机器人马拉松挑战赛（The Robothon Grand Challenge）是一年一度在慕尼黑举行的工业机械臂操作大赛，属于欧洲最大的自动化展（Automatica）的一部分，每年的获奖团队还会获得来自华为与西门子公司的资金赞助。
今天的文章中我们回顾一下首届挑战大赛的冠军团队是如何通过RoboDK完成项目中的编程部分、并最终赢得桂冠。
在国际机器人竞赛中，你需要快速高效地编程机器人。
你没有时间去处理复杂的代码文件或制造商的特定编程语言。你需要将尽可能多的宝贵时间用来开发机器人的功能，从而在竞争中赢得积分。
在2021年机器人马拉松挑战赛中，来自维尔茨堡-施魏因富特应用科学大学（ University of Applied Sciences Würzburg-Schweinfurt）的学生团队通过使用RoboDK进行编程，以确保他们可以将所有时间都花费在机器人的核心功能上。
他们是这么做的！
机器人马拉松挑战赛
机器人马拉松挑战赛是在慕尼黑自动化展Automatica Sprint期间举行的，该活动为机器人行业提供了一个聚合的数字平台，为社区提供支持。
机器人马拉松挑战赛是机器人操作领域的国际性比赛。其目的是利用机器人技术解决经济和环境面临的紧迫问题。
本次比赛的目标是寻找智能解决方案，以提高电子垃圾的回收率。
挑战：电子垃圾的拆解
参赛者需要完成一项整合任务。事实上，他们必须创造一种可以拆卸电子产品并进行回收的机器人。
正如比赛组织者所解释的：
“电子垃圾正不断地累积，因此，垃圾填埋场中的贵重和有毒材料数量也在剧增，除非正确地进行拆解和分类。这项工作重复性高且危险，这使其成为自动化和机器人的绝佳应用案例。”
“通过我们的挑战，我们希望为年轻的人才和学者提供积极参与并塑造科学和工业机器人未来的机会。”
获胜团队说到，目前，全球只有20%的电子垃圾被回收。基于这一点进行预测，到2050年，电子垃圾的数量将增加到1.2亿吨。此外，电子垃圾不仅仅只是环境问题，还会涉及到价值625亿美元的经济问题。
然而，目前市场上还没有完全自动化的电子垃圾回收解决方案。
由于电子垃圾的非结构化特性，在流程中需要使用先进的传感器和算法来检测、识别和定位电子垃圾成分。此外，还需要精细的操作来分离不同类型的电子垃圾成分。
机器人如何减少电子垃圾
本次挑战背后的理念在于，机器人可以是一个很好的解决方案，可以拆除电子垃圾，并将其分类，以便进一步处理。
简而言之，挑战包括5个级别，每个团队必须使用官方比赛任务板完成：
- 按钮任务——团队首先必须对机器人进行编程，以按下任务板上的按钮。机器人在规定的时间内按下按钮的次数越多，他们获得的分数就越多。这意味着任务优先考虑高效移动。
- 插孔任务——经典的操作任务。插孔是机器人在组装过程中插入零件的能力的证明。在这种情况下，需要将插头取出并重新插入插座。
- 钥匙任务——机器人必须拿起一把钥匙，将其插入钥匙孔，然后转动钥匙。
- 拆卸电池——研究小组必须通过编程使得机器人可以拆卸电池盒的外壳。机器人需要提取出其中的电池。这对于一个机器人来说是一个相当复杂的任务，因为该任务涉及到精细的运动技能。
- 电池回收——最后，机器人必须拿起电池并将其插入孔中。这同时也触发了按钮任务，同样地按下按钮次数越多可获得越高的分数。
RoboPig团队介绍
获胜的队伍来自维尔茨堡-施魏因富特应用科学大学。
该团队由Elhasan Mohamed和Desmond Fomelack（机电一体化专业）、Felix Pagels（技术数学）和Martin Löser（实验室员工和研究生工程师）组成。该团队由机器人和数字化生产专业教授Tobias Kaupp博士建立并监督。
队长Elhasan Mohamed解释了在这个项目中使用RoboDK的感觉：
“作为一名机器人专业的学生，我喜欢通过RoboDK完成工作和开发。我可以使用它的内置工具，同时构建出完全符合我需要的东西。”
“我肯定会推荐给刚开始学习机器人的人，也一定会推荐给专业的工业机器人工程师。”
团队机器人配置
该团队的机器人配置包括一些不同的硬件和软件元素来完成任务。
其解决方案的核心组成部分是:
- 集成力传感器的Universal Robots—UR5e协作机器人
- Robotiq Hand-E精密手爪
- 英特尔 RealSense 深度摄像机
- 自定义3D 打印处理零件
- OpenCV 计算机视觉库
- Python
- RoboDK
通过使用这些现成的组件，团队让机器人快速高效地运行，而无需从零开始，浪费不必要的时间。
事实上，这种高效的硬件集成让他们有更多的时间和精力来创建机器人程序。
团队为什么选用RoboDK
团队的编程设置始终围绕着我们的RoboDK离线编程软件。
他们选择RoboDK而不是其他的4个主要原因是：
- 这使他们能够快速掌握基本的机器人操纵器编程技能。
- RoboDK API实现了机器人和机器视觉的集成，这是他们解决方案所需的。
- RoboDK工具集易于使用，他们避免了在使用多个其他解决方案上花费时间。
- RoboDK的可视化功能使他们能够快速有效地开发解决方案。
总而言之，选择使用RoboDK确保了他们的集成任务尽可能高效。RoboDK使他们能够将所有核心开发工作集中于集成程序中更高级的部分，而不是摆弄太多复杂的低级别机器人代码。
这可能是RoboPig团队成为10名参赛者中仅有的4名完成所有比赛任务级别队伍的一个原因。
机器人程序
团队开发的机器人程序通过以下步骤完成了任务：
- 视觉传感器使用2D图像处理来粗略定位工作空间中的任务板。
- 机器人的力反馈用于任务板的精细定位。
- 现在知道了任务板的位置，机器人按下了第一个任务的按钮，然后从板上拿起钥匙。
- 使用力反馈，机器人将钥匙插入孔中，完成第二个任务。
- 力反馈还用于提取第三个任务中的连接器并将其插入新插座。
- 然后，机器人取下第四个任务中电池组的盖子，并执行一系列预先编程的动作以取出电池。
- 然后，机器人使用螺旋搜索方法将电池插入第五项任务中的任务板。
RoboDK的仿真为他们提供了一个快速、灵活的开发和调试环境，用于机器人移动和图像处理。此外，RoboDK还使得他们轻松地为任务板设置固定的坐标系。最后，他们成功地在程序运行时建立了机器人的实时可视化。
