Wir bauen Schwergewichtsroboter für YouTube: Sidemen Robot Wars
Wie das Video „Heavyweight Robots For The Sidemen Extreme Robot Wars (Battle Bots)“ mithilfe von Akkukomponenten gebaut wurde
Ed Hodges, Projektleiter Robotik bei Labman Automation, spricht über seinen rasanten Fortschritt in der Kampfrobotik — von der Gründung einer Gesellschaft an der Universität ohne vorherige Erfahrung bis hin zur Zusammenarbeit mit Andy Russell und Adam Hamilton bei der Entwicklung und dem Bau von zwei 110 kg schweren Robotern für Sidemen, einen riesigen YouTube-Kanal mit über 21,1 Millionen Abonnenten.
Innerhalb von 24 Stunden nach der Veröffentlichung des Videos zu Sidemen Extreme Robot Wars (Battle Bots), das beeindruckend über 7 Millionen Views erzielte, sprachen wir mit Ed über die Beteiligung des Teams an dem Projekt. Wir untersuchten, welche Akku-Komponenten zum Bau der Roboter verwendet wurden, und erklärten, was es braucht, um in der Robotik zu arbeiten.
Entwicklung von Fähigkeiten im Bereich wettbewerbsfähiger Robotik: Arbeiten bei Labman Automation
„Ich war schon immer praktisch und habe es geliebt, Dinge auseinanderzunehmen, sehr zum Leidwesen meiner Mutter“, kommentiert Ed und räumt ein, dass er schon so lange Dinge herstellt und konstruiert, wie er denken kann.
Diese Leidenschaft veranlasste ihn, an der Loughborough University BSc Produktdesign und Technologie zu studieren. Dort beschloss er, „kopfüber in die Kampfrobotik einzutauchen“, obwohl er noch keine Erfahrung auf diesem Gebiet hatte. „Nach meiner ersten Veranstaltung, die von den Bristol Bot Builders veranstaltet wurde, habe ich den Virus entdeckt und er hat seitdem mein Leben bestimmt!“
Zufällig erfuhr Labman Automation durch den Verein von Ed, als sie ihn mit einem Sponsoring-Vorschlag ansprachen. Er lobte ihren Ansatz zur Unterstützung der nächsten Generation von Ingenieuren und kommentierte: „Labman eignet sich hervorragend, wenn Sie im Ingenieurwesen beginnen möchten. Sie bieten Praktika, Sommerpraktika, ein Jahr in der Industrie und Lehrstellen an und helfen bei Abschlüssen.“
Schließlich führte diese Gelegenheit dazu, dass sie ihm eine Praktikumsposition im Unternehmen anboten, damit er ein Jahr in der Industrie absolvieren konnte. „Dies war eine großartige Gelegenheit, die es mir ermöglichte, meine Robotersucht auf ein neues Level zu heben und vor der Pandemie schnell mehrere Schwergewichtsroboter (mit einem Gewicht von riesigen 110 kg) zu bauen.“ Wie im Rest der Welt hat dies jedoch viele seiner Pläne zunichte gemacht.
„Im Juli 2021 habe ich meinen Abschluss in Loughborough gemacht. Nachdem ich während meines Praktikumsjahres eine Vielzahl kleinerer Projekte geleitet hatte, darunter die Lieferung und Installation eines kompletten Systems ohne fremde Hilfe in Shanghai, kehrte ich als Projektleiter zu Labman zurück, gerade rechtzeitig, um unseren ersten Kampfrobotik-Wettbewerb FightFest auszurichten!“
Labman baute die spezielle kugelsichere Wettkampfarena aus einer Vielzahl von Materialien, die aus verschiedenen Stahlsorten hergestellt wurden. Die „Trittplatten“ wurden aus einer sehr harten „Verschleißplatte“ hergestellt, während die Wandstützen aus hochwertigem Stahl gefertigt wurden, um sicherzustellen, dass sie auf der CNC-Abkantpresse von Labman in die richtige Form gebogen werden konnten, wodurch der Montageprozess unzählige Stunden an Schweißarbeiten überflüssig machte.
