AlphaBot: Programmier-Challenge II SoSe24: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Kategorie:Arduino]]
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[[Datei:James-harrison-vpOeXr5wmR4-unsplash.jpg|thumb|rigth|350px|Abb. 1: Programmier-Challenge II]]
[[Kategorie:AlphaBot]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
[[Datei:AlphaBot 550px.gif|thumb|rigth|400px|Abb. 1:  Geregelte Fahrt mit Linienverfolger]]
'''Modul:''' Praxismodul II<br>
[[Datei:Fahrweg_Linienverfolger.jpg|thumb|rigth|400px|Abb. 2: Skizze der Teststrecke]]
'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester, Sommersemester<br>
 
 
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| '''Autor:''' || [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]
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| '''Modul:''' || Praxismodul II
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| '''Lektion 9:''' || Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester
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| '''Datum:'''  || 02.07.2024
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| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60&thinsp;Minuten
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Bearbeitungsdauer: 60&thinsp;Minuten


== Inhalt ==
== Inhalt ==
Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Abschlussprüfung. Im Termin erhalten Sie eine Herausforderung, die Sie in einem festen Zeitrahmen als Team oder Einzelperson lösen. Das Ergebnis dieser Challenge wird in SVN gesichert und anschließend bewertet. Inhaltlich ist die Aufgabe eine Mischung der vorangegangenen Lektionen 6-10. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die AlphaBot-Demos.
Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Abschlussprüfung. Im Termin erhalten Sie eine Herausforderung, die Sie in einem festen Zeitrahmen als Team oder Einzelperson lösen. Das Ergebnis dieser Challenge wird in SVN gesichert und anschließend bewertet. Inhaltlich ist die Aufgabe eine Mischung der vorangegangenen Lektionen 1-11. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die AlphaBot-Demos.


== Vorbereitung ==
== Vorbereitung ==
Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-10: Der AlphaBot muss autonom eigenständig eine Navigationsaufgabe erfüllen.
Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-11: Der AlphaBot muss autonom eine Navigationsaufgabe erfüllen.
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Ultraschall Pins:
*Echo Pin D8 rotes Kabel
*Trigger Pin D9 schwarzes Kabel.
 
== Anforderungen ==
== Anforderungen ==
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! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
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| 1  || Das Fahrzeug soll auf einer geraden Straße - fahrend auf der rechten Straßenseite - eine passende Parklücke finden und in diese berührungslos und möglichst schnell einparken. || 1
| 1  || Das FTF muss autonom einer schwarzen Linie mit Geraden- und Kurvensegmenten schwingungsfrei folgen (s. Abb. 1). || 1
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| 2  || Als Sensor kommt der [[AlphaBot_Linienverfolgungsssensor|AlphaBot Linienverfolgungsssensor]] mit PD-Regelung zum Einsatz. || 1
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| 2 || Das Fahrzeug fährt an den rechts stehenden Hindernissen auf der Suche nach einer ausreichend langen Parklücke entlang. || 1
| 3 || Der Fahrschlauch muss zum Schutz des Personals eingehalten werden. || 1
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| 3 || Beim Einparken dürfen keine Hindernisse berührt werden. || 1
| 4 || Der verbaute Ultraschallsensor muss Hindernisse auf dem Fahrweg entdecken und <10&thinsp;cm mit einem Notstopp reagieren. || 1
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| 4 || Sobald das Parkmanöver beendet ist, muss das Fahrzeug parallel zur Fahrbahn und innerhalb der Parklücke stehen. || 1
| 5 || Die Ultraschallentfernungen müssen zur Vermeidung vor Fehlbremsung mit einem rekursive Tiefpass gefiltert werden. || 1
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| 5 || Es ist eine max. Winkelabweichung von 5 Grad erlaubt.  || 1
| 6 || Wird das Hindernis entfernt, nimmt der Roboter seine Fahrt wieder auf. || 1
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| 6 || Der Abstand zum vorderen und hinteren Hindernis muss jeweils mindestens 10mm betragen. || 1
| 7 || Beide Fahrtrichtungen (UZ und GUZ) müssen gefahren werden. || 1
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| 7 || Das Einparkmanöver muss innerhalb von 30 Sekunden abgeschlossen sein. || 1
| 8 || Das FTF muss Unterbrechungen der schwarzen Linie überbrücken. || 2
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== Durchführung ==
== Durchführung ==


=== Aufgabe 11.1 ===
=== Aufgabe 9.1 ===
Planen Sie Ihre Software mittels [https://de.wikipedia.org/wiki/Endlicher_Automat Zustandsdiagramm] mit [https://www.yworks.com/products/yed yEd].
Planen Sie Ihre Software mittels [[Software_Planung|Programmablaufplan (PAP)]].
Die Zustandsmaschine, soll zwischen den den Zuständen
* Zustand 1: Parklücke suchen,
* Zustand 2: Rechtseinschlag (rückwärts),
* Zustand 3: Linkseinschlag (rückwärts) und
* Zustand 4: Geradeaus (Korrekturzug)
wechseln können.


Das Zustandsdiagramm soll über folgeden Eigenschaften verfügen:
Das PAP soll über folgeden Eigenschaften verfügen:
* Bezug zum Programm
* Bezug zum Programm
* Header (Autoren, Gruppe, Datum, Funktion,...)
* Header (Autoren, Gruppe, Datum, Funktion,...)
* Zustandsbeschreibung
* erläuternde Kommentare und
* Eingangs-/Ausgangsaktionen (E/A)
* eine verständliche Funktionsbeschreibung
* Zustandsübergänge
* Bedingungen für die Zustandsübergänge


Sichern Sie das Zustandsdiagramm in dern ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.
Sichern Sie das Zustandsdiagramm in den ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.


