Projekt 70a:Bau eines Labyrinths für EV3-Roboter - Versionsgeschichte

Michael Menke am 26. Juli 2018 um 10:23 Uhr

2018-07-26T10:23:25Z

← Nächstältere Version		Version vom 26. Juli 2018, 10:23 Uhr
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	[[Datei:RoboteraufGrundplatte.png \|mini\|500px\| Ev3 im Labyrinth]]		[[Datei:RoboteraufGrundplatte.png \|mini\|500px\| Ev3 im Labyrinth]]

	'''Autoren''': Michael Menke und Sebastian Trybel		'''Autoren''': [[Benutzer:Michael Menke\|Michael Menke]] und Sebastian Trybel

	'''Betreuer''': [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]		'''Betreuer''': [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]

Michael Menke: /* Programmcode */

2018-01-22T08:17:42Z

Programmcode

← Nächstältere Version		Version vom 22. Januar 2018, 08:17 Uhr
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	== Programmcode ==		== Programmcode ==
	Der Programmcode wurde in Simulink nach dem Muster der folgenden Programmablaufpläne erstellt. Durch technische Probleme, welche in dem Unterpunkt "Schwierigkeiten" erläutert werden, ist der Programmcode nur begrenzt getestet worden und ist somit auch nicht vollständig lauffähig.		Der Programmcode wurde in Simulink nach dem Muster der folgenden Programmablaufpläne erstellt. Durch technische Probleme, welche in dem Unterpunkt "Schwierigkeiten" erläutert werden, ist der Programmcode nur begrenzt getestet worden und ist somit auch nicht vollständig lauffähig.


	Die Programmablaufspläne wurden in Simulink weites gehend umgesetzt. Es fehlt ein Modul zur Überprüfung ob das Labyrinth verlassen wurde. Dieses könnte in der Theorie so Umgesetzt werden das ein Scan durchgeführt wird bei dem nicht nur die drei Richtungen abgefragt werden sondern umfangreicher gescant wird.		Die Programmablaufspläne wurden in Simulink weites gehend umgesetzt. Es fehlt ein Modul zur Überprüfung ob das Labyrinth verlassen wurde. Dieses könnte in der Theorie so Umgesetzt werden das ein Scan durchgeführt wird bei dem nicht nur die drei Richtungen abgefragt werden sondern umfangreicher gescant wird.

Michael Menke: /* Programmcode */

2018-01-22T08:17:26Z

Programmcode

← Nächstältere Version		Version vom 22. Januar 2018, 08:17 Uhr
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	Der Programmcode wurde in Simulink nach dem Muster der folgenden Programmablaufpläne erstellt. Durch technische Probleme, welche in dem Unterpunkt "Schwierigkeiten" erläutert werden, ist der Programmcode nur begrenzt getestet worden und ist somit auch nicht vollständig lauffähig.		Der Programmcode wurde in Simulink nach dem Muster der folgenden Programmablaufpläne erstellt. Durch technische Probleme, welche in dem Unterpunkt "Schwierigkeiten" erläutert werden, ist der Programmcode nur begrenzt getestet worden und ist somit auch nicht vollständig lauffähig.


			Die Programmablaufspläne wurden in Simulink weites gehend umgesetzt. Es fehlt ein Modul zur Überprüfung ob das Labyrinth verlassen wurde. Dieses könnte in der Theorie so Umgesetzt werden das ein Scan durchgeführt wird bei dem nicht nur die drei Richtungen abgefragt werden sondern umfangreicher gescant wird.
	<gallery>		<gallery>
	File:Flussdiagramm Main.png\|Flussdiagramm Hauptprogramm		File:Flussdiagramm Main.png\|Flussdiagramm Hauptprogramm

Sebastian Trybel am 21. Januar 2018 um 12:39 Uhr

2018-01-21T12:39:53Z

← Nächstältere Version		Version vom 21. Januar 2018, 12:39 Uhr
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	'''Betreuer''': [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]		'''Betreuer''': [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]

Sebastian Trybel am 21. Januar 2018 um 12:39 Uhr

2018-01-21T12:39:37Z

← Nächstältere Version		Version vom 21. Januar 2018, 12:39 Uhr
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	[[Kategorie:ProjekteET_MTR_BSE_WS2017]]		[[Kategorie:ProjekteET_MTR_BSE_WS2017]]
	[[Kategorie:Projekte]]		[[Kategorie:Projekte]]
	~~IN BEARBEITUNG~~

	[[Datei:RoboteraufGrundplatte.png \|mini\|500px\| Ev3 im Labyrinth]]		[[Datei:RoboteraufGrundplatte.png \|mini\|500px\| Ev3 im Labyrinth]]