Dieser Wettbewerb war ein großer Erfolg und stand sowohl Labman-Mitarbeitern als auch externen Wettbewerbern wie Studenten und Hobbyroboterbauern offen. Eds federleichter Roboter, Kakute genannt, verwendete eine Kettenunterschneide und wurde von HTD 8M-Zahnriemen mit Außenbeschichtung angetrieben, was ihm, wie er feststellte, eine hervorragende Traktion verlieh.
Der Einzug ins Halbfinale des FightFest-Wettbewerbs mit Kakute gab Ed einen Vorgeschmack darauf, sich mit den besten Robotern seiner Klasse zu messen, und das alles in einer hochmodernen, kugelsicheren Arena am Hauptsitz von Labman in North Yorkshire, Großbritannien.
Wie das Team von den YouTubern KSI und Sidemen angesprochen wurde, Kampfroboter zu bauen
Während seines Studiums in Loughborough brachte ihn einer von Eds Universitätsprofessoren mit Andy Russell von ARDesign Combat Robotics in Kontakt. „Zu diesem Zeitpunkt studierte Andy im Jahr zuvor den gleichen Abschluss wie ich. Er hatte Erfahrung mit Spritzguss- und maßgeschneiderten Designprojekten bei der Herstellung von Beetleweight- und Featherweight-Robotern und hatte auch zahlreiche Fernsehauftritte mit Schwergewichtsrobotern, die er entworfen und gebaut hatte.“
Andy begann zunächst mit seinem Vater, Roboter zu bauen, als er noch sehr jung war. Darauf aufbauend sammelte er über 15 Jahre praktische Erfahrung, nachdem er an mehreren Fernsehsendungen auf der ganzen Welt teilgenommen hatte, darunter Robot Wars und This is Fighting Robots.
Es war auf einer Networking-Veranstaltung, bei der YouTuber KSI Andy traf. Nachdem er ein Gespräch über Andys Erfahrungen mit der Herstellung und Bekämpfung von Kampfrobotern aufgenommen hatte, dachte er, es könnte ein fantastisches Video für den Sidemen-Kanal werden — eine britische Gruppe mit über 13,8 Millionen Abonnenten (Stand November 2021).
Nachdem sich das Projekt aufgrund der Pandemie zwei Jahre lang verzögert hatte, holte Andy Ed zusammen mit Eds Teamkollegen Adam Hamilton von Team Immersion an Bord, um bei der Entwicklung und dem Bau der beiden 110 kg schweren Kampfroboter zu helfen.
Adam ist ein autodidaktischer Roboterbauer, der, wie viele andere, mit einigen Handwerkzeugen in seiner Garage angefangen hat. „Seitdem hat er sein gesamtes Unternehmen auf die Herstellung wunderschöner Maschinen mit CNC-Technologien wie Fräsen, Laserschneiden, Biegen und EDM (Electrical Discharge Machining) ausgerichtet“, fügt Ed hinzu, der jetzt mit Adam unter der Marke Immersion Engineering zusammenarbeitet. In Kürze werden sie ihre Dienstleistungen erweitern und Teile für Roboterbauer weltweit auf Lager haben, die sie bei ihnen kaufen können.
Entwurf und Bau der 110 kg schweren Kampfroboter
Einhaltung enger Fristen für Drehtermine
Nachdem ihr Team zusammengestellt war und das Projekt endlich grünes Licht erhielt, hatten sie eine Frist von zwei Monaten, um ihre Entwürfe fertigzustellen und zwei 110 kg schwere Roboter zu bauen, bevor die Dreharbeiten begannen.
„Da viele Teile im Ausland hergestellt wurden, blieb aufgrund der Mitteilung, die Andy für die Drehtermine erhielt, ein sehr kleines Zeitfenster für die Endmontage und das Testen dieser Roboter“, erinnert sich Ed. „Auf dem Rückweg von einer anderen Veranstaltung, mit einem Auto, das bereits voller Menschen und Werkzeuge war, haben wir es irgendwie geschafft, *meiste* Teile für einen der Roboter hineinzuquetschen!“
Erschwerend kam hinzu, dass Ed am Tag, nachdem er mit dem Bau begonnen hatte, beim Bouldern schlecht landete und sich Bänder im Knie riss. „Das hat wirklich den Druck erhöht, was es zu einer riesigen Teamleistung gemacht hat. Es bedeutete auch viele späte Nächte bei Labman, die ihren Mitarbeitern dankenswerterweise erlaubten, Werkzeuge und Maschinen für persönliche Projekte zu verwenden, was unglaublich war.“
Beschaffung der für den Bau der Roboter benötigten Komponenten
„Ich verwende die Komponenten von Accu seit meinem GCSE-Design- und Technologieprojekt. Ihre Abstandshalter aus Nylon halten immer noch Teile meines Schreibtisches zusammen!“ Ed erzählt, dass er ein langjähriger Kunde von Accu ist.
