Praktikum SDE: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Kategorie:Projekte]]
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Das ''Praktikum SDE'' findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik / Schwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. <br> Es soll die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) vertiefen und ausbauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des [http://carolcup.de CaroloCups] orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.<br>
[[Datei:Fahrzeug.jpg|thumb|rigth|550px|Abb. 1: Das Autonome Fahrzeug]]
'''Leitung:''' Prof. Mirek Göbel, [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
'''Module:''' Studienschwerpunkt II, III: Systems Design Engineering II, III<br>
'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, 6.-7. Semester<br>
'''Labor:''' [[Labor Autonome Systeme|Autonome Systeme]]


<!-- [[Vorbereitung WS 20/21]] -->




= '''Einleitung''' =
Wie bereist erwähnt soll dieses Praktikum einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.<br>
Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Der Wettbewerb selbst unterteilt sich in 3 Bereiche ''Rundkurs ohne Hindernisse'',''Rundkurs mit Hindernissen'' und ''Einparken''.
= '''Das Team''' =
In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Bildlink:
<gallery>
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2011/12]]
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2012/13]]
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2013/14]]
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2016/17]]
</gallery>


= '''Allgemeines''' =
Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den allgemeinen Anforderungen an das Fahrzeug, sowohl Software- als auch Hardwareseitig. Gleichfalls werden hier auch sämtliche Schnittstellen zwischen der Hardware und Software beschrieben und erklärt.
== [[Anforderungen]] ==
Die ''Anforderungen'' welche an das Fahrzeug gestellt werden, können in diesem Abschnitt leichter aufgeschlüsselt nachgelesen werden. Grundlage hierfür ist das Regelwerk des Carolo Cups 2014.


== [[Fahrzeughardware]] ==
== Einleitung ==
Im Bereich der ''Fahrzeughardware'' geht es um die grundlegenden Merkmale des Fahrzeuges, vom Chassie bis zum Infrarotsensor wird hier alles aufgelistet und die genaue Positionierung erläutert. Genauso finden sich hier Anleitungen zur Bedienung des Fahrzeuges wieder.
Das ''Praktikum SDE'' findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik/Studienschwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. Ziel ist es die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) praktisch zu vertiefen und auszubauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des [https://wiki.ifr.ing.tu-bs.de/carolocup/news CaroloCups] orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.
== [[Fahrzeugsoftware]] ==
Neben der Hardware gibt es noch den Bereich ''Software''. In diesem werden sämtliche Abläufe und Strukturen erläutert. Genauso kann man hier die einzelnen Funktionsparameter nachlesen und weitere Informationen über die Funktionen erlangen.


== [[Kommunikation]] ==
Dieses Praktikum gibt einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.
Um für einen reibungslosen Ablauf der Hard- und Software zu garantieren, benötigt es eine gute Kommunikation. Die Details zur Art und Weise der Kommunikation wird in diesem Abschnitt detailiert erklärt.


Die Kommunikation zwischen dSPACE-1104-Karte und PC über den RS232-BUS (COM-Schnittstelle am PC) wird im Artikel [[Kommunikation_zwischen_PC_und_dSpace-Karte_via_RS232]] erläutert.
Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Die Aufgaben unterteilen sich in 3 Bereiche
# Rundkurs ohne Hindernisse,
# Rundkurs mit Hindernissen und
# Einparken.


= '''Projekte''' =
== Die Teams ==
Im folgenden Abschnitt werden die einzelnen Teilprojekte des Praktikums SDE näher erläutert. Die Teilprojekte werden in Kleingruppen erledigt. Ziel ist die Simulation der späteren Berufswelt, indem die Studenten das Arbeiten als Projektteam lernen. Hierbei geht es neben den fachlichen Komponenten auch um das Erlenen der Kommunikationsmittel innerhalb eines Teams und die Wichtigkeit der effektiven Kommunikation.
In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Link:<br>
== Module ==
'''[[SDE-Team 2024/25]]'''
 
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
Im folgenden Abschnitt werden die 5 Hauptbereiche aufgeführt. Hinter den jeweiligen Links lassen sich detaillierte Anleitungen finden, wie die Module funktionieren und welche Logik dahinter steckt.
| <strong>Teams der Vorjahre&thinsp;</strong>
<!--=== [[Autonome Längs- und Querregelung]] ===-->
=== [[BSF - Bahn- und Spurführung]] ===
enthält auch Dokumentation zum Thema '''Autonome Längs- und Querregelung''', zu einem Artikel zusammengeführt auf Wunsch von Hr. Prof. Dr. Göbel
=== [[AEP - Autonomes Einparken]] ===
=== [[AuF - Antrieb und Fernbedienung]] ===
=== [[OSE - Objekt - und Spurerkennung]] ===
 
