Mouser German Blog

Die Vorbereitungen für den diesjährigen NXP Cup EMEA sind in vollem Gange und das Deggendorf Institute of Technology (DIT) ist für den Wettkampf bereit. Die technische Hochschule nimmt bereits seit 2015 an der renommierten Veranstaltung teil. Dieser von NXP Semiconductors ins Leben gerufene Wettbewerb bietet Studierenden der Ingenieurwissenschaften die Möglichkeit, ein autonomes Modellauto zu bauen, zu programmieren und in einem Rennen gegen andere Fahrzeuge anzutreten. Rekordverdächtige 158 Teams von weiterführenden Schulen und Universitäten aus 16 Ländern der EMEA-Region haben sich für die Teilnahme am NXP Cup EMEA 2019 angemeldet. Ende Januar 2019 stellten die 16 DIT-Teams ihre Projekte vor, mit denen sie sich am 27. März für das Finale qualifizieren möchten.

Die interessierten DIT-Teams arbeiteten während des vergangenen Semesters unermüdlich und bereiteten die autonomen Fahrzeuge für die vier anspruchsvollen Herausforderungen vor. Da so viel auf dem Spiel stand, stieg bei einigen Teams die Nervosität. Sie nutzten die verbliebene Zeit für das Feintuning ihrer Hardware und für letzte Anpassungen der Software. Die Programmierung erfolgte entweder über die Plattform Mbed™ oder über MCUXpresso Integrated Development Environment (IDE). Letzteres war unter den Teams am beliebtesten.

In den vergangenen beiden Jahren war Mouser Electronics einer der Hauptsponsoren des NXP Cups EMEA. Dies ist Teil seiner laufenden Bemühungen, den Ingenieurnachwuchs auf dem gesamten Kontinent durch die Beteiligung an wettbewerbsorientierten Projekten zu fördern. Im Jahr 2019 wurde Mouser Electronics der offizielle Lieferant der Kits, die von den Hochschulteams für die Modellfahrzeuge eingesetzt werden.

Grundlage dieser Kits ist das NXP Freedom FRDM-KL25Z Board für Mikrocontroller der Kinetis L-Serie mit ARM Cortex-M0+ Prozessorkernen. Bei den Fahrzeugen unterstützt eine einfache CMOS-Zeilenkamera (Metall-Oxid-Halbleiter) das maschinelle Sehen.

Der Antrieb besteht aus zwei elektrischen Bürstenmotoren, die den Studierenden die Möglichkeit geben, mehr über elektronische Differenziale und Techniken für die Motorsteuerung zu lernen. Jedes Kit enthält standardmäßig einen Nickel-Metallhybrid-Akku mit einer Spannung von 7,2 V und einer Kapazität von 2500 mAh. Den Teilnehmern steht jedoch frei, ihren Akkus auf Basis von Nickel-Cadmium-, NiMH- oder Lithium-Ionen-Technologie selbst zu wählen, solange diese maximal 7,4 V und weniger als 3000 mAh haben. Lithium-Polymer-Akkus (LiPo-Akkus) sind nicht zugelassen.

Die Teams „Code for Speed“, „Byte Rider“, „JT_Drive“ und „Overtaker“ nutzten die Model C-Version des Kits (Abbildung 1). Andere Teams wie „Burning Wheels“ nutzten das neue Almak-Kit (Abbildung 2). Beide Kits verfügen über dieselben 16-mm-Räder und ein Fahrgestell mit nahezu identischen Maßen. Bei Almak ist die Karosserie jedoch einteilig, während sie bei Model C segmentiert ist.

Abbildung 1: Beispiel eines Fahrzeugs, das auf Model C basiert, wie es von den Teams „Code for Speed“, „Byte Rider“, „JT_Drive“ und „Overtaker“ verwendet wird. (Quelle: Autor)

Abbildung 2: Das auf Almak basierende Fahrzeug des Teams „Burning Wheel“. (Quelle: Autor)

Umgang mit wachsendem Druck beim Projekt

Während der Druck auf die Studierenden zunahm, testeten diese ihre Fahrzeuge auf drei unterschiedlich angelegten Strecken. Diese waren für den Test der Hindernisvermeidung und der Fahrpräzision ausgelegt. Nachdem die Studierenden die drei Strecken bewältigt hatten, begaben sie sich zum Bereich für den Test der Geschwindigkeitssteuerung der Fahrzeuge. Dabei mussten diese über einen bestimmten Zeitraum hart abbremsen. Der letzte Test bestand aus dem Zeitfahren auf einer Rennstrecke, deren Layout im Vorfeld nicht bekannt war. Einige Fahrzeuge erreichten Geschwindigkeiten von bis zu 7 km/h.

