Mein Cranfield MSc: Robotics MSc – meine Gruppenprojekterfahrung

Hallo! Mein Name ist Angelos Dimakos und ich komme aus Griechenland. Ich studiere derzeit einen MSc in Robotik an der Cranfield University. Ich bin auch der Kursvertreter für diesen Kurs. In diesem Blogbeitrag möchte ich Sie durch meine Gruppenprojekterfahrung zum Robotics MSc führen.

Das Gruppendesign-Projektelement macht 20 % des gesamten MSc-Kurses aus und bietet eine unschätzbare Erfahrung bei der Durchführung eines Projekts innerhalb eines branchenstrukturierten Teams. Sie können eine Reihe von Fähigkeiten entwickeln, darunter das Erlernen der Festlegung von Rollen und Verantwortlichkeiten für Teammitglieder, Projektmanagement, das Halten technischer Präsentationen und das Sammeln von Erfahrungen in der Arbeit in Teams, die Mitglieder mit unterschiedlichem Fachwissen umfassen.

In diesem Jahr befasste sich das Verbundprojekt mit dem Einsatz von Drohnen zur Teilelieferung in Smart Factorys. Der große Arbeitsbereich in Kombination mit der geringen Größe macht sie ideal für die Lieferung kleiner Komponenten, sowohl an menschliche Bediener als auch an bestehende rekonfigurierbare Produktionslinien. Allerdings stellen die geringe Nutzlast und die begrenzte integrierte Rechenleistung Einschränkungen dar. Daher musste ein neuartiger Ansatz für die Lokalisierung sowie die dynamische Pfadplanung und -verfolgung entwickelt werden. Im entwickelten System kamen zwei Laptops und zwei Drohnen zum Einsatz. Die führende Drohne nutzte Software zur Lokalisierung und Roboterprogrammierung über das Robot Operating System. Für die Lokalisierung wurden ArUco-Marker verwendet, da die Merkmalsextraktion robuster und effizienter ist. Für die Folgedrohne wurde ein Objektverfolgungsalgorithmus implementiert, der mithilfe von Schwellenwerten den Moment eines an der Führungsdrohne befestigten Objekts ermittelte. Zusätzlich wurde ein Objekt als Proof of Concept für die Teillieferung beigefügt. Dann wurden drei Proportional-Integral-Derivativ-Regler verwendet, um die Bewegung der Drohne basierend auf dem Versatz des Moments und der Mitte der Kamera zu bestimmen.

Die Erfahrung war sehr unkonventionell. Einschränkungen aufgrund staatlicher Richtlinien haben das endgültige Projekt geprägt. Auch der Zugang zu Laboren, Support und Ausrüstung wurde beeinträchtigt. Allerdings bot diese Situation auch einzigartige Chancen. Die Gruppe musste sowohl während der Besprechungen als auch während der Laborsitzungen sehr effizient sein. Wir mussten potenzielle Probleme genau ermitteln und zeitnah lösen. Aus Zeitgründen war ein systematischer Versuchs- und Forschungsansatz von entscheidender Bedeutung. Vorlagen für Literaturrecherche, Validierungsdokumente und Videomaterial mussten einheitlich erstellt werden, um die Systementwicklung zu optimieren. Schließlich entwickelten die natürliche Neugier und die schnelle Implementierung und Erprobung verschiedener Ansätze für ein offenes Problem unsere Fähigkeiten als Forscher und Systemintegratoren. Dies war eine aufschlussreiche Erfahrung hinsichtlich der Verantwortung professioneller Robotikingenieure.

Das Projekt war für mich eine lebensverändernde Erfahrung. Zunächst musste ich lernen, bei der Lösung von Problemen flexibler vorzugehen. Für komplexe Probleme gibt es keine klaren Lösungen. Für den erfolgreichen Abschluss war die Fähigkeit erforderlich, die Forschungsrichtung auf der Grundlage wissenschaftlicher Arbeiten und Experimente zu ändern. Darüber hinaus habe ich den Wert von Brainstorming und horizontalem, agilem Projektmanagement kennengelernt und geschätzt. Einige Optionen brachten keine Ergebnisse, sodass ich viele Ideen und Konzepte verwerfen und ändern musste. Darüber hinaus wurden meine Recherche und Integration durch eine Vielzahl externer Faktoren beeinflusst, wie zum Beispiel die Situation und Herausforderungen bei der Umsetzung.

Was das Wissen angeht, habe ich viel über verteilte Steuerung, Schwarmrobotik und maschinelles Sehen gelernt. Da jede Drohne über individuelle Fähigkeiten verfügte, mussten wir bei der Konzeption und dem Test des entwickelten Systems sehr kreativ sein. Der Einsatz der Wahrnehmung zur Aufrechterhaltung des Zusammenhalts war etwas, das wir durch umfangreiche Einzel- und Gruppenarbeit entwickelt haben. Darüber hinaus lernte ich, mit Hardware umzugehen, mit der ich keine Erfahrung hatte, und entwickelte eine Methodik zum Testen der Software unter Berücksichtigung der Sicherheit.

