Knikkers op bestelling

Het is donderdagmiddag. Met nog één dag te gaan tot de presentatie is de spanning voelbaar. In een ruime practicumzaal van het gebouw voor Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3mE) werken vijf groepen van vier studenten aan hun opstelling van Fischertechniek, omstrengeld door draden en met lichtende computerschermen omgeven. Morgen hebben ze er een week aan gewerkt en moeten ze hun presentatie geven, inclusief verbeterpunten en aanbevelingen. Het belangrijkst is dat de ingewikkelde stellages dan geen mankementen vertonen of geen onverwachte acties. En dat is nu nog aan de lopende band het geval.

Kroketten
“Dit is het eindproject van het vak mechatronica”, legt John Seiffers uit. Vanuit het bedrijf Accenda begeleidt Seiffers het practicum dat hij destijds als werknemer bij de TU Delft heeft opgezet. Huidige verantwoordelijk vakdocent is dr.ir. Xavier Bombois van het Delft Centre of Systems and Control (DCSC) bij 3mE. Per jaar volgen ongeveer 180 studenten dit practicum als eindopdracht van het bachelorvak mechatronica. Ze moeten hun kennis van meettechniek, sensoren en actuatoren in praktijk brengen voor het ontwerp (20 uur) en de bouw (40 uur) van een intelligent en flexibel systeem dat reageert op de buitenwereld. Veel studenten maken na afloop een filmpje en zetten dat op Youtube (zoekterm ‘mechatronica’). Daar is te zien dat eerder een rubik’s cube robot werd gebouwd, een volautomatische parkeergarage die auto’s in vakjes schuift als kroketten in een automatiek, een robot waarmee je vier-op-een-rij kunt spelen of een automatische versie van mens-erger-je-niet. Dit jaar gaat het om een knikkerfabriek.

De knikkerfabriek levert knikkers op bestelling. Tot drie glazen en of stalen knikkers in een vaatje. Er zijn vijf verschillende vaatjes van aluminium, staal, roestvrij staal, messing en plastic. Nadat die gevuld zijn met de juiste knikkers, gaan ze op transport op een van de drie plastic vrachtwagentje die beneden in de fabriek staan te wachten. Twee glazen knikkers en één stalen in het plastic tonnetje voor de rode vrachtwagen. Dat soort werk.

Spraakgebruik
“He, daar staat een tonnetje vast”, ontdekt iemand in groep 1. “O, is-ie daar gebleven. Ik was hem al kwijt. Ik heb net de voorwaarden gewijzigd.” Thijs Overwijk, Erik Jansen, Laurens Peene (met boterham) en Erica Theulings hebben een opstelling gebouwd met acht sensoren en acht actuatoren om de klus te klaren. Ze gebruiken veel verschillende technieken (lichtsensor, schakelaars, afstandsensor en magnetische sensor) om de computer van de juiste informatie te voorzien.

Het proces begint bij hen met een tonnetje dat de fabriek in rolt. Daarvan moet vastgesteld worden van welk materiaal het is gemaakt én waar de bodem zit. Als dat bekend is, wordt het tonnetje volautomatisch met de bodem beneden onder een trechter gezet waaruit dan de knikkers rollen volgens specificatie. Een transportband voert het gevulde tonnetje weg naar de vrachtwagens, waar een robotarm het in de juiste laadruimte moet zetten.
Voorlopig is dat nog even van later zorg. Nu is het de ultrasone afstandsmeter die voor problemen zorgt. Die moet bepalen aan welke kant de ton open is. Maar hoe het verschil duidelijk te maken tussen geen bodem en geen vat? Of, zoals een van de studenten zegt: “Hij zag niet dat er geen ton lag.” In het spraakgebruik is het systeem al een persoon geworden.

Zwaartekracht
“Op dit moment doen we maar wat”, zegt een van de jongens in groep 2. Hier tekent zich een scheiding af tussen de bouwers (Bas Verhup en Gijs de Iongh) en de programmeurs (Maria Viegers en Carmen Molhoek). De bouwers zijn zichtbaar ingenomen met hun compacte ontwerp van de fabriek waar veel van het transport gewoon door de zwaartekracht gebeurt en plastic pneumatische cilindertjes het proces de goede kant op sturen. Nu is het aan de programmeurs om de computer zo ver te krijgen dat die goed geïnformeerd is over welk tonnetje waar verkeert en de opdrachten correct uitvoert. Daar zijn de meiden knap druk mee. Het probleem is nu dat het plastic tonnetje te licht is. De andere tonnetjes rollen keurig door de opstelling en worden door een van de twee cilinders aan één kant tegen gehouden waardoor ze keurig met de bodem onder bij de vulopening komen te staan. Maar het plastic tonnetje blijft hangen. Daar moeten de bouwers nu toch iets voor bedenken.

