AEP Gruppe B1

Der SMR Roadster

"SMR" Roadster Logo

Allgemeines

Der "SMR Roadster" ist ein Lego Fahrzeug, welches mit dem "Lego Mindstorms NXT"-Baugekasten von der Gruppe "B1", des Studiengangs Mechatronik (SoSe 2014) der Hochschule Hamm-Lippstadt, zusammengebaut wurde. Das Fahrzeug wurde so konstruiert und programmiert, dass es autonom einparken kann. Unter Downloads besteht die Möglichkeit, einen Bauplan unseres LEGO Fahrzeugs und ein Video, welches das Fahrzeug erklärt und das autonome Einparken zeigt, herunter zu laden.

Gruppenvorstellung

Die Gruppe "B1" besteht aus Rainer Heither, Simon Hanemann und Marcel Begere.

Aufgabenverteilung

Die Aufgaben wurden in drei Bereiche unterteilt und für jeden Berreich gab es ein Berreichsleiter.

• Gruppenleitung: Rainer Heither

• Konstruktionsleitung: Marcel Begere

• Programmierleitung: Simon Hanemann

Dies diente nur der groben Aufteilung der Aufgaben, damit sich jeder auf einen Bereich konzentrieren konnte. Die Aufgaben zum jeweiligen Praktikumstermin wurden immer zusammen an der Hochschule und mithilfe von TortoiseSVN bearbeitet.

Aktoren und Sensoren

Damit der "SMR Roadster" selbstständing und sicher einparken kann, braucht er Aktoren und Sensoren.

NXT Fahrzeug

Aktoren

Die zwei im "SMR Roadster" verbauten Aktoren sind NXT-Servomotoren mit eingebauten Rotationssensoren, welcher die Umdrehungszahlen in Grad speichern kann. Eine der Aktoren regelt den Antrieb und ist am Heck des Fahrzeugs mit einem Differential verbaut. Das Differential ermöglicht eine unterschiedliche Drehzahl der verschiedenen Reifen an einer Achse. Dies ist besonders wichtig bei Kurven. Der andere Aktor steuert die Lenkbewegung der Fronträder, indem er eine seperate losgelagerte Achse bewegt. Zwischen den beiden Achsen befinden sich die Reifen welche dann Winkelgerecht abbiegen können.

Sensoren

Im "SMR Roadster" sind zwei Sensoren verbaut. Für die Lenkregelung wurde ein Gierratensensor gewählt und für das Erkennen der Parklücke wurde ein Ultraschallsensor gewählt. Der Gyrosensor wurde oberhald des Fahrzeugs angebracht. Da im Baukasten vom "LEGO Mindstorm NXT" nur ein Ultraschallsensor vorhanden ist, wurde dieser mittig zwischen den beiden Achsen angebracht.

Programmierung

Der Programmierung des "SMR Roadster" wurde mit Matlab realisiert. Sie ist in 4 Bereichen eingeteilt.

Kalibrierung

Am Anfang nimmt der Gyrosensor die Ausrichtung wahr und sendet diesen Wert zum NXT. Der NXT setzt diesen dann als Sollwert für die Kalibrierung des Sensors fest.

Geradeaus fahren/Parklücke suchen

Der "SMR Roadster" fährt gerade aus und vergleicht über die Gierrate den Istwert mit dem Sollwert. Bei Abweichung sendet der Gyro die Differenz zum NXT, der dann ein Signal zum Steueraktor, damit er gegenlenkt bis der Sollwert erreicht ist.

Gleichzeitig überprüft der Ultraschallsensor den Abstand zur Seite. Wenn der Wert die vorgegebene Parklückenbreite überschreitet, sendet dieser ein Signal zum NXT der dann die Strecke berechnet.

Parken

Falls die gemessene Strecke groß genug ist, erkennt der NXT die Lücke als Parklücke. Der "SMR Roadster" fährt ein Stück vor, fährt dann eine S-Kurve rückwärts und danach wieder ein Stück vor um mittig in der Lücke zu stehen.

Fanfare

Das Fahrzeug spielt nach erfolgreichem Parken eine Melodie.

Konzeptplan

Der Konzeptplan zeigt wie das Programm zum autonomen Einparken grob funktioniert.

Programmablaufpläne

Die UML Diagramme verdeutlichen was in den Teilprogrammen "Initialisierung" , "Suche Parklücke" und "Einparken" welche im Konzeptplan bereits erwähnt wurden, passiert.

Schluss

Das Informatik Praktikum II hat uns gezeigt, wie man spielerisch einen Roboter konstriert und mit ihn technische Probleme wie das autonome Einparken lösen kann. Der praktische Umgang mit Matlab und Simulink wurde praxisnah übermittelt.

Weblinks

• MathWorks MATLAB
• RWTH Toolbox für Matlab
• LEGO Digital Designer
• LEGO Mindstorms

Downloads

• Bauanleitung SMR Roadster (ZIP)
• Video zum autonomen Einparken im *.mp4-Format (ZIP)

YouTube Video

Autonomes Einparken - Team B1

---

→ zurück zum Hauptartikel: Autonomes Fahren SoSe14