 
== Spezialthemen ==
Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den Spezialthemen, welche zum gelingen des Fahrzeuges benötigt werden. Sie lassen sich jedoch keinem Modul zuordnen und werden daher hier aufgelistet. Teilweise gibt es Überschneidungen mit Modulen, jedoch sind diese Themen nicht unbedingt dem Modul zuordbar.
=== [[Bildverarbeitung mit Raspberry Pi und Webcam]] ===
=== [[CAN-Kommunikation mit Arduino]] ===
=== [[Filterung Fernbedienung]] ===
=== [[Geschwindigkeitsermittlung]] ===
=== [[Gyrosensor (LPR510AL)]] ===
=== [[Kommunikation zwischen PC und dSpace-Karte via RS232]] ===
=== [[Lichtsteuerung]] ===
=== [[Offset-Kompensation Gyro Sensor]] ===
=== [[Von Matlab zu C Code ]] ===
=== [[Abstandssensorik]] ===
=== [[Testmanagement]] ===
=== Kalman-Filter ===
[[Kalman-Filter zur Bestimmung von Position und Geschwindigkeit]]<br/>
[[Kalman-Filter zur Bestimmung der Geschwindigkeit aus den LIDAR-Daten]]<br/>
===[[Wartung und Instandhaltung der Akkus]]===
===[[Test der Fahrbahnerkennung]]===
===[[Lageregelung beim Einparken]]===
 
= '''How to''' =
 
In diesem Abschnitt sollen Tutorials und "How to"-Anleitungen eingetragen werden. Sinn und Zweck ist es, späteren Kommilitonen den Einstieg und das Arbeiten am und mit dem Fahrzeug zu erleichtern. Die Hilfestellungen sind jeweils danach sortiert, ob sie am Fahrzeug (Hardware) oder mit der Software zu tun haben. Gerne dürfen weitere Tutorials hier im entsprechenden Themengebiet eingefügt werden.
== Arbeiten am Fahrzeug ==
{|style="width: 100%"
! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Thema
! style="text-align:center;background-color:#c0c0c0;width:60%"  |Zusammenfassung
|-
|-
|''[[Fahrzeughardware#Fahrzeug_hoch-.2Frunterfahren | An- und Ausschalten des Fahrzeuges]]'':||Erklärt, wie man das Fahrzeug in Betrieb nimmt und welche Schritte nötig sind, um das Fahrzeug wieder ausschalten zu können..||
| [[SDE-Team 2023/24]]
|-
|-
|''[[UltraVNC | Verbindung zum Fahrzeug über UltraVNC]]'':||Anleitung zur Verbindung des Fahrzeugs mit einem PC über UltraVNC||
| [[SDE-Team 2022/23]]
|}
 
== Arbeiten an der Software ==
{|style="width: 100%"
! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Software
! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Thema
! style="text-align:center;background-color:#c0c0c0;width:60%"  |Zusammenfassung
|-
|-
|'''MatLab'''||''[[Starten der Online-Simulation]]'':||Erklärt, wie man die Online-Simulation am PC und auf dem Fahrzeug starten kann und auf was man dabei achten sollte.||
| [[SDE-Team 2021/22]]
|-
|-
| ||''[[Starten der Offline-Simulation]]'':||Erklärt, wie man die Offline-Simulation startet und welche Besonderheiten diese aufweist. ||
| [[SDE-Team 2020/21]]
|-
|-
| ||''[[Updaten von Bibliotheken]]'':||Wie updatet man die Bibliotheken für die Modelle korrekt und was haben die einzelnen Stati zu bedeuten.||
| [[SDE-Team 2019/20]]
|-
|-
| ||''[[Ändern von Bibliotheken]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Änderung an der Software machen möchte? Wie kann ich die Änderung so umsetzen, dass das Modell weiterhin korrekt funktioniert?||
| [[SDE-Team 2018/19]]
|-
|-
| ||''[[Signal hinzufügen]]'':||Was muss ich tun, wenn ich neuen Parameter in der Software anlegen möchte? Wie kann ich diesen auf den Bus geben, sodass das diesen in ControlDesk wiederfinde?||
| [[SDE-Team 2016/17]]
|-
|-
|'''ControlDesk'''||''[[Aktualisieren der Variablen]]'':||Erklärt, wie man die aktuelle Variablendefinition aus MatLab in ControlDesk lädt, um diese anschließend zu benutzen.||
| [[SDE-Team 2013/14]]
|-
|-
| ||''[[Durchführen von Messungen]]'' und ''[[Messungen mit dSPACE ControlDesk]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Messung durchgeführt möchte?||
| [[SDE-Team 2012/13]]
|-
| ||''[[Exportieren von Messungen]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Messung durchgeführt habe und diese mit MatLab auswerten möchte?||
|-
| ||''[[MTR SDE Praktikum SVN Struktur]]'':||Wo finde ich was im SVN?||
|-
| ||''[[Software Versionsverwaltung mit SVN]]'':||Anleitung für die Verwendung von SVN||
|}
|}


