Future Engineers

In dieser Kategorie entwickeln die Teams autonom fahrende Roboterautos und dokumentieren deren Entwicklung auf GitHub.

Für den Bau und die Programmierung des Roboterautos dürfen alle Programmiersprachen, Baumaterialien und elektromechanische Teile genutzt werden. Das Roboterauto absolviert am Wettbewerbstag mehrere Fahrten auf einem 9qm großen Parcours.

Wettbewerbskategorie Future Engineers

Diese Wettbewerbskategorie wird im Jahr 2022 erstmals in Deutschland angeboten. Zur Veranschaulichung wurden uns Fotos aus anderen Ländern zur Verfügung gestellt, die bereits im Jahr 2021 mit der Kategorie gestartet sind. Verlinkte Videos zeigen Aufnahmen, die Teams aus anderen Ländern auf YouTube veröffentlicht haben. Die genauen Regeln weichen von den internationalen Regeln ab (z.B. bei den genauen Materialien zum Aufbau des Parcours). Daher ist es wichtig, immer das deutsche Regelwerk zu lesen.

Die Umsetzung von Future Engineers in Deutschland wird von der Gisela und Erwin Sick Stiftung und der Heidehof Stiftung unterstützt.

Teams, die in der Saison 2022 an Future Engineers teilnehmen, können mit der Übernahme einiger Kosten (u.a. Roboter-Set, Spielfeldmatte) gefördert werden. Weitere Informationen sind weiter unten auf dieser Seite zu finden.

Logos der Gisela und Erwin Sick Stiftung und der Heidehof Stiftung
Autonomes Roboterauto

Die besondere Herausforderung in der Future Engineers Kategorie besteht darin, dass ein autonom fahrendes Roboterauto im Wettbewerb einen sich von Rennen zu Rennen zufällig zusammengestellten Parcours fehlerfrei absolvieren muss. Um eine autonome Fahrt auf einem sich ändernden Parcours zu ermöglichen, nutzt das Roboterauto eine Weitwinkelkamera. Es fährt auf vier Reifen und besitzt zwei Achsen; eine für die Lenkung und die Zweite für den Antrieb. Die Achsen werden mit je einem Motor angetrieben. Es misst maximal 20 x 30 x 30 cm und wiegt nicht mehr als 1,5 kg. Für die Konstruktion des Roboterautos dürfen alle Robotermaterialien (z.B. Controller, Sensoren, Baumaterialien, 3D-Druck-Elemente etc.) verwendet werden.

Dokumentation des Entwicklungsprozesses

Wie bei einem echten Entwicklungsprozess geht es in der Future Engineers Category darum, sich der Aufgabe zu nähern, eine Lösung zu erarbeiten und diese zu dokumentieren. Die Dokumentation erfolgt zeitgleich mit dem Bauen und Programmieren des Roboterautos. Die Teams stellen ihre Dokumentation online zur Verfügung bzw. hinterlegen bei GitHub: den Programmiercode, Fotos vom Roboterauto, einem Link zu einem Video (das das Roboterauto beim autonomen Fahren zeigt) und eine README-Datei. Am Wettbewerbstag veranschaulicht die Dokumentation den Jurymitgliedern die Herangehensweise der Teams, die Fortschritte in der Programmierung sowie den Aufbau des fertigen Roboterautos. Das Beispiel für ein entsprechendes GitHub-Repository ist zu finden unter https://github.com/technikbegeistertev/wro-fe-beispiel.

Förderung
Die Future Engineers Kategorie startet erstmals in der Saison 2022 in Deutschland. Dank der Gisela und Erwin Sick Stiftung und der Heidehof Stiftung können wir den Teams dabei kräftig unter die Arme greifen. Ein Team meldet sich hierzu zunächst an und kann danach ein Antragsformular (hierzu ist die Team-Nummer notwendig, die es nach Anmeldung einsehbar ist) ausfüllen. Wir können die Teams mit folgenden Sachkosten unterstützen:

  • Übernahme von Bestellung und Kosten für die 9qm große Spielfeldmatte
  • Übernahme der Kosten für ein Roboterauto-Set (zwei Sets stehen zur Auswahl, siehe unten)
  • Übernahme der Kosten für ein Buch passend zum Thema

Weitere Informationen zum Antrag erhaltet ihr direkt nach der Teamanmeldung per Mail.
Bei Fragen zu dieser Förderung könnt ihr Tina Kemper unter tina.kemper[at]technik-begeistert.org kontaktieren.