Sebastian Trybel: /* Projektunterlagen */

2018-01-21T12:38:24Z

Projektunterlagen

← Nächstältere Version		Version vom 21. Januar 2018, 12:38 Uhr
Zeile 325:		Zeile 325:
	== Projektunterlagen ==		== Projektunterlagen ==
	Die gewünschten Projektunterlagen befinden sich im SVN.		Die gewünschten Projektunterlagen befinden sich im SVN.
	Diese sind unter diesem Link erreichbar: ""		Diese sind unter diesem Link erreichbar: '''[https://svn.hshl.de/svn/Elektrotechnik_Fachpraktikum/trunk/Projekte/70_LabyrinthMitEv3/Gruppe_MTR/ LINK]'''



	== Ausblick ==		== Ausblick ==

Sebastian Trybel: /* Ausblick */

2018-01-21T12:24:38Z

Ausblick

← Nächstältere Version		Version vom 21. Januar 2018, 12:24 Uhr
Zeile 330:		Zeile 330:

	== Ausblick ==		== Ausblick ==
	Durch die technischen Probleme mit der Simulink-Software konnten die vorhandenen Programme simuliert, aber nicht auf den Roboter übertragen werden. Die Hardware wurde für das Projekt komplett angefertigt. Somit wäre eine erneute Aufnahme des Projektes mit anschließender fehlerfreien Übertragung der Software auf die Hardware eine Möglichkeit. Des Weiteren können auch andere Varianten eines ~~Slam~~-Algorithmus in dem Labyrinth entwickelt und ausprobiert werden.		Durch die technischen Probleme mit der Simulink-Software konnten die vorhandenen Programme simuliert, aber nicht auf den Roboter übertragen werden. Die Hardware wurde für das Projekt komplett angefertigt. Somit wäre eine erneute Aufnahme des Projektes mit anschließender fehlerfreien Übertragung der Software auf die Hardware eine Möglichkeit. Des Weiteren können auch andere Varianten eines SLAM-Algorithmus in dem Labyrinth entwickelt und ausprobiert werden.

	Die Rahmenbedinungen zur Fertigstellung des Projektes sind nun geben. Als Ansatz für die Weiterführung dieses Projektes ~~könnte~~ man die Umsetzung einer Schnittstelle verwenden. Dieses ~~würde~~ es ~~ermöglichen~~ für ~~Zukunftige~~ Gruppen sich alleine auf die Entwicklung eines SLAM Verfahrens zu konzentieren.		Die Rahmenbedinungen zur Fertigstellung des Projektes sind nun geben. Als Ansatz für die Weiterführung dieses Projektes kann man die Umsetzung einer Schnittstelle verwenden. Dieses ermöglicht es für zukunftige Gruppen, sich alleine auf die Entwicklung eines SLAM-Verfahrens zu konzentieren.

	== Literatur ==		== Literatur ==

Sebastian Trybel: /* Fazit */

2018-01-21T12:23:11Z

Fazit

← Nächstältere Version		Version vom 21. Januar 2018, 12:23 Uhr
Zeile 316:		Zeile 316:

	== Fazit ==		== Fazit ==
	Es war ein hochinteressantes Projekt in dem verschiedene ~~Erlernte~~ Fähigkeiten aus vorherigen Vorlesungen und Übungen verwendet werden konnten.		Es war ein hochinteressantes Projekt, in dem verschiedene erlernte Fähigkeiten aus vorherigen Vorlesungen und Übungen verwendet werden konnten.
	Für die Planung und die Einteilung der Aufgaben sind die Fähigkeiten aus dem Fach „Projektmanagement und Teamarbeit“ verwendet worden.		Für die Planung und die Einteilung der Aufgaben sind die Fähigkeiten aus dem Fach „Projektmanagement und Teamarbeit“ verwendet worden.
	Für die technischen Zeichnungen für das Labyrinth sind die Kontakte mit der SolidWorks-Software aus dem „CAD-Praktikum“ ~~aus dem~~ 1. ~~Semester~~ sehr hilfreich gewesen.		Für die technischen Zeichnungen und für das Labyrinth sind die Kontakte mit der SolidWorks-Software aus dem „CAD-Praktikum“ des 1. Semesters sehr hilfreich gewesen.
	Für die eigentliche Kernaufgabe des Projektes, das Programmieren des Lego Mindstorms EV3 ~~sind~~ die Vorlesungen und die dazugehörigen Praktika aus der „Informatik I“ und „Informatik II“, sowie die Vorlesungen aus der „Mess- und Regelungstechnik“ hilfreich ~~gewesen~~.		Für die eigentliche Kernaufgabe des Projektes, das Programmieren des Lego Mindstorms EV3 waren die Vorlesungen und die dazugehörigen Praktika aus der „Informatik I“ und „Informatik II“, sowie die Vorlesungen aus der „Mess- und Regelungstechnik“ hilfreich.
	Zusätzlich mussten für das Projekt ~~noch~~ eigenständig Informationen gesammelt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Dazu gehörte das auseinandersetzten mit der SLAM-Darstellung und mit der Simulink-Software.		Zusätzlich mussten für das Projekt eigenständig Informationen gesammelt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Dazu gehörte das auseinandersetzten mit der SLAM-Darstellung und mit der Simulink-Software.
	Bei der Programmierung sind viele Erkenntnisse im Bereich von Matlab und Simulink entstanden, die im ~~Weiteren~~ Studiumverlauf ~~eventuell Hilfreich~~ sein können. Jedoch konnte die Komplexität der Aufgabe nicht durch das reine Wissen aus vorherigen Vorlesungen und Übungen kompensiert werden~~. Und durch technische~~ Probleme mit der Simulink-Software nicht beendet werden.		Bei der Programmierung sind viele Erkenntnisse im Bereich von Matlab und Simulink entstanden, die im weiteren Studiumverlauf hilfreich sein können. Jedoch konnte die Komplexität der Aufgabe nicht durch das reine Wissen aus vorherigen Vorlesungen und Übungen kompensiert werden und aufgrund technischer Probleme mit der Simulink-Software nicht beendet werden.


