van de spin berekent en vervolgens verifieert. Voor de snelheid en beweeglijkheid is het van belang dat de spin niet te zwaar wordt. Construeer licht, maar niet zo licht dat de spin onder het gewicht van de accu en andere elektronische componenten bezwijkt. Bij de werktuigbouwkundige beoordeling wordt hier op gelet. Bij de dynamiek speelt ook de wrijving op de helling een rol. Hoe stijl kan de helling zijn? Hoe beïnvloed je de parameters van de inverse kinematica zodanig dat je op grond van sensorinformatie en enige regeltechniek het lijfje van de spin horizontaal houdt bij het nemen van de opwaartse helling? Hoe modelleer je dit rekentechnisch? Laat in ieder geval tijdens de kwalificatie de gemeten helling zien in de spiderApp. Naast snelheid speelt de prikkracht van de spin een rol. Ook hiervan kan een berekening gemaakt worden en deze wordt dan ook verwacht bij het ontwerp. Zo mogelijk zal ook deze kracht gecontroleerd worden met een meting. Hoe nauwkeurig zijn de onderdelen van de spin te maken en welke nauwkeurigheid is nodig voor een goed functionerende spin? Bij het ontwerp wordt van jullie verwacht dat je hierover hebt nagedacht en dat je de keuzes kunt onderbouwen. Wat zijn de nauwkeurigheden die je kunt halen met de fabricagetechnieken die je gebruikt en is dit nauwkeurig genoeg voor jullie spin? Welke materialen ga je gebruiken en waarom kies je juist voor deze materialen? Hiermee hangt samen welke productietechniek je gaat inzetten. De afdeling Engineering beschikt over enkele 3D printers en een waterstraalsnijmachine. Het is de bedoeling dat jullie hiervan gebruik gaan maken (waterstraalsnijden voor de dragende delen; 3D printen voor omhulsel en verder aankleding). Instructies, voor o.a. werking en bediening, etc., worden verder ondersteund vanuit de werkplaats.

7.3 Informatica Apps, tablets en andere smart devices Uit het pakket van eisen en de beschrijving van de wedstrijdonderdelen blijkt dat een smart device een verplicht onderdeel vormt van het project. De hoofdfuncties van de diagnotische (spider)app die daarop draait zijn: visualisatie van spin­data voor het live bekijken van de (interne) status van de spin, aangevuld met logging­ en debugginggegevens. Nog enkele opmerkingen in aanvulling op de eisen:

De keuze voor het type tablet of smartphone is vrij en daarmee ook voor het operating system (Android, IOS of Windows).

De opleiding informatica stelt enkele moderne Android tablets ter beschikking. Het gebruik van eigen devices wordt aangemoedigd.

Voor studenten die IOS­apps, voor Apple devices, willen maken is het aan te raden zelf over Apple­ontwikkelhardware te beschikken en ook over een prive Apple development licence. Laat het wel even weten, want vaak is er toch nog wel “iets te regelen”.

Voor de communicatie tussen de spin en tablet kan gekozen worden uit meerdere technieken, maar WiFi ligt waarschijnlijk erg voor de hand. Onderzocht zal moeten worden of de gekozen communicatiewijze geschikt is voor de omstandigheden tijdens de wedstrijd, vooral i.v.m. netwerkbelasting. In dat verband kan een extra

30

router soms veel problemen voorkomen. Let op: de spiderApp hoeft niet voor besturing te worden gebruikt (en dat wordt ook afgeraden).

De keuze in technieken, methode, talen, tools is vrij. En dat geldt ook voor de vormgeving van de App. Uiteraard moet het geheel voor een relatieve buitenstaander goed te begrijpen zijn.

Onderzoek voor de visualisatie van de health data de werking van servo­motoren. Het beschikbaar gestelde type is “smart” wat tot uitdrukking komt in netwerkachtige aansluitingswijze en de mogelijkheid gegevens van de afzonderlijke servo’s op te vragen. Van deze gegevens wordt geacht gebruikt te maken. Ook hier is de vormgeving vrij, maar wij kunnen ons voorstellen dat een grafische weergave van een zespotige spin met daarbij informatie in de vorm van tekst of kleur bij alle “gewrichten” goed valt op te maken wat de actuele gezondheid van de spin is. Wellicht is een 3D­presentatie haalbaar.