Roboterauto-Set
Wir unterstützen die Teams mit der Übernahme der Kosten für ein Roboterauto-Set. Wenn jemand zwei oder mehrere Teams anmeldet, empfehlen wir die Sets zu mischen, da dadurch ein spannenderer Wettbewerb möglich ist. Nach der Wahl des Sets prüfen wir unseren Lagerbestand und senden das Set an die von den Teams angegebene Adresse.

Wichtiger Hinweis: Die Sets sind Konfigurationen für Roboterautos, die nach Rücksprache mit den Herstellern / Verkäufern für unsere Kategorie genutzt werden können. Diese Sets dienen den Teams als Grundlage für den Bau der Roboterautos. Das Roboterauto muss entsprechend dem Regelwerk gebaut werden. So sind z.B. beim VEX IQ auch Omni-Räder enthalten. Diese dürfen jedoch nicht beim Wettbewerb verwendet werden, da das Team sonst disqualifiziert wird. Natürlich auch andere Robotermaterialien genutzt werden. Future Engineers ist eine offene Kategorie mit gewissen Regeln zum Aufbau eines Roboterautos (siehe Regelwerk). Sofern jemand von euch Partnerinnen und Partnern von anderen Sets hört, die verwendet werden können, informiert uns gerne. Eventuell können wir diese aktuell oder in Zukunft für eine Förderung nutzen.

Roboterauto-Set 1 von Fischertechnik (besteht aus 2 Artikeln):

  • fischertechnik® education Tobotics TXT 4.0 Base Set (Einkauf bei Christiani, Info bei Fischertechnik)
  • fischertechnik® education Robotics Add On: Autonomous Driving (Einkauf bei Christiani, Info bei Fischertechnik)
  • Mögliche Programmiersprachen: App ROBO Pro Coding bietet eine grafische (auf Scratch basierend) und eine textuelle (Python) Programmiersprache an

Roboterauto-Set 2 von VEX (besteht aus 3 Artikeln):

  • VEX IQ Education Kit (2nd Generation) (Einkauf bei Insite Education)
  • Vision Sensor (Einkauf bei Insite Education)
  • Getriebesatz (Einkauf bei Insite Education)
  • Mögliche Programmiersprache: VEXcode IQ beinhaltet drei "Programmiersprachen" (Scratch, Python und C++)

Pilotwettbewerbe
Als neue Wettbewerbkategorie bieten wir Future Engineers zunächst an 4 ausgewählten Pilotstandorten mit jeweils 6 Startplätzen an:

  • 11.06.2022 - Dortmund (5/6 Teams)
  • 25.06.2022 - Schweinfurt (2/6 Teams)
  • 02.07.2022 - Rüsselsheim (5/6 Teams)
  • 02.07.2022 - Waldkirch (bei Freiburg) (6/6 Teams)

In der Future Engineers ist jede Programmiersprache (jede Software und Firmware) erlaubt. Wir weisen aber darauf hin, dass eure Software offline auf einem Laptop lauffähig sein sollte, da nicht davon ausgegangen werden kann, dass beim Wettbewerb Internet für die Teams zur Verfügung steht.

Um eine autonome Fahrt auf einem sich ändernden Parcours zu ermöglichen, benötigt das Roboterauto eine Weitwinkelkamera. Beim Bau des Roboterautos dürfen jegliche Sensoren, hydraulische Komponenten, Batterien oder Hardware-Kits genutzt werden. Auch bei den Elektromotoren und Antrieben gibt es keine Beschränkungen hinsichtlich der Marke oder der Anzahl. Das für das Roboterauto verwendete Steuergerät kann entweder ein Einplatinencomputer (SBC) oder ein Einplatinen-Mikrocontroller (SBM) sein, wobei es auch hier keine Beschränkung hinsichtlich der Marke gibt. Jedoch ist zu beachten, dass für die Kommunikation der einzelnen elektromechanischen Komponenten nur Drahtverbindungen zulässig sind. Weiterhin dürfen jegliche Materialien (z.B. Holz, Plastik, Papier, 3D-Formteile etc.) für das Roboterauto verwendet werden.