Groep 3 heeft problemen met de lopende band. De tonnetjes komen goed op de band terecht die ze naar de vulopening met knikkers moet brengen. Maar dat gebeurt dus niet. Constructeurs Annemarie Buitenberg en Robbie Kroon controleren of er geen los contact zit. Programmeurs Sebastiaan Westerman en Sam Smit lopen de code in Delphi Basic nog eens langs. Ze werken parallel: de één aan het programmeren van de tonnetjes, de ander aan de knikkerverdeler. Straks moeten beide programma’s ‘in elkaar geschoven worden’ en ook de robotarm moet geprogrammeerd worden. Nog één dag te gaan.

Revolver
De vierde groep heeft een heel aparte manier bedacht om de verschillende tonnetjes te onderscheiden. De meeste groepen doen dat op basis van uiteenlopende materiaaleigenschappen, maar groep 4 weegt de lege tonnetjes met een load cell en herleidt daaruit welk tonnetje er staat. Via een gammel slangetje komen er dan de bestelde knikkers in rollen. Het leek zo’n goed idee, dat wegen. In praktijk blijkt het moeilijk om het stalen tonnetje en dat van roestvrij staal uit elkaar te houden. Daarom moet nu na elke meting de load cell gekalibreerd worden. Studenten hier zijn Hans Limburger, Jelle ten Kate, Joost Jansman en Christopher Ravestijn.

Groep 5 heeft zich laten inspireren door de revolver. Een groot liggend wiel dat de tonnetjes vasthoudt, vormt de kern van de opstelling. Voordat een tonnetje – met de bodem naar beneden – in het wiel gezet wordt, is het materiaal vastgesteld. De computer onthoudt zo welk tonnetje op welke van de zes posities zit. Het wiel draait door om de tonnetjes beurtelings te vullen, conform instructies uiteraard, en om ze af te leveren bij de robotarm. Het succes hangt er dus van af of de computer de juiste informatie heeft over de positie van het revolverwiel. Dat is nu niet zo, en het systeem raakt in de war. Er is een eivormig wiel losgeraakt dat de schakelaartjes op iedere positie moet bedienen. Dat gaan programmeurs Kevin Koedood en Joel
Ngouetteij en constructeurs Jordy Hogervorst en Reinier Alberda nog wel goed krijgen. “Het is een beetje versleten, dat spul”, vindt een van hen. En inderdaad, de stellages van Fischertechniek staan vaak gammel te wiebelen.
“Studenten hebben het gevoel dat hier dingen bij elkaar komen”, zegt begeleider John Seiffers. Mechatronica is een combinatie van mechanica, elektronica en informatica. Maar het gaat pas leven voor studenten als die facetten in elkaar beginnen te grijpen. “Mechatronica”, zegt Seiffers, “is het multidisciplinaire kijken naar een probleem.”

De prestigieuze universiteit gebruikt een speciaal programma dat plagiaat opspoort. In tien jaar tijd is het aantal onderzochte gevallen van plagiaat verdubbeld van 52 naar 123 per jaar op een studententotaal van negentienduizend.

In 23 procent van de gevallen ging het om plagiaat door studenten computerwetenschappen, terwijl die maar 6,5 procent van de studentenpopulatie uitmaken.

Hun grote aandeel zou voortkomen uit de frustratie waarmee iedere ict’er te maken krijgt als een computerprogramma niet werkt zoals het zou moeten. Eén verkeerd teken kan er al voor zorgen dat een code niet werkt. De verleiding om een werkende code van een ander te gebruiken wordt dan groot.

Bovendien is het vaak niet moeilijk om zo’n code te kopiëren en in eigen werk te plakken. Studenten vergeten echter dat diefstal dankzij diezelfde automatisering ook eenvoudig is op te sporen.

In de meeste gevallen werden de regels overtreden door studenten die samen aan een opdracht werkten, terwijl die individueel moest worden uitgevoerd. Ook werd informatie van internet gebruikt zonder bronvermelding.