De bij de kwalificatie gevraagde hellingen moeten minimaal tekstueel gepresenteerd kunnen worden, zodanig dat dit door de wedstrijdleiding eenvoudig te inspecteren valt.

De battery management­informatie, tot slot, moet functioneel, bruikbaar en duidelijk leesbaar zijn.

Het strekt tot aanbeveling de bovengenoemde (meet)gegevens te voorzien van tijdinformatie en deze gegevens te loggen (file of database). Het kan van nut zijn bij simulatie, debugging en ontwikkelen van de software, zeker in de fase waarin nog niet alle hardware beschikbaar is en alle interfaces goed werken.

IO­board Met dank aan enkele studenten Elektrotechniek is er een speciale IO­module ontwikkeld en gemaakt (de Pi Board MK II) waarop zich enkele LED’s en schakelaars bevinden, waarmee met de basis IO­functies geëxperimenteerd kan worden. Op verzoek kunnen groepen (tijdelijk) de beschikking krijgen over zo’n boardje. Dit boardje kan eenvoudig op de GPIO­header van de Raspberry Pi geplaatst worden en met behulp van software kunnen de diverse functies worden gebruikt. Populaire talen voor de aansturing van IO op de RPi zijn: Python, C en C++. Het startpunt hiervoor is de site: iproto.nl. Deze site wordt beheerd door de eerder genoemde (Engineering) studenten en bevat niet alleen informatie over dit boardje, maar daarnaast nog veel meer over de meest uiteenlopen onderwerpen en naar verwachting binnenkort ook het nodige over spinnen. Ook blackboard (IDP 2015) biedt nog aanknopingspunten. De studenten Informatica hebben bij het vak Operating Systems niet alleen kenis gemaakt met de RPi, ook met de eerste schreden op het gebied van programmeren in de taal Python.

7.4 Elektrotechniek Besturing Er zijn veel manier te bedenken voor het besturen van een robotspin, bijvoorbeeld een standaard gamecontroller of een app. Echter, de gamecontroller biedt niet voldoende functionaliteit omdat het niet de mogelijkheid heeft er informatie op de presenteren. Een smartphone of tablet geeft bij besturing problemen i.v.m. het slechte real time­gedrag van Wifi­netwerken. Ervaringen in de afgelopen jaren hebben dat geleerd. Een nieuw element in dit robotproject is, vooral voor de elektrotechnici, de uitdaging zelf een besturingscontroller te ontwerpen en te bouwen. Uiteraard moet dit een smart controller worden, een apparaat waarmee je met eenvoudige bedieningscontroles de spin alle gevraagde gedrag kunt laten zien, inclusief, lopen, dansen en prikken. In aanvulling op de eerder genoemde eisen:

voor de draadloze bediening mogen alle denkbare techieken worden ingezet, waaronder WiFi, Blue tooth, Zigbee, RF, IR, etc. De communicatie tussen controller en spin hoeft niet direct te zijn, er mag een basisstation, bijvoorbeeld in de vorm van

31

een laptop, worden ingezet. Het device kan gegevens tonen afkomstig van zowel de spin als van het eigen

apparaat. Het is hierbij verplicht een (standaard) touchscreen te gebruiken. Daarnaast mag een smartphone of tablet op het device geplaatst worden, zoals dat tegenwoordig gebeurt bij de besturing van quadrocopters.

de basisbesturing wordt gedaan met een 1­knops joystick alle reguliere knop­functies, zoals die op gamecontrollers gebruikt worden, worden

met het touchpanel gerealiseerd. het touchpanel doet tevens dienst als display voor het weergeven van alle informatie

afkomstig van spin of controller zelf. de besturingssensor die de controller moet bevatten is vrij te kiezen

Telematica Draadloze signaaloverdracht is een belangrijk aspect vanuit de opleiding Elektrotechniek. Niet alleen is er sprake van een (min­of­meer) standaard Wifi­communicatie tussen Raspberry Pi en de smartphone (SpiderApp en wellicht een server­component daarop), daarnaast is er het draadloze besturingsdevice. Neem het volgende mee in je analyse:

