Dat de jeugd de toekomst heeft, zeggen we op deze plek wel vaker. Een van de projecten waar VSE een bijdrage aan levert is Team Rembrandts. Een studententeam uit het Eindhovense dat zich ieder jaar weer – en beslist niet onverdienstelijk – inschrijft voor de jaarlijkse FIRST Robotics competitie. Daarmee worden kinderen en jongeren enthousiast gemaakt voor wetenschap, technologie, engineering, kunst en wiskunde.

Ieder jaar weer komt het er op neer dan in zes weken een robot volgens een bepaalde specificatie gebouwd moet worden die competitiewaardig is. En ook die competitie en de elementen daarin, zijn ieder jaar anders. “Ga eens horen hoe ze dat doen, van probleemdefinitie naar realisatie. En hoe ze concepting door kunnen zetten naar de industrie”, was de vraag. Dus spraken we af in Eindhoven en hoorden we hoe ze het aanpakken en hoe ze ervoor zorgen dat ze met verschillende teams in zes weken tijd een competitieve robot weten te bouwen. Vanaf scratch. En terwijl je dit leest, zit het team in Los Angeles en is ‘the game on’. Om je een idee te geven van de druk die op de schouders van het team ligt: in 2019 in Detroit werd het team – met studenten van Fontys Engineering Eindhoven, Zwijsen College Veghel en Heerbeeck College Best – wereldkampioen nadat ze meer dan 4.000 andere teams achter zich hadden gelaten. Gijs de Veer vertelt over de aanpak.

Functies zijn het beginpunt
“Het grote verschil met het bedrijfsleven is dat wij een boek met spelregels voor de competitie krijgen en de boodschap: zoek het maar uit, je ziet maar hoe je het gaat doen. In dat boek zitten ook specs zoals welke componenten en voorzieningen je moet gebruiken. Onze eerste actie is lezen. We lezen dat spelregelboek door en kijken dan hoe we het willen spelen. Dat is anders dan wanneer je iets voor een klant bouwt. Een klant vraagt een machine. De beste tegenvraag zou dan zijn: Wát is je probleem. Maar vaker wordt er research gedaan naar het meest uitgebreide systeem met de meeste opties. En wordt er tegelijk voorbij gegaan aan wat er wordt gevraagd. In de competitie is er maar één doel: in zo min mogelijk tijd iets bouwen waarmee je zo veel mogelijk punten kunt behalen.”

“Je start dus met bepalen welke functies je robot moet hebben. Als bijvoorbeeld een opdracht is dat er een kubus twee meter hoog op een weegschaal moet worden gelegd, dan moet je dat mogelijk maken. We maken een functieboom, wat willen we kunnen en wat moet de robot daarvoor doen. En de kunst daarbij is om dat zo abstract mogelijk te doen. Je moet echt heel ver uitzoomen om tunnelvisie te voorkomen.”

Abstract maken
Hij noemt een abstract voorbeeld gerelateerd aan een deur. “Het gat in de muur is mijn probleem. Er komt geluid, kou en trek doorheen. Maar ik wil er wel doorheen kunnen blijven lopen. Wat is er dan nodig aan functies. Een functie is dat het open en dicht moet kunnen. Een andere functie is dat het isoleert. Zo ga je alle functies uitwerken als requirements. En van iedere functie bepaal je alle parameters die van belang zijn. Dat het gat open en dicht moet kunnen is een functie waarbij je nog kunt bepalen hoe snel dat moet en of het automatisch gebeurt. Zo stellen we een set user requirements op en een set systeem requirements. Een user requirement van de robot kan zijn dat de bestuurder de robot met behulp van twee joysticks moet kunnen besturen. Een systeem requirement is dat de snelheid waarmee het onderstel zich kan bewegen minimaal twee meter per seconde is.”