Die Herausforderungen während der Durchführung dieses Projekts waren sehr vielfältig. Eine anfängliche Herausforderung war die sehr knappe Frist. Wir mussten im März, während das Gruppenprojekt lief, einen Auftrag einreichen. Darüber hinaus hatten wir für die Entwicklung des Systems etwa eineinhalb Monate Zeit. Dies wurde durch den sehr begrenzten Zugang zu den Laboren, der etwa vier Stunden pro Woche betrug, noch verschärft. Darüber hinaus war die Einarbeitung in die Ausrüstung aufgrund der dynamischen Natur von Drohnen ein sehr langsamer Prozess. Es musste ein sehr zielgerichteter, schrittweiser und sicherer Ansatz gewählt werden. Darüber hinaus mussten wir aufgrund der begrenzten Forschung in unserer spezifischen Anwendung (Intralogistik mit einem Schwarm unbemannter Luftfahrzeuge) viele Erkenntnisse durch Experimente gewinnen. Ein weiterer wichtiger Aspekt war die Implementierung der Software. Es musste ein sehr langsamer und methodischer, validierungsbasierter Ansatz gewählt werden. Da ein Programmierfehler zu Geräteschäden führen konnte, mussten wir beim Testen verschiedener Technologien sehr vorsichtig sein. Dies wurde bei der Entwicklung des Gesamtsystems hervorgehoben, das einen Sicherheitsabstand zwischen den Drohnen und dem Team erforderte.

Ich bin sehr stolz auf mein Team. Die Widrigkeiten und Herausforderungen, denen wir während des Projekts begegneten, erforderten in manchen Fällen Charakterstärke und Mut. Wir mussten sehr vielfältig sein und harmonieren. Wir alle waren Softwareentwickler, Tester, Integratoren, Designer und Forscher. Darüber hinaus gab es keine klare Hierarchie, da wir alle über relativ begrenzte Erfahrung verfügten und ein Brainstorming durchführen und über entscheidende Optionen für die Entwicklung des Systems entscheiden mussten. Unser Einfallsreichtum und unsere Flexibilität kamen ebenfalls zum Ausdruck, als wir viele verschiedene Optionen ausloteten, die aus zeitlichen Gründen unterschiedlich erfolgreich waren. Dieses Projekt wäre ohne mein brillantes Team, unseren unterstützenden Vorgesetzten und den kompetenten Techniker, der für das Labor verantwortlich ist, nicht möglich gewesen.

Die Module waren während der Durchführung dieses Projekts von unschätzbarem Wert. Ein Verständnis der gleichzeitigen Lokalisierung und Kartierung sowie der Steuerung mobiler Agenten war bei der ersten Literaturrecherche sehr wichtig, um Lücken in der bestehenden Forschung zu ermitteln und eine ausreichende Geschwindigkeit für die führende Drohne zu ermitteln. Auch Kenntnisse über Proportional-Integral-Differential-Regler waren für die Abstimmung der folgenden Drohne von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus war die Sensorfusion während der Experimente von entscheidender Bedeutung, da wir sicherstellen mussten, dass die Umgebung keine Probleme mit dem Bildverarbeitungssystem verursacht. Darüber hinaus war maschinelles Sehen wichtig, da ein Objekt in geeigneter Größe und Farbe ausgewählt werden musste, um eine genaue Verfolgung zu gewährleisten. Anzumerken ist auch, dass die umfangreichen Validierungs- und Programmierkenntnisse während des Einsatzes direkt in die Entwicklung des Systems übernommen wurden. Schließlich war die auf die führende Drohne angewendete Roboterprogrammierung ein direktes Ergebnis der Erfahrungen, die wir während unseres ersten Moduls gesammelt hatten.

Die Fähigkeiten, die ich erlernt habe, werden für meine zukünftige Karriere sehr wichtig sein. Qualitätskontrolle, Softwareentwicklung und Integration waren sehr vorteilhaft. Durch die Programmierung, die einen engen Einfluss auf die Hardware hatte, konnte ich auch verstehen, dass aufgrund der inhärenten Herausforderungen bei der Schnittstelle zu Geräten ein langsamer, methodischer Ansatz notwendig ist. Dadurch fühle ich mich viel besser gerüstet und wohler im Umgang mit neuen Herausforderungen, die ich jetzt als Chance wahrnehme. Darüber hinaus werden Kompromissanalyse, Kommunikation und Flexibilität für zukünftige Projekte ausschlaggebend sein, bei denen ich unterschiedliche Rollen und Verantwortlichkeiten haben werde. Flexibilität und die Bereitschaft, zu helfen und neue Probleme anzunehmen, ermöglichen es mir, mich selbst voranzutreiben und neue Fähigkeiten zu entwickeln. Eine umfassende und genaue Dokumentation hilft auch bei der genauen Priorisierung und Erledigung von Aufgaben.