Doe onderzoek naar meerdere mogelijke manieren van draadloze communicatie en discussieer en rapporteer hierover. Onderzoeksaspecten: afstand, benodigde snelheid, type communicatie (simplex/halfduplex/fullduplex), duur opzetten verbinding, toegestane frequenties en zendvermogen, interferentie met andere systemen, energieverbruik en storinggevoeligheid en storende invloed, communicatieprotocollen in de verschillende OSI­lagen. Bewaak de real time­aspecten van de besturing, zodanig dat de spin accuraat reageert op besturingscommando’s.

Ontwerp een bedrade afstandsbesturing als alternatief voor de draadloze afstandbesturing, speciaal voor test­ en debugdoeleinden.

Bedenk protocollen voor de communicatie tussen deelsystemen (eventueel bovenop de bestaande communicatieprotocollen, zoals tcp of serie); plaats dit protocol in het OSI­model; werk bijvoorbeeld met een statediagram om mogelijke foutsituaties af te handelen; zorg voor robuustheid van zowel interface als protocol.

Lekprikken en dansen Met de (onafhankelijk) bedienbare voorpoten moet de spin een prikfunctie kunnen uitvoeren bij de beide ballon­opdrachten. De uitvoering hiervan is in zoverre vrij dat het daadwerkelijk om prikken moet gaat, met iets scherps dus. Snijbranders, lasers, kettingzagen en gasbranders zijn dus niet toegestaan. Tijdens het dansje mag de spin alle hulpmiddelen inzetten om indruk te maken op de jury. Naast een soepele heupbeweging kan (gepaste elektronische) kleding in de vorm van (knipperende) lichtjes in positieve zin bijdragen aan de schoonheid van de dans. Dat geldt natuurlijk ook voor de verplichte auditieve ondersteuning. Houd rekening met het matinee­karakter van wedstrijd; geen dirty dancing dus op dit uur van de dag.

8. De wedstrijd Regels Bij de wedstrijdonderdelen waarbij er sprake is van een rangorde is de puntentoekenning als volgt, uitgaande van 12 groepen: rangorde 1: 12 punten, rangorde 2: 11 punten, etc. tot rangorde 12: 1 punt (dus: aantal punten = (aantal groepen + 1) ­ rangorde). Bij diskwalificatie wordt de laagste rangorde toegekend, wat nog 1 punt oplevert. Het aan de start verschijnen, zonder verdere prestaties, levert ook minimaal 1 punt op. Daarnaast zijn er bonuspunten (+1) te verdienen en kunnen er strafpunten (­1) in rekening worden gebracht. Daar waar op grond van dit document de regels niet duidelijk (genoeg) zijn, bijvoorbeeld rondom bonuspunten, strafpunten of diskwalificatie, kan de firma HakDuRooS worden

32

geconsulteerd. Er komt ook nog een aanvullend wedstrijdregelement op Blackboard. Prijzen Er zijn veel redenen om te willen winnen. Naast jullie goed ontwikkelde instrinsieke en inhoudelijke motivatie om te willen winnen, is het genoegzaam bekend dat waardering, eer, roem en applaus belangrijk zijn voor studenten. En dat komt goed uit, want dat hebben we in overvloed beschikbaar, zeker voor de winnaars. Het valt je allemaal ten deel wanneer je met jouw groep de beste wedstrijdresultaten behaalt. En daar blijft het niet bij: de winnende groep komt op het hoogste podium, krijgt een dikke taart en wordt taloze malen op de foto gezet, die je vervolgens terug kunt vinden op diverse websites en en periodiekjes van de NHL. “Winnen is dus net zo belangrijk is als meedoen”. Mocht dat voor jou allemaal niet belangrijk zijn en geen reden om te willen winnen, dan heeft HakDuRooS sinds 2014/2015 ook nog de IDP Spider­bokaal in het leven geroepen. Dat is een uiterst begeerlijk wisselbokaal die, eenmaal gewonnen, een keerpunt kan vormen in je leven. Daar komt nog bij dat hij wordt uitgereikt door een uiterst representatieve NHL­medewerkster (en dat is niet iemand van HakDuRooS). Voor ons, projectleiding, zou alleen dat al genoeg reden zijn om te willen winnen, maar helaas, wij mogen niet meedoen. Het komt ook voor dat er sponsoren van het IDP­project bereid zijn nog een bijdrage te leveren aan de prijzenpot. Wedstrijdschema Tijdens de wedstrijd wordt onderstaand wedstrijdschema (of een afgeleide daarvan) gehanteerd om de prestaties van de spinnen vast te leggen en om daar een rangorde in aan te brengen. De einduitslag wordt gebaseerd op twee hoofdonderdelen: de eindrangorde van de wedstrijdonderdelen (2, 3, 5, 6 en 7) en een oordeel van de jury (4, en algemene indruk). Het laatste wedstrijdonderdeel ­ een massarace ­ wordt als losstaand bonusonderdeel uitgevoerd. De Limbo­test (0) is een kwalificatieonderdeel dat al voor het moment van de wedstrijd wordt afgenomen.