	== Projektunterlagen ==		== Projektunterlagen ==

Sebastian Trybel: /* SLAM - Simultaneous Localization and Mapping */

2018-01-21T12:20:03Z

SLAM - Simultaneous Localization and Mapping

← Nächstältere Version		Version vom 21. Januar 2018, 12:20 Uhr
Zeile 306:		Zeile 306:

	== SLAM - Simultaneous Localization and Mapping ==		== SLAM - Simultaneous Localization and Mapping ==
	Bei SLAM geht es um einen selbstständig agierenden Roboter, welcher sich in einer für ihn ~~Unbekannten~~ Umgebung befindet und sich in dieser ~~Selbstständig Navigiert~~. Bei dieser Navigation werden ~~Externe~~ und ~~Interne~~ Messwerte ~~vom~~ Roboter erfasst. Die externen Werte werden durch Messungen von Sensoren ~~erfasst~~. Die internen Werte beschreiben die Drehwinkel der Motoren und die Ausrichtung anderer Aktoren. Durch diese Werte kann dann eine Karte sowie ein Fahrplan erstellt werden.		Bei SLAM geht es um einen selbstständig agierenden Roboter, welcher sich in einer für ihn unbekannten Umgebung befindet und sich in dieser selbstständig navigiert. Bei dieser Navigation werden externe und interne Messwerte Roboter erfasst. Die externen Werte werden durch Messungen von Sensoren ermittelt. Die internen Werte beschreiben die Drehwinkel der Motoren und die Ausrichtung anderer Aktoren. Durch diese Werte kann dann eine Karte sowie ein Fahrplan erstellt werden.
	Zur Lösung des SLAM-Problems gibt es verschiedene Verfahren. In Zusammenhang mit der Aufgabenstellung würde sich die Verwendung von einem Grid-basierten SLAM Verfahren anbieten, da das Labyrinth wie ein Raster („Grid“) aufgebaut ist. ~~Selbstverständliche~~ besteht auch die Möglichkeit andere meist aufwändigere SLAM-Verfahren anzuwenden.		Zur Lösung des SLAM-Problems gibt es verschiedene Verfahren. In Zusammenhang mit der Aufgabenstellung würde sich die Verwendung von einem Grid-basierten SLAM Verfahren anbieten, da das Labyrinth wie ein Raster („Grid“) aufgebaut ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit andere meist aufwändigere SLAM-Verfahren anzuwenden.

	==== OpenSLAM.org ====		==== OpenSLAM.org ====
	Die Umsetzung eines Grid SLAM-Verfahrens könnte man vereinfachen indem man eine bereits existierende Implementierung von ~~OpenSLAM~~.org verwendet. OpenSLAM.org ist eine Plattform auf der verschiedene SLAM Verfahren fertig ~~Implementiert~~ angeboten werden. Diese Implementierungen liegen in verschiedenen Programmsprachen vor. ~~Diese~~ können dann ~~Teilweise~~ als S-Function in Simulink eingebunden werden. Um diese anzuwenden muss man jedoch eine Schnittstelle entwickeln. ~~Diese~~ Schnittstelle ~~würde~~ daraus ~~bestehen~~, dass die EV3 Daten (Ultraschallsensor Messungen, Motordrehwinkel, usw.) an die SLAM Implementierung übergeben werden. Je nachdem für welche Implementierung man sich entscheidet, kann man dann entweder den berechneten Kurs an den EV3 übergeben oder anders ~~weiterverarbeitet werden~~.		Die Umsetzung eines Grid SLAM-Verfahrens könnte man vereinfachen, indem man eine bereits existierende Implementierung von '''[https://openslam.org/ Openslam.org]''' verwendet. OpenSLAM.org ist eine Plattform, auf der verschiedene SLAM Verfahren fertig implementiert angeboten werden. Diese Implementierungen liegen in verschiedenen Programmsprachen vor. Sie können dann teilweise als S-Function in Simulink eingebunden werden. Um diese anzuwenden muss man jedoch eine Schnittstelle entwickeln. Die Schnittstelle besteht daraus, dass die EV3 Daten (Ultraschallsensor Messungen, Motordrehwinkel, usw.) an die SLAM Implementierung übergeben werden. Je nachdem, für welche Implementierung man sich entscheidet, kann man dann entweder den berechneten Kurs an den EV3 übergeben oder diesen anders weiterverarbeiten.