'''Link zu yED Live:''' https://www.yworks.com/yed-live/
'''Arbeitsergebnis''': <code>Linienverfolger.pap</code>
 
'''Arbeitsergebnis''': <code>ZustandsdiagrammAutonomesParken.graphml</code>
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=== Aufgabe 11.2 ===
=== Aufgabe 9.2 ===
Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm <code>AutonomesParken.ino</code> muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.
Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm <code>Linienverfolger.ino</code> muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.


'''Arbeitsergebnis''': <code>AutonomesParken.ino</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>Linienverfolger.ino</code>
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=== Aufgabe 11.3 ===
=== Aufgabe 9.3 ===
Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.
Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.
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'''Arbeitsergebnis''': <code>Testbericht</code>
'''Arbeitsergebnis''': [[Diskussion:AlphaBot:_Programmier-Challenge_II_SoSe24|<code>Testprotokoll</code>]]
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=== Aufgabe 11.4 ===
=== Aufgabe 9.4 ===
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.
* Halten Sie die Regeln für den [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN|Umgang mit SVN]] ein.
* Halten Sie die Regeln für den [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN|Umgang mit SVN]] ein.
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* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für MATLAB]], [[Header Beispiel für C]]).
* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für MATLAB]], [[Header Beispiel für C]]).
* Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
* Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
* Sichern Sie Ihre Ergebnisse in Ordnern (z.&thinsp;B. <code>Inf2P_B9\Termin_11\Aufgabe_11_1</code>).
* Sichern Sie Ihre Ergebnisse in Ordnern (z.&thinsp;B. <code>Inf2P_A1\Termin_09\Aufgabe_09_1</code>).


'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
-->
 
== Hinweise ==
== Hinweise ==
* Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.
* Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.

Aktuelle Version vom 2. Juli 2024, 07:44 Uhr

Abb. 1: Geregelte Fahrt mit Linienverfolger
Abb. 2: Skizze der Teststrecke


Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul II
Lektion 9: Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester
Datum: 02.07.2024
Bearbeitungsdauer: 60 Minuten


Inhalt

Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Abschlussprüfung. Im Termin erhalten Sie eine Herausforderung, die Sie in einem festen Zeitrahmen als Team oder Einzelperson lösen. Das Ergebnis dieser Challenge wird in SVN gesichert und anschließend bewertet. Inhaltlich ist die Aufgabe eine Mischung der vorangegangenen Lektionen 1-11. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die AlphaBot-Demos.

Vorbereitung

Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-11: Der AlphaBot muss autonom eine Navigationsaufgabe erfüllen.

Ultraschall Pins:

  • Echo Pin D8 rotes Kabel
  • Trigger Pin D9 schwarzes Kabel.

Anforderungen

Req. Beschreibung Priorität
1 Das FTF muss autonom einer schwarzen Linie mit Geraden- und Kurvensegmenten schwingungsfrei folgen (s. Abb. 1). 1
2 Als Sensor kommt der AlphaBot Linienverfolgungsssensor mit PD-Regelung zum Einsatz. 1
3 Der Fahrschlauch muss zum Schutz des Personals eingehalten werden. 1
4 Der verbaute Ultraschallsensor muss Hindernisse auf dem Fahrweg entdecken und <10 cm mit einem Notstopp reagieren. 1
5 Die Ultraschallentfernungen müssen zur Vermeidung vor Fehlbremsung mit einem rekursive Tiefpass gefiltert werden. 1
6 Wird das Hindernis entfernt, nimmt der Roboter seine Fahrt wieder auf. 1
7 Beide Fahrtrichtungen (UZ und GUZ) müssen gefahren werden. 1
8 Das FTF muss Unterbrechungen der schwarzen Linie überbrücken. 2

Durchführung

Aufgabe 9.1

Planen Sie Ihre Software mittels Programmablaufplan (PAP).

Das PAP soll über folgeden Eigenschaften verfügen:

  • Bezug zum Programm
  • Header (Autoren, Gruppe, Datum, Funktion,...)
  • erläuternde Kommentare und
  • eine verständliche Funktionsbeschreibung

Sichern Sie das Zustandsdiagramm in den ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.

Arbeitsergebnis: Linienverfolger.pap

Aufgabe 9.2

Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm Linienverfolger.ino muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.

Arbeitsergebnis: Linienverfolger.ino

Aufgabe 9.3

Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.

Tabelle 2: Testprotokoll das autonom einparkende Fahrzeug
Req. Testergebnis: bestanden/nicht bestanden Geprüft von Prof. Schneider
1
2
3
4
5
6
7
8

Arbeitsergebnis: Testprotokoll

Aufgabe 9.4

Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Hinweise

  • Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.
  • Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.

FAQ

  • Ist Anwesenheitspflicht? Ja.
  • Muss ich den Baukasten mitbringen? Nein. Die AlphaBots stehen Ihnen im Labor zur Verfügung.
  • Ist es ein Plagiat, wenn ich Quelltext anderer kopiere und als meine Leistung in einer Prüfung abgebe? Ja.
  • Darf ich für die Lösung eine KI verwenden? Nein. Die Prüfungsleistung ist eine Eigenleistung und die Verwendung einer KI wie z. B. chatGPT gilt als Plagiat.


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