Wedstrijdleiding en Jury Bij alle wedstrijdonderdelen is een wedstrijdleiding of een jury aanwezig. Zij houden toezicht op de wedstrijdregels en nemen beslissingen daar waar deze regels tekortschieten. Er kan en mag met hen overleg gevoerd worden, maar hun uitslag is uiteindelijk bindend. De samenstelling van de jury is op het moment van schrijven nog niet definitief, maar HakDuRooS garandeert een vakkundige jury aan te leveren waar in ieder geval een lector en een dansdeskundige zitting in gaan nemen.

33

Opladen en modificaties Tijdens het verloop van de wedstrijd mogen de accu’s van de spin worden op­ of bijgeladen. Dat mag niet binnen een wedstrijdonderdeel. Alleen gekwalificeerde spinnen mogen meedoen aan de wedstrijden. De spin dient in exact dezelfde fysieke vorm en verschijning aan de wedstrijd mee te doen als die op grond waarvan de positieve kwalficatie is verleend, inclusief alle hulpmiddelen die nodig zijn om de kloof te overbruggen. Modificatie na de kwalificatie is dus niet toegestaan. Dat geldt niet voor de software. Tussen de wedstrijdonderdelen door mag de software worden aangepast.

9. Het project in uitvoering Er zijn nog een aantal praktische zaken die genoemd moeten worden:

Groepen maken voor het project gebruik van de persoonlijke Raspberry Pi’s (I­studenten). Daar waar “ongelukjes” gebeuren ­ wat natuurlijk kan in een experimentele onderwijsomgeving ­ worden, in overleg met Jacob Hut, passende maatregelen getroffen, daar waar mogelijk en in alle redelijk in het voordeel van de student.

Het groepsbudget is 50 euro (voor extra investeringen; eigen keuzes)

De opleiding Informatica stelt enkele tablets ter beschikking.

Standaard elektronicacomponenten zoals accu’s, (servo)motoren, basiscomponenten zoals transistoren, weerstanden, sommige sensoren, printplaat, etc. zijn (beperkt) beschikbaar en vallen niet onder het budget. Speciale componenten, die (doorgaans) niet op voorraad zijn, kunnen via Jacob Hut besteld worden. Dergelijke bestellingen worden altijd via hem gedaan en met hem gecommuniceerd en zijn ten laste van het groepsbudget.

Standaard werktuigbouwkundige onderdelen, zoals, plaatstaal, constructiemateriaal, bevestigingsmateriaal, materialen voor de vacuumextractie, etc. vallen niet onder het budget. Speciale onderdelen, die (doorgaans) niet op voorraad zijn, kunnen via Jan Landstra en Jan van Balen besteld worden. Dergelijke bestellingen worden altijd via hen gedaan en met hen gecommuniceerd en zijn ten laste van het groepsbudget.

Betrek Jacob, Jan en Jan bij de discussies over wat standaard is en wat geacht wordt op voorraad te zijn en/of ten laste van het eigen groepsbudget. Doe dat vooraf, niet achteraf.