=''' [[Datenblätter]]''' =
== Übersicht ==
Hier lassen sich alle Datenblätter nachlesen, welche in diesem Projekt benötigt werden. Die Dokumente sind jeweils nach ihren Themen sortiert.
=== Dokumentation ===
=''' [[Optimierung]]''' =
* [[AF: Analyse und Fehlersuche|Analyse und Fehlersuche]]
In diesem Abschnitt sollen Optimierungsvorschläge und Lösungen dargestellt werden. Hiermit soll auch für folgende Teams eine nachhaltige Verbesserung statt finden!
* [[AF: Anleitungen|Anleitungen]]
=''' Weiterführende Literatur''' =
* [[Anforderungen]]
#[[Hardware]]
* [[Datenblätter]]
#:Literatur zu Themen wie: Wie steuer ich einen Servo-Motor an? Wie realisiere ich ein Bussystem?
* [[AF: Literatur|Literatur]]
#[[Logik]]
* [[SDEP_Spezialthemen|Spezialthemen]]
#:Literatur zu Themen wie: Wie erkenn ich eine Spur? Algorithmen zur Objekterkennung etc.
* [[Software Versionsverwaltung mit SVN]]
#[[Sonstiges]]
* [[MTR_SDE_Praktikum_SVN_Struktur|SVN Ablagestruktur]]
#:Literatur zu Themen die nicht unter Hardware oder Logik fallen.
* [[Systemarchitektur]]
 
=== Hardware ===
* [[Fahrzeughardware|Fahrzeughardware - Wagen 1]]
* [[Fahrzeughardware - Wagen 2]]
* [[Hard_und_Software_von_dSPACE | Hard- und Software von dSPACE ]]
* [[AMR_2022 | AMR 2022 Adapterplatine für den 1. Wagen (alt) und für die Wagen WEIß und SCHWARZ]]
* [[AMR_2013 | AMR 2013 Adapterplatine für den 2. Wagen (alt Kameradummy nicht in Verwendung)]]
* [[Powerpanel-Platine | Powerpanel-Platine 2023]]
* [[Powerpanel-Platine | Powerpanel-Platine 2023 mit Modifikation für die Wagen WEIß und SCHWARZ]]
 
=== Software ===
* [[Fahrzeugsoftware]]
 
=== Module ===
Die folgenden Module stehen in dieser Reihenfolge im Haupt-Simulinkmodell:
* [[SEN - Sensoren online]]
* [[SAB - Signal-Aufbereitung]]
* [[BSF - Bahn- und Spurführung]]
* [[AEP - Autonomes Einparken]]
* [[FAMO - Fahrtmodus]]


== Lane Tracking ==
Diese Module werden auf dem PC (als exe) gerechnet:
*[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3658746/ Robust Lane Sensing and Departure Warning under Shadows and Occlusions]
* [[Kom - Kommunikation]]
*[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0389430401001710 Investigation of automatic path tracking using an extended Kalman filter]
* [[OSE - Objekt - und Spurerkennung]]


=''' Weiterführende Links''' =
== Weiterführende Links ==
*[[Wiki-Artikel_schreiben | Tipps zum Schreiben eines Wiki-Artikels]]
*[[ArduMower:_Simulation_der_Kinematik_eines_Fahrzeugs_mit_drei_R%C3%A4dern|Beispiel-Artikel von Prof. Göbel]]
*[[ArduMower:_Kartierung_in_Matlab/Simulink|Beispiel-Artikel von Prof. Schneider]]
*[[Camera_Calibration_Toolbox| Camera Calibration Toolbox]]
*[[Camera_Calibration_Toolbox| Camera Calibration Toolbox]]
*[[Praktikum_SDE_Code_Reviews|Code Reviews]]
*[[Erwartungen_SDEP_2020|Erwartungen zum Projektabschluss]]
*[[Medium: Systematische_Fehlersuche.pdf| Systematische Fehlersuche]]
*[[:Kategorie:DSPACE]]

Aktuelle Version vom 3. April 2024, 15:50 Uhr

Abb. 1: Das Autonome Fahrzeug

Leitung: Prof. Mirek Göbel, Prof. Dr.-Ing. Schneider
Module: Studienschwerpunkt II, III: Systems Design Engineering II, III
Lehrveranstaltung: Mechatronik, 6.-7. Semester
Labor: Autonome Systeme



Einleitung

Das Praktikum SDE findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik/Studienschwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. Ziel ist es die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) praktisch zu vertiefen und auszubauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des CaroloCups orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.

Dieses Praktikum gibt einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.

Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Die Aufgaben unterteilen sich in 3 Bereiche

  1. Rundkurs ohne Hindernisse,
  2. Rundkurs mit Hindernissen und
  3. Einparken.

Die Teams

In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Link:

SDE-Team 2024/25

Übersicht

Dokumentation

Hardware

Software

Module

Die folgenden Module stehen in dieser Reihenfolge im Haupt-Simulinkmodell:

Diese Module werden auf dem PC (als exe) gerechnet:

Weiterführende Links

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