Ein Liste mit dem minimalen Umfang an elektromechanischen Komponenten und ein Beispiel für eine Roboterautokonfiguration findet ihr im letzten Kapitel des Regelwerks.

Die internationale WRO-Organisation hat einen "Getting Started Guide" zur Verfügung gestellt mit weiteren Informationen für den Bau eines Roboterautos, mehr unter: https://world-robot-olympiad-association.github.io/future-engineers-gs/

Die Teams in der Future Engineers Category werden aus Jugendlichen im Alter von 14 – 19 Jahren gebildet. Für die Saison 2022 müssen die Teilnehmenden in den Geburtsjahren von 2003 bis 2008 geboren sein. In der Future Engineers Category gibt es nur eine Altersklasse und für alle Teams die gleiche Aufgabenstellung.

Nach der Aufgabenveröffentlichung
Nachdem die Teams die Regeln und Aufgabendokumente gelesen haben, beginnt die Vorbereitungszeit auf den Wettbewerb. Es wird eine Strategie zur Lösung der Aufgaben ausgearbeitet, das Roboterauto gebaut und programmiert sowie die Dokumentation bearbeitet.

Wettbewerbstag
Der Wettbewerbstag gliedert sich in vier Blöcke. Diese Blöcke bestehen aus einer Bau- bzw. Übungsphase, einem Robot-Check und einem Renndurchlauf mit anschließender Bewertung. Es werden 2 Eröffnungsrennen und 2 Hindernisrennen gefahren.

Nach dem Robot-Check stellen die Jurymitglieder den Parcours zufällig zusammen. Der Parcours wird nacheinander von allen Roboterautos autonom befahren. Die maximale Rennzeit pro Rennen beträgt 3 Minuten. Innerhalb dieser Zeit müssen 3 Runden fehlerfrei absolviert werden. Für jedes Eröffnungsrennen werden der Grundriss der inneren Begrenzung und die Fahrtrichtung zufällig von der Jury bestimmt. Beim Hindernisrennen werden Hindernisse in unterschiedlichen Farben und Mengen an unterschiedlichen Positionen auf den Parcours gestellt. Bei jedem der zwei Hindernisrennen erfolgt die Zusammenstellung des Parcours und der Fahrtrichtung zufällig.

Die Bewertung erfolgt anhand zweier Bewertungsbögen. Auf einem Bewertungsbogen werden die Renndurchläufe im Anschluss an das jeweilige Rennen bewertet und notiert. Auf Grundlage des zweiten Bewertungsbogens werden die einzelnen Elemente der Dokumentation bewertet.

Bewertung der Renndurchläufe
Es werden die Punkte des besten Eröffnungsrennens (max. 30 Punkte) mit den Punkten des besten Hindernisrennens (max. 38 Punkte) addiert.

Bewertung der Dokumentation
Es werden die vier Bereiche Fotos vom Roboterauto, Video des fahrenden Roboterautos, technische Zeichnung der elektromechanischen Komponenten und Programmiercode mit README-Datei bewertet. Für die Dokumentation kann ein Team maximal 9 Punkte bekommen.

Rangfolge
Für die Rangfolge der Siegerehrung werden die Punkte des besten Eröffnungsrennens (max. 30 Punkte), die Punkte des besten Hindernisrennens (max. 38 Punkte) und die Punkte für die Dokumentation (max. 9 Punkte) addiert. Bei Gleichstand liegt die Priorität:

  1. Rennzeit bestes Eröffnungsrennen + Rennzeit besten Hindernisrennen
  2. höchste Punktzahl des besten Hindernisrennens
  3. Zeit des besten Hindernisrennens

Teams treten zunächst bei regionalen Wettbewerben an und können sich dort für das Deutschlandfinale qualifizieren. Der genaue Qualifikationsmodus wird in der jeweiligen WRO-Saison veröffentlicht. Beim Deutschlandfinale haben Teams die Möglichkeit, sich für das Weltfinale zu qualifizieren.