„Ich bevorzuge Accu anderen Anbietern, da ich mich darauf verlassen kann, dass die Komponenten von hoher Qualität sind und bei mir ankommen, wenn ich sie brauche, normalerweise am nächsten Tag. Bei Labman entscheiden wir uns in der Regel für Accu, wenn es um ungewöhnliche Schrauben geht, wie z. B. nicht standardmäßige Längen, Oberflächen und Materialien, aber wir kaufen auch Abstandshalter, Kugellager, Riemen und Riemenscheiben.“
Während des Baus der Roboter für dieses Projekt gehörten zu den wichtigsten Komponenten, die von Accu geliefert wurden, die Schulterschrauben M10 und M16, die sowohl für die Waffenübertragung als auch für die Antriebsübertragung beider Bots verwendet wurden.
Andy fügte hinzu: „Ich verwende sie gerne als Antriebswellen, um Kosten und kundenspezifische Bearbeitungsarbeiten zu sparen, wo immer dies möglich ist. Da die Schulterschrauben von Accu aus einem hochwertigen Material mit einer präzise geschliffenen Oberfläche gefertigt sind, passen die Kugellager gut.“
Ed geht näher auf diese Wahl ein und sagt, dass „es durchaus üblich ist, einen Schulterbolzen als 'tote Welle' (eine feste Welle, die eine freie Drehung um sie herum ermöglicht) für Getriebe zu verwenden. Das liegt daran, dass sie eine für Buchsen und Lager geeignete Oberfläche bieten und sich gleichzeitig leicht an der Montageplatte befestigen lassen. Sie sind so ziemlich die einzige Standardlösung für diese Art von Anwendung.“
Eine weitere Komponente, die von Accu bereitgestellt wurde, waren die 8 mm großen externen Sicherungsringe, mit denen die Zahnräder an allen 8 Motorwellen befestigt wurden, die den gesamten Bot antreiben. Bei The Tenderizer gehörten dazu sowohl der Allradantrieb als auch die Hammerwaffe, für deren Betrieb jeweils 4 Motoren erforderlich waren. „Wir verwendeten die Montageplatten für die Motorsteuerung, die ich an der Bandsäge anfertigte, um die Steuerungen mithilfe von Schwingungsdämpfern am Chassis zu befestigen.“
Bei der Montage der beiden Roboter verwendete das Team Mutternleisten, eine beliebte Komponente für Roboterbauer. Diese Metallstreifen sind mit Durchgangsbohrungen versehen, um die Paneele rechtwinklig aneinander zu befestigen. Für die kleinen Mutternleisten wurden die M6-Maschinenschrauben von Accu und für Installationen mit großen Mutternleisten die M10-Rundkopfschrauben verwendet.
Ed hat den Komponenten von Accu für eine Reihe von Roboterkonstruktionen vertraut, von Ember, seinem ersten Schwergewichtsroboter nach Labmans FightFest-Wettbewerb, bis hin zu den wettbewerbsfähigen Bots Immersion und Abrasion. Er sagte: „Wir haben allein für Bolts etwa 600 Pfund ausgegeben, etwa 50% davon mit Accu!“
Da sich ein großer Teil ihrer Arbeit um die CAD-Modellierung in der zeitkritischen Entwurfs- und Prototypenphase dreht, betonte Ed, dass es äußerst wichtig ist, dass alle Komponenten genau modelliert werden. „Das ist ein weiterer Grund, warum ich Accu gerne verwende, da sie alle für jede Komponente erforderlichen Abmessungen anhand klarer Diagramme haben. Das hilft mir wirklich sicherzustellen, dass es keine unerwarteten Probleme gibt.“
Angesichts der kurzen Bearbeitungszeit von der Modellierung bis zum Bau der Roboter war es wichtig, dass die Komponenten, die das Team benötigte, schnell geliefert wurden, damit der Bau und die Tests rechtzeitig vor dem gefilmten Gefecht durchgeführt werden konnten.