In einigen Fällen, wie beim Team „Burning Wheels“, implementierten die Studierenden ein Monitoringsystem für die Echtzeitübertragung dessen, was die CMOS-Kamera „sieht“. Dabei wurden die Bilddaten an ein OLED-Display (Organic Light Emitting Diode) übertragen. Über das Monitoringsystem erhielt das Team wertvolle Informationen, sodass es die Fahralgorithmen anpassen konnte. Das Team kam zudem zu der Erkenntnis, dass es beim Fahrzeuggestell aus dem 3-D-Drucker vorteilhafter ist, wenn die Lenkung über die Hinterachse und nicht über die Vorderachse erfolgt. Maximilian Seitz, einem Vertreter des Teams, zufolge hat das Fahrzeug dadurch einen besseren Wendekreis und die Präzision wird erheblich verbessert.

Die Veranstaltung lief von 08:00 bis 14:00 Uhr, sodass für Pausen oder ein Mittagessen keine Zeit blieb. Die Leistung der Teams an diesem Tag wirkte sich nicht nur auf die Semesternoten aus, sondern entschied darüber, welche Teams in München gegen eine größere Anzahl an Konkurrenten anderer Hochschulen antreten durften. Unter diesen werden die erfolgreichsten Teams gewählt. Gemeinsam mit den Teams, die sich in Vorentscheidungen des NXP Cups in der Tschechischen Republik, Frankreich, im Libanon, in Marokko sowie in Rumänien qualifiziert haben, nehmen diese am großen EMEA-Finale teil, das vom 29. bis 30. April im Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (Fraunhofer IIS) in Erlangen stattfindet.

Der Weg von der Theorie zur Praxis

Die Hochschullehrer am DIT sind starke Verfechter des NXP Cups. So war dieser Wettkampf in den vergangenen Monaten ein integraler Bestandteil der Studieninhalte zum Thema integrierte Technologien. Dabei arbeiten die Studierenden im Labor und wenden das erworbene Wissen an den Kits von Mouser an. Die Studierenden können dabei nicht nur ihre praktischen Kompetenzen im Bereich Elektronik ausbauen, sondern sammeln wertvolle Erfahrung mit der Einhaltung von Zeitplänen, der Aufteilung von Aufgaben, der Einhaltung von Fristen und der Zusammenarbeit im Team. Die Betreuer des Wettbewerbs stärken die Motivation der Studierenden, unterstützen den Transfer des technischen Wissens und geben bei Bedarf Ratschläge.

Nachwuchs für die Zukunft des autonomen Fahrens

Das DIT ist stolz auf sein traditionelles Engagement beim NXP Cup sowie auf die Teilnahme an anderen Wettbewerben für autonome Fahrzeuge. Unter den Auszeichnungen, die das Instituts stolz präsentiert, befinden sich wichtige Erfolge aus den vergangenen Jahren. So nahm das DIT an der Politecnico di Torino in Italien am EMEA-Finale 2015 teil. Auch im Jahr 2018 kamen Teams des DIT bis ins Finale, das im Fraunhofer IIS stattfand. Dieses Mal hoffen alle, dass das DIT-Team EMEA-Champion wird und den von NXP ausgelobten Preis erhält. Denn die Sieger dürfen zur NXP Connect in Kalifornien fliegen. Die Veranstaltung NXP Connect bietet den Studierenden eine ausgezeichnete Gelegenheit, mehr über die Branche zu erfahren und wertvolle Kontakte für die Zukunft zu knüpfen.

In Anerkennung des positiven Einflusses, den der NXP Cup auf die Studierenden hat, weihte das DIT ein neues Gebäude ein. In diesem befindet sich ein Labor, das speziell für die Entwicklung von Technologie für das autonome Fahren ausgelegt ist. Das Institut nutzt die starke Nachfrage nach Ingenieurnachwuchs in diesem Bereich, um die Anzahl der Studienanfänger zu erhöhen und sie auf die künftigen Anforderungen der sich rasant entwickelnden Fahrzeugbranche vorzubereiten.

Jetzt wenden wir uns alle der kommenden Phase des NXP Cup EMEA zu – der Qualifikation, die am 27. März im Gymnasium Kirchheim bei München stattfindet. Dabei besteht die Hoffnung, dass sich sieben bis neun der DIT-Teams qualifizieren. Alle Augen werden sich dann vom 29.-30. April auf das EMEA-Finale am Fraunhofer IIS richten.

Über den Autor:

Flavio Stiffan ist seit 1989 in der Halbleiterindustrie tätig und bekleidete mehrere Rollen, bei denen globales Projektmanagement und globale Geschäftsentwicklung im Vordergrund standen. Er hat einen Hochschulabschluss in Informatik und einen Master in strategischem Marketing, Branding und Betriebswirtschaft von der Cornell University.

Im Jahr 2019 machte er sich als Marketingberater und Autor digitaler Inhalte mit seinem Unternehmen Stiffan Consulting selbstständig. Seine Schwerpunkte sind Wissenstransfer, die Entwicklung von Marketingstrategien und Markenpositionierung. Er ist im Großraum München ansässig.