Die Herausforderungen werden mir in guter Erinnerung bleiben. Ich habe Fähigkeiten, Kenntnisse und Freundschaften entwickelt, die nur sehr schwer zu entwickeln wären. Allerdings waren sie alle sehr eng mit den ihnen innewohnenden Schwierigkeiten verbunden. Der Weg zur persönlichen und beruflichen Weiterentwicklung ist nicht einfach. Hindernisse und Rückschläge werden natürlich auftreten. Die Möglichkeit, diese Probleme mit einer Gruppe Gleichgesinnter anzugehen, ist eine Chance, die nur sehr schwer zu bekommen ist. Mein Team hat und wird Großes leisten. Es war mir eine große Ehre, jeden einzelnen von ihnen unter diesen außergewöhnlichen Umständen kennenzulernen.

Im Gruppenprojekt würde ich sagen, dass der wichtigste Vorteil die Fähigkeit ist, in einer kontrollierten Umgebung Fehler zu machen. Kommunikation kann eine große Herausforderung sein, insbesondere in einem Team aus Menschen mit unterschiedlichen Fähigkeiten. Die Kommunikation muss sowohl ehrlich als auch konsistent sein. Auch das Zeitmanagement kann oft ein Problem sein, insbesondere wenn verschiedene Optionen geprüft werden. Allerdings sind die Belastbarkeit, ein Projekt zum Abschluss zu bringen, und Flexibilität in Bezug auf die Vorgehensweise erforderlich. Darüber hinaus sind Geduld und die Bereitschaft, den Plan zu ändern, von entscheidender Bedeutung, da Projekte sehr fließend sind. Abschließend ist natürlich die Fähigkeit, das Wissen in realer Hardware anzuwenden, sehr wichtig. Bei der Integration können viele Probleme auftreten. Die Fähigkeit, mit all diesen Herausforderungen umzugehen, ist besonders für zukünftige Robotik-Ingenieure von entscheidender Bedeutung.

Ich freue mich sehr auf mein Diplomarbeitsprojekt! Ich werde mich mit der Mechatronik und Prozesssteuerung in der additiven Drahtfertigung befassen. Da ich als Schweißtechniker zertifiziert bin, ist die Kombination aus Industriestandards und akademischer Forschung eine Kombination aus zwei sehr unterschiedlichen Ansätzen. Standards bieten strenge Spezifikationen, um Produktivität, Sicherheit und hohe Qualität zu gewährleisten. Forschung bietet Möglichkeiten für eine gründliche Analyse und neuartige Lösungen für anspruchsvolle Probleme. Das Gruppenprojekt gab mir jedoch eine viel bessere Perspektive. Automatisierung und Intelligenz können sehr schwer zu integrieren sein. Daher sind Experimente, Forschung und die Festlegung erreichbarer Ziele ein sehr wichtiger Aspekt bei der Wissensbildung.

Nach Abschluss meines Studiums hoffe ich auf eine Karriere im akademischen Bereich. Die Fähigkeiten, die ich aus technischer, persönlicher und betriebswirtschaftlicher Sicht erlernt habe, werden von unschätzbarem Wert sein, um wirkungsvolle und aussagekräftige Forschung im Bereich des intelligenten Schweißens und der additiven Fertigung zu produzieren. Die Branchen Additive Fertigung, Schweißen und Automatisierung benötigen Lösungen, die potenziell bestehende Probleme angehen können. Ein offenes Problem ist die Schaffung eines geschlossenen Regelkreises zur Steigerung der Produktivität und Qualität bei gleichzeitiger Gewährleistung geringer Materialverschwendung und guter metallurgischer Eigenschaften. Ich hoffe, dieses Problem durch die Implementierung von maschinellem Lernen, Sensorfusion und mechatronischer Steuerung lösen zu können.

In meinem nächsten Blogbeitrag werde ich meine individuellen Erfahrungen mit Forschungsprojekten erläutern, bitte schauen Sie bald wieder vorbei!

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Lesen Sie meinen vorherigen Blog:  Mein Cranfield MSc: Robotics MSc – meine bisherigen Erfahrungen

Quelle: https://blogs.cranfield.ac.uk/aerospace/my-cranfield-msc-robotics-msc-my-group-project-experience?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=my-cranfield-msc-robotics-msc- meine-Gruppen-Projekterfahrung