“Met elkaar moet je bepalen hoe je het spel wilt spelen, wat je wilt doen en wat daarvoor nodig is. Waaraan moet je robot voldoen. Aan de hand daarvan bedenk je concepten voor ieder aspect van iedere functie. Die stem je weer af op de requirements. En als je daarmee een link naar de industrie wilt maken, er is altijd wel een guideline die je kunt gebruiken.”

“Dus het gaat om trechteren van functies naar requirements naar concepten. Daarvoor zijn verschillende methodes, wij gebruiken het V-model. Dan gaan we bezig met het uitwerken van de prototypes van de verschillende concepten om te kijken of het ook werkt. Er zijn vijf hoofdfuncties en gemiddeld tien concepten per hoofdfunctie. De vorige keer was het eerste concept gelijk raak, dat was nog nooit gebeurd. Zijn er meerdere concepten die voldoen, dan filteren we op argumentatie terug tot één concept en dat wordt dan uitgeëngineerd.  Door dat hele proces van het trechteren ben je zover dat je zo min mogelijk optimalisatie nodig hebt. Door de beperkte tijd die wij hebben – altijd weer zes weken – is er weinig ruimte voor doorontwikkeling. Wel kunnen we teruggrijpen op dingen die we eerder hebben gebruikt. Want sommige elementen blijven gelijk, als je een kubus moet pakken, dat kun je daarvoor hetzelfde trucje gebruiken als de vorige keer. De robot moet altijd over een veld rijden. Alleen wat van belang is tijdens dat rijden, dat verschilt van keer tot keer.”

Gijs heeft een belangrijke tip voor robotintegratie: “Je bent geneigd om heel snel over te stappen naar de techniek. Engineeren en bouwen. Maar je moet eerst altijd heel goed uitkaderen wat het hoofddoel is. Als je daar goed aandacht voor hebt, dan bespaart dat op de lange termijn”

Veiligheid
Het onderwerp veiligheid is ook heel erg belangrijk. Zowel in de voorbereiding als tijdens de competitie. De organisatie hanteert hele strenge regels, maar dat moet ook wel als je deze enorme klus in goede banen moet leiden. “Wij moeten ervoor zorgen dat iedereen ook veilig kan werken en dat vraagt ook veel voorlichting. De omgeving en werkzaamheden zijn heel anders dan op de scholen. En de studenten zien niet zo heel snel gevaar. Maar als een robot tegen je enkels aanrijdt, dan kan dat lelijke blessures opleveren. En in de competitie zelf moet je voorkomen dat er bijvoorbeeld voorwerpen door de lucht kunnen vliegen. En alle maatregelen voor veilig werken met betrekking tot persoonlijke bescherming moeten we ook goed over de bühne brengen.”

Team Rembrandts is sinds 2019 geen onderdeel meer van Fontys en heeft een nieuwe locatie betrokken in het Videolab S in Eindhoven. “We zijn nu geen onderdeel meer van het curriculum, maar krijgen wel alle ruimte om studenten te werven. We kunnen nu ook beter de focus op de samenwerking met de middelbare scholen hebben. Dat loopt nu ook echt veel beter. Het bedrijfslevens zorgt voor de dekking van de kosten van de stichting en de deelnemende studenten betalen hun eigen reis. De ervaring en het netwerk maken die kosten meer dan gerechtvaardigd, vinden ze zelf ook.”

Bedrijfsleven
De samenwerking met het bedrijfsleven is een win-win. “Wij hebben geld en materialen nodig om een robot te kunnen bouwen. Alleen geld is niet voldoende, we zoeken ook echt de kennis van het bedrijfsleven. Dat is voor de studenten heel belangrijk, die ontwikkelen vaardigheden en doen ervaring op terwijl ze netwerken met de bedrijven. Het brengt echt iedereen verder, want ook van de bedrijven horen we terug dat ze geïnspireerd worden door het enthousiasme van de jeugd. Het is belangrijk dat dat draagvlak er is, zowel bij het bedrijfsleven als bij de politiek en natuurlijk ook het onderwijs en de gemeente. En daar moet je aan blijven werken.”