Mouser German Blog

Gut möglich, dass die autonomen Autos, die wir in Zukunft fahren, von einigen der Studierenden entwickelt werden, die am diesjährigen NXP Cup EMEA teilgenommen haben. Im Laufe des Wettbewerbs haben sie hier ihr großes Talent und ihren Einfallsreichtum unter Beweis gestellt. Nach sechs Qualifikationsveranstaltungen, die verteilt über die gesamte EMEA-Region stattfanden – in der Tschechischen Republik, Frankreich, Deutschland, im Libanon, Marokko und Rumänien – schafften es die 19 besten Teams (von rekordverdächtigen 160 Teams, die sich ursprünglich angemeldet hatten) ins Finale. Dieses fand am 29. und 30. April einmal mehr im Fraunhofer Institut IIS in Erlangen statt.

Die Teams brannten darauf, die neuesten Verbesserungen an ihren autonomen 1:18-Modellautos vorzuführen und die anspruchsvollen Streckentests zu absolvieren, die das Projektmanagement-Team von NXP Semiconductor vorbereitet hatte. Die Gewinner des EMEA-Titels erhalten die Gelegenheit, Mitte Juni an der Veranstaltung NXP Connects in Santa Clara, Kalifornien, teilzunehmen.

Das Design der NXP Cup-Rennwagen

Ich war wirklich beeindruckt von den neuen Sensorergänzungen der Fahrzeuge, die für die Tests zur Hindernisvermeidung und Geschwindigkeitsregulierung eingebaut worden waren. Team GRKBrain (aus dem Kosovo) hatte weiter an der Feinabstimmung seiner Algorithmen vom Qualifikationslauf in München gearbeitet. Dafür nutzten die Studierenden ihr SlamTec A2 RPLIDAR, das mit dem FRDM-KL25Z ARM^® Cortex^®-0+ Mikrocontroller in der Standard-Edition von NPX verbunden war. Ihr Auftritt bei der Hindernisvermeidung war unübertroffen. Team SlowFox von der Masaryk-Universität (in Brno, Tschechische Republik) entschied sich, die Rechenleistung durch ein Upgrade auf das FRDM-K66F von NPX zu verbessern. Die Taktik, zur Vereinfachung der Programmierung mit Mbed™-zertifizierten Platinen zu arbeiten, behielt das Team bei. Die Sensorfusion der Daten des dreiachsigen digitalen Gyroskops FXAS21002 sowie der Magnetometer- und Beschleunigungsmessdaten eines sechsachsigen FXOS8700CQ sorgte für ein besseres Handling der Strecke. Das Team verwendete darüber hinaus Drehgeber, um sicherzustellen, dass die Geschwindigkeit der beiden Bürstenmotoren des Autos richtig ausgelesen wurde. Dadurch ließ sich einerseits die Geschwindigkeitsregulierung verbessern und andererseits das elektronische Differential. Das wiederum bedeutete, dass das Fahrzeug die Kurven auf der Strecke geschickter nehmen konnte. Andere Autos, wie etwa das Fahrzeug von Team Hall-9001 (von der Universität West-Attika in Griechenland), nutzten ein optisches Sensormodul vom Typ Parallax 28041, um die Hindernisvermeidung zu realisieren und Infineon TLE4935L-Hallsensoren für die Geschwindigkeitsregulierung.

Abbildung 1: Mitglieder des polnischen Teams KAW4Wheels (Quelle: Mouser)

Da für die NXP Cup-Aufgaben Hindernisvermeidung, Geschwindigkeitssteuerung und Achterschleife hohe Fahrpräzision erforderlich ist, setzte Team KAW4Wheels (von der AGH Universität für Wissenschaft und Technik im polnischen Krakau) auf eine maßgeschneiderte Platine. Diese verfügte über einen NXP MKV58F1M0VLQ24 ARM^® Cortex^®-M7-Kern mit einem Takt von 240 MHz. Die Fließkommaeinheit (FPU) sorgte für höhere Rechengenauigkeit und war schneller als das FRDM-KL25Z-Board, das zum Standardkit des Autos gehörte. Der Cortex^®-M7-Kern verfügt über die nötige Leistung, um die Signale von zwei Encodern zu verarbeiten (ein Encoder pro Bürstenmotor). Die vier HC-SR04-Ultraschallsensoren von OSEPP Electronics sollten sich als zentrale Elemente erweisen, um an Hindernissen vorbei zu lenken und die genaue Steuerung in der Geschwindigkeitsregulierungszone zu gewährleisten. Das Team belegte im Achterschleifen-Test den zweiten Platz und insgesamt Platz drei.