Die Kategorie Future Engineers ist in Deutschland neu und daher stellen wir der Jury für den Wettbewerb ein zusätzliches Dokument mit Empfehlungen zur Verfügung. Das Dokument kann hier heruntergeladen werden und damit auch von Team-Coaches und Teams eingesehen werden: Download Juryempfehlungen

Einmalige Kosten

Für die Teilnahme in der Future Engineers Category benötigen die Teams:

  • 1 Roboterauto mit allen elektromechanischen Komponenten
  • Rennparcours, bestehend aus: Rennmatte, innere und äußere Begrenzung, 10 Hindernisse (je 5 in grün und rot)

Der Rennparcours dient ausschließlich zum Üben der Teams im Rahmen der Vorbereitung. Er muss nicht zum Wettbewerb mitgebracht werden. Beim Wettbewerb sind Parcours vor Ort.

Jährliche Kosten

In jedem Jahr fällt eine Anmeldegebühr zur WRO-Saison an (siehe unten). Außerdem kann es sein, dass ein Future Engineers Team an ihrem Roboter weiterentwickeln möchte und dann (geringere) Kosten für die weitere Roboteraustattung hinzukommen.

Teilnahmekosten für alle Teams

Unabhängig von der Wettbewerbskategorie fällt eine Teilnahmegebühr pro Team (nicht pro Person!) an. Diese ist unabhängig von der Anzahl der Teams pro Schule/Institution und direkt nach Anmeldung fällig. Die Teilnahmegebühr dient zur Deckung unserer Organisationskosten sowie für die Anschaffung von Urkunden, Pokalen und die entsprechende Logistik. Derzeit beträgt die Anmeldegebühr 89,90 € inkl. 7% MwSt. (Saison 2022) pro Team.

Für Teams, die sich für das Deutschlandfinale qualifizieren, fällt eine weitere Kostenpauschale von 50,00 € inkl. 7% MwSt. (Saison 2022) an, die zur Deckung der Kosten für ein zweitägiges Deutschlandfinale mit Verpflegung für Team und Coach in einer größeren Location beiträgt. Der Team-Coach erhält nach der Anmeldung bzw. nach der Qualifikation zum Deutschlandfinale direkt automatisch per E-Mail eine Rechnung als PDF-Datei.

Der Rennparcours für die Future Engineers Category besteht aus den folgenden Einzelteile:

  1. Spielmatte 3,1 x 3,1 m
  2. äußere & innere Begrenzung
  3. 10 Hindernisse

Die Spielmatte kann voraussichtlich ab Anfang Dezember über den Online-Shop unseres Materialpartners unter www.mydisplays.net/wro WRO bestellt werden. Um einen kostengünstigeren Versand und ein platzsparendes Verstauen zu ermöglichen, ist die Spielmatte in drei einzelne Teile zerlegt. Diese können mit einem handelsüblichen, transparenten Klebeband zusammengeklebt werden. Die Teilung in drei Teile erlaubt es den Teams nur einen Teil des Parcours aufzubauen und Probefahrten durchzuführen.

Die Einzelteile und das Zubehör für den Parcours gibt es im Baumarkt zu kaufen. Es ist wichtig das Holz von Fachpersonal winklig zuschneiden zu lassen. Die Einzelteile der Begrenzung müssen dann noch schwarz lackiert werden. Von den Hindernissen werden fünf Stück rot und fünf Stück grün lackiert. Eine Aufbauanleitung kann hier heruntergeladen werden:
Download Aufbauanleitung

Die Dimensionen der Begrenzung sind so gewählt, dass sie für die Übungsläufe nicht zwangsläufig untereinander verbunden werden müssen. Das ermöglicht einen zügiges Auf- und Abbauen. Für die Wettbewerbe müssen die Einzelteile der Begrenzung jedoch untereinander fixiert werden.

Hinweis: Die Teams müssen ihre Parcours NICHT mit zum Wettbewerb bringen.
Hier findet ihr die Aufbauanleitung für den Parcours der Future Engineers Category. Sie enthält eine Materialliste, die Aufbauanleitung, eine Anleitung für das Fixieren der Begrenzung und viele hilfreiche Tipps.

Tina Kemper

Ansprechpartnerin für die Future Engineers

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