Een belangrijk aspect bij het ontwerpproces, vooral bij W en E, is dat hierin ook de regels en procedures m.b.t. de werkplaatsen en de daar opgestelde machines moeten worden meegenomen. Vraag vooraf wat kan en mag en wanneer wat beschikbaar is. Het credo is hier: voer overleg. Realiseer je bijvoorbeeld dat we geen (draai­ en frees)machines hebben voor houtbewerking of lasersnijden.

Uiteraard mag je je eigen middelen gebruiken, zowel wat betreft productiemiddelen, machines, materialen en ook geld. Wil je meer dan wat wij kunnen bieden of willen bekostigen, geen probleem, regel het zelf. In dat verband is ook sponsoring toegestaan.

Alle hindernissen worden halverweg het project beschikbaar gesteld zodat “real life” getest kan worden. Meer informatie t.z.t. via BB.

34

Tot slot Het IDP­project, versie 2016, kent wederom veel vrijheden: vrijheden in ontwerpen, vormen, afmetingen, materialen, software, etc. Dat wordt door bijna iedereen als prettig ervaren. Een bijkomend voordeel is dat alle betrokkenen, studenten en ook docenten, een grote(re) verantwoordelijkheid hebben om het project te laten slagen. Het is dus geen dichtgetimmerd project, maar er zijn marges en er is veel ruimte voor eigen inbreng en creativiteit. Het is een natuurlijke houding van een ingenieur om de rek in deze marges en grenzen op te zoeken. Wij, als organisatie en leiding van het project, proberen de onzekerheden en de discussies die dat met zich meebrengt te voeren in een sfeer van openheid, redelijkheid en fatsoen, zodat iedereen op een zo eerlijk mogelijke manier de strijd aan kan gaan. Wij hebben er geen enkele twijfel aan dan dat alle andere betrokkenen dezelfde instelling hebben, waardoor het “als vanzelf” en op natuurlijke manier een leuk, leerzaam en uitdagend project wordt. HakDuRooS wenst alle studenten en andere betrokkenen, namens de firma en de hele afdeling Engineering, een leuk, leerzaam en uitdagend project toe. En nu op naar Spider­Day, om al die fantastische spinnen in actie te zien. HakDuRooS, april, 2016. P.S. Heb je na dit project nog niet genoeg van mechanische spinnen, smart spiders en hexapods, stel dan, zoals hiernaast te zien, je ambities bij...

35

Bijlage 1. Leerdoelen IDP

1.1 Informatica Competenties met criteria Project op niveau 2: alle aspecten sluiten aan bij eindfase body of knowledge; gefaseerd project met docentsturing, systematische begeleiding met wekelijkse mijlpalen en beoordelingsmomenten; vrijheid binnen duidelijke kaders; individuele en groepsverantwoordelijkheid voor het eindproduct)

Onderzoeken systematisch en methodisch te werk gaan

Analyseren eisen, wensen en specificaties opstellen; functies benoemen

Adviseren communiceren, rapporteren en presenteren

Ontwerpen ontwerpmethodes toepassen; prototype ontwerpen; keuzes onderbouwen functioneel specificeren; testplan opstellen

Realiseren prototype maken; opdelen in fases en modules; resultaat opleveren en verantwoorden

Beheren beheren software­omgeving (tools, project, versiebeheer)

Managen multidisciplinair participeren; projectplan opzetten; plannen, samenwerken

Professionaliseren flexibele opstelling; inlevingsvermogen; dillemma’s onderkennen; constructief samenwerken; reflecteren

Vertaald naar concrete methoden, technieken, tools en talen:

Algemeen software engineering en software­ontwerp (w.o. specificeren) Ontwerpen van I­systeem(deel) in samenhang met E­ en W­systeemdelen met nadruk

op interfaces en protocollen. Toepassen van standaard methoden en technieken (vooral UML)

Programmeren (Java, Python, C, C++) Tabletprogrammering (smart devices, Java, interfacen technieken) Netwerktechnologie (communicatie van systeemdelen, WiFi, Sockets, TCP/UDP, USB) Vision (zoeken/vinden van objecten met vision­technieken met camera en software) Interfacing van hardware, aansturing I/O Testen (testmethoden en testrapportage) en code review Beheren van eigen ontwikkelomgeving