	==== Ohne Navigation ====		==== Ohne Navigation ====
	Man kann SLAM auch ~~anwenden~~ zur Anlegung einer Karte. Dafür ~~würde~~ die Navigation des EV3 allein auf der Basis von „Lösungsalgorithmen für Irrgärten“ ~~agieren~~. Zur Umsetzung einer reinen ~~Karten Erstellung stehen~~ gibt es zwei Lösungsansätze. Ein Lösungsansatz ~~wäre~~ es die Messwerte auf dem EV3 zu speichern und diese dann später auszuwerten. Der alternative Lösungsweg ~~wäre~~ es die Messdaten über eine ~~Drahtlose~~ Verbindung wie Bluetooth oder WLAN zu übertragen und ~~dann~~ direkt auszuwerten. Bei diesem Lösungsansatz ~~könnte man~~ das Programm später so erweitern, dass der EV3 von dem Computer Anweisungen bekommt.		Man kann SLAM auch zur Anlegung einer Karte anwenden. Dafür agiert die Navigation des EV3 allein auf der Basis von „Lösungsalgorithmen für Irrgärten“. Zur Umsetzung einer reinen Kartenerstellung gibt es zwei Lösungsansätze. Ein Lösungsansatz ist es, die Messwerte auf dem EV3 zu speichern und diese dann später auszuwerten. Der alternative Lösungsweg ist es die Messdaten über eine drahtlose Verbindung wie Bluetooth oder WLAN zu übertragen und anschließend direkt auszuwerten. Bei diesem Lösungsansatz kann das Programm später so erweitern werden, dass der EV3 von dem Computer Anweisungen bekommt.

	== Fazit ==		== Fazit ==

Sebastian Trybel: /* Schwierigkeiten */

2018-01-21T12:10:49Z

Schwierigkeiten

← Nächstältere Version		Version vom 21. Januar 2018, 12:10 Uhr
Zeile 258:		Zeile 258:

	== Schwierigkeiten ==		== Schwierigkeiten ==
	In diesem Projekt gab es Schwierigkeiten hinsichtlich der Programmierung. Durch den wenigen Kontakt mit der Simulink-Software waren wichtige Programmierfähigkeiten in der Software nicht vorhanden. Diese mussten ~~noch~~ zunächst angelernt werden. Dadurch ~~mussten~~ am Anfang viele Tests und Versuche ~~stattfinden~~. Diese haben viel Zeit gekostet. Zusätzlich waren ~~noch~~ Softwarefehler vorhanden, ~~die~~ nicht ~~schnell~~ gelöst werden konnten~~. Auch nicht nach längeren Recherchen~~.		In diesem Projekt gab es Schwierigkeiten hinsichtlich der Programmierung. Durch den wenigen Kontakt mit der Simulink-Software waren wichtige Programmierfähigkeiten in der Software nicht vorhanden. Diese mussten zunächst angelernt werden. Dadurch wurden am Anfang viele Tests und Versuche durchgeführt. Diese haben viel Zeit gekostet. Zusätzlich waren Softwarefehler vorhanden, welche auch nicht nach längeren Recherchen nicht gelöst werden konnten.

	Bei Versuchen die Software auf die Hardware zu übertragen, entstand beim ~~Kompilieren~~ ein Fehler. Die Ursache der Fehler konnte auch nicht durch Kontakt mit dem Mathworks Support rechtzeitig gelöst werden. Sobald eine Lösung gefunden ~~wurde~~ wird, wird diese ~~Nachgereicht~~. Dieser Fehler brachte das Projekt zum Erliegen, da die erstellten Modelle nicht mehr ausreichend getestet werden konnten.		Bei Versuchen die Software auf die Hardware zu übertragen, entstand beim kompilieren ein Fehler. Die Ursache der Fehler konnte auch nicht durch Kontakt mit dem Mathworks Support rechtzeitig gelöst werden. Sobald eine Lösung gefunden wird, wird diese nachgereicht. Dieser Fehler brachte das Projekt zum Erliegen, da die erstellten Modelle nicht mehr ausreichend getestet werden konnten.

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