Ed fügte hinzu, dass es „wirklich praktisch war, AccuPro, den Expresslieferdienst von Accu, auf seinem Konto zu haben, um die engen Termine einzuhalten“. Er betonte, dass „selbst kleinste Verzögerungen enorme Auswirkungen auf den Zeitplan eines Projekts haben können, da sie den kritischen Pfad stören“.
Die Kampfroboter sind fertig, bereit für die Dreharbeiten zum Kampfvideo
Das Team entwarf und baute zwei Kampfroboter für Sidemen, genannt „The Tenderizer“ und „The Golden Daddy“, während Sidemens erstes gefilmtes Treffen mit Andy, bei dem sie sich mögliche Designs für ihre Roboter ansahen, während er ihnen einen kurzen Überblick über die Vor- und Nachteile der einzelnen Designs gab.
Ein Team entschied sich für einen stumpfen Hammer für The Tenderizer und das andere für eine sich drehende Scheibe für The Golden Daddy. Andy und das Team standen vor der Herausforderung, zwei Roboter mit sehr unterschiedlichen Waffensystemen zu entwickeln. Als Reaktion darauf konzentrierte sich Andy auf das Design und den Bau des Golden Daddy, während Adam und Ed ihren alleinigen Fokus auf die Entwicklung von The Tenderizer legten.
Ed kommentiert: „Der Hammerkopf wiegt mehr als 4 kg, während die sich drehende Scheibe eher 25 kg wiegt. Beide werden jedoch von 4 Motoren angetrieben, die satte 18 PS leisten. Aufgrund des Gewichtsunterschieds kann der Hammer sofort aktiviert werden, während die sich drehende Scheibe auf die konstante Kraft angewiesen ist, um die Waffe allmählich hochzudrehen.“
Wie Labman das STEM-Botschafterprogramm unterstützt
In seiner Rolle als Projektleiter mit Schwerpunkt Mechanik bei Labman Automation beaufsichtigt Ed eine Reihe von Projekten. Er weist darauf hin, dass er viele Machbarkeitsstudien durchführt, bei denen es sich um „kleine Projekte handelt, bei denen Teile eines Systems getestet werden, bevor wir ein vollständiges System entwerfen“.
Zu seinen Hauptaufgaben gehörten die Beschaffung von Komponenten und die Sicherstellung, dass wichtige Teile von wichtigen Lieferanten pünktlich und vollständig geliefert werden, und war für die Beschaffung von Verbindungselementen und Hardware für das Sidemen-Kampfroboter-Videoprojekt gut gerüstet.
„Bei den meisten Labman-Systemen arbeiten wir oft an maßgeschneiderten, einmaligen Systemen, was bedeutet, dass wir uns weniger um die Wirtschaftlichkeit und die Serienfertigung kümmern und uns eher auf die Optimierung der Leistung konzentrieren“, stellt Ed fest und betont, dass seine Erfahrung in der Entwicklung von Systemen und der Überwachung von Montage und Tests ein Schlüsselfaktor für die Einhaltung der Produktionstermine war, die dem Team vorgestellt wurden, um das Projekt für die geplanten Dreharbeiten im November 2021 fertig zu stellen.
Neben seiner täglichen Arbeit bei Labman ist Ed auch stark am STEM-Botschafterprogramm beteiligt, das vom Unternehmen unterstützt wird. Er erwähnte, dass FightFest und die Herausforderung, Kampfroboter von Grund auf neu zu bauen, eine großartige Gelegenheit für angehende Ingenieure und Studenten sind, die Fähigkeiten zu erlernen, die sie benötigen, um in der Robotikbranche Fuß zu fassen, und gleichzeitig den Wunsch zu zeigen, eine gute Zeit mit der Technik zu haben.
Besonderer Dank geht an Ed Hodges, Andy Russell und Adam Hamilton sowie das Medienteam von Labman Automation für ihre Erkenntnisse und Beiträge zu diesem Gastartikel.