36

1.2 Werktuigbouwkunde Competenties met criteria:

Onderzoeken systematisch en methodisch te werk gaan

Analyseren eisen, wensen en specificaties opstellen; functies benoemen

Adviseren communiceren, rapporteren en presenteren

Ontwerpen ontwerpmethodes toepassen; prototype ontwerpen; keuzes onderbouwen functioneel specificeren; testplan opstellen

Realiseren prototype maken; opdelen in fases en modules; resultaat opleveren en verantwoorden

Beheren beheren van project en werkomgeving

Managen multidisciplinair participeren; projectplan opzetten; plannen, samenwerken

Professionaliseren flexibele opstelling; inlevingsvermogen; dillemma’s onderkennen; constructief samenwerken; reflecteren

Vertaald naar concrete methoden en technieken:

Algemeen spinontwerp in Solid Works inclusief 3D­ontwerp en simulatie. Oog voor licht construeren.

Loopbewegingen in Solid Works simuleren en vertalen naar software­instructies (in samenwerking met E en I­studenten)

Productievoorbereiding: goede nesting, onderdelen in plaat maken, algemene werkvoorbereiding

Productietekeningen en techieken Technische onderbouwing van de dimensionering. Te denken valt aan: sterkte servo en

snelheidberekening (bijv. loopsnelheid)

37

1.3 Elektrotechniek en Technische Informatica Competenties met criteria:

Onderzoeken vraagstelling formuleren; alternatieven bedenken en vergelijken, keuzes maken; systematisch en methodisch te werk gaan; conclusies trekken

Analyseren probleem identificeren; eisen, wensen, en randvoorwaarden opstellen; haalbaarheid en risico's nagaan; doelstelling formuleren; functies benoemen

Adviseren communiceren, kennis overdragen, overtuigen

Ontwerpen conceptoplossingen bedenken; keuzes onderbouwen; ontwerpmethodes toepassen; testbaar prototype ontwerpen; testplan opstellen

Realiseren prototype maken; opdelen in fases en modules; resultaat opleverenen verantwoorden

Beheren toetsing aan kwaliteitscriteria, aanpassen performance

Managen multidisciplinair participeren; projectplan opzetten; plannen, effectief samenwerken en werkverdelen

Professionaliseren formuleren van en reflecteren op leerdoelen, flexibele opstelling; inlevingsvermogen; dilemma’s oplossen; constructief samenwerken; rapporteren; presenteren

Vertaald naar de volgende concrete methoden, technieken, tools en talen:

Interpreteren van bewegingsimulatie; dit vertalen naar elektrotechnische aansturing Berekenen van elektrotechnische grootheden i.v.m. de aansturing; aan de hand van

datasheets beoordelen of voorgeschreven componenten (bv stappenmotor) hieraan voldoen; alternatieven bedenken

Schemaontwerp:: overzichtelijkheid, inclusief revisiehistorie en componentenlijst Printontwerp: aarding, gescheiden in­ en uitgangen en spoordiktes EMC / EMI: bedrading en componentposities Communicatie methoden: interfaces, protocollen, stuursignalen en foutafhandeling Energiemanagement: doorrekenen van energieverbruik. Aandrijftechniek: robuuste aansturingen, besturingsregeling, eventueel met feedback Sensortechnieken: sensorkeuze, keuze van interface en signaalconditioneringslogica. Embedded software: extra aandacht voor efficiënte en leesbare code.

38

1.4 Beoordelingsschema Op grond van de competenties, zoals geformuleerd in de voorafgaande paragraven, komt een beoordeling tot stand. Het eindoordeel is altijd individueel, maar bevat enkele groepsaspecten. Er zijn 3 groepen die beoordelen: de tutor, de expert (opleiding) en de firma (opdachtgever). Dit leidt tot een genuanceerd en gedifferentieerd beoordelingsmodel, waarin zowel technische aspecten als procesaspecten een rol spelen. Ook de kwalificatie­ en wedstrijdprestaties zijn in het model opgenomen. Sommige aspecten moeten met een voldoende worden afgerond om het project met een voldoende te kunnen afronden. Een beter leesbare variant van dit schema is te vinden op blackboard.

39