Die großen Gewinner der Veranstaltung waren jedoch die beiden Teams, die für die Haute-École Arc Ingénierie (aus der Schweiz) antraten. Sie lieferten sich ein Kopf-an-Kopf-Rennen um den Titel des EMEA Champion 2019. Die Autos beider Teams (mit den Namen ArCar1 und ArCar2) ähnelten sich in ihrer Form und verfügten beide über eine speziell angepasste Platine. ArCar2 war mit Melexis MLX75306 CMOS-Kameras ausgestattet, die von vier roten LED-Emittern eingerahmt werden. Dadurch war das Auto weniger anfällig für Veränderungen des Umgebungslichts während des Rennens. Eine Kamera war auf die Weitsicht des Streckenverlaufs fokussiert (und lieferte mehr Detailinformationen zur erreichbaren Geschwindigkeit), während die andere Kamera auf den Nahbereich ausgerichtet war (und Bilddaten von der Autovorderseite lieferte, um die Lenkung zu unterstützen). Die Kombination der Signale dieser Geräte wurde dann über einen NXP Kinetis MK64FN1M0VLL12 verarbeitet. Die Abtastung für die Geschwindigkeitsregulierung übernahm ein Honeywell SS443R-Sensor. Während der Trainingsfahrten kam ein Redspine RS9110-N-11-22-WLAN-Modul für den Abruf der Diagnosedaten zum Einsatz.

Abbildung 2: Matthey und Arfa von ArCar2 (Quelle: Mouser)

Unglücklicherweise konnte Team ArCar2, bestehend aus Matthey Johan und Arfa Hakim, beim Achterschleifen-Fahren keine Punkte erzielen, da ihr Auto immer wieder die Spur verließ. In allen anderen Disziplinen schnitten sie jedoch gut ab, ganz besonders beim Zeitfahren, bei dem sie eine Zeit von 23,1 s erreichten. Damit konnte sie sich insgesamt Rang zwei sichern. Sie erhielten einen Sonderpreis von Mouser in Form verschiedenster elektronischer Platinen, die ihnen bei der Vorbereitung für den Wettkampf im kommenden Jahr helfen sollen.

Abbildung 3: ArCar2 im Geschwindigkeitstest (Quelle: Mouser)

Die Gewinner des NXP Cups EMEA

Die EMEA-Gewinner sind Romain Donzé und Alexandre Mäder mit ihrem ArCar1. Das Fahrzeug sah nahezu genauso aus wie das ihrer Kommilitonen. Die einzig nennenswerte Ausnahme bildeten zwei LEDs (statt vier), um die Strecke während des Rennens zu beleuchten. In rasanten 20,3 s absolvierte das Modellauto die Zeitfahrstrecke und schaffte außerdem die maximale Punktzahl bei allen Zusatzaufgaben. Das Team sicherte sich damit unbestritten den Titel. Beim Interview im Anschluss an die Veranstaltung erklärten die beiden Schweizer Teams, für sie sei der wichtigste Aspekt gewesen, alles über die Nutzung der Eigenschaften jeder Komponente am Auto zu lernen und alles herauszuholen, um die bestmögliche Leistung zu erzielen.

Abbildung 4: EMEA-Gewinner Romain und Alexandre von ArCar1 (Quelle: Mouser)

Verfolgen Sie den NXP Cup

Sehen Sie sich die Aufzeichnungen der NXP Cup EMEA-Finalrunden auf dem YouTube-Kanal des Fraunhofer IIS an. Sowohl das Zeitfahren als auch die Zusatzaufgaben können Sie dort abrufen. Um auch bei den Entwicklungen für den NXP Cup EMEA 2020 auf dem Laufenden zu bleiben, folgen Sie am besten Mouser Electronics auf Twitter.