AlphaBot: Programmier-Challenge II SoSe25: 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]]
[[Datei:James-harrison-vpOeXr5wmR4-unsplash.jpg|thumb|rigth|350px|Abb. 1: Programmier-Challenge II]]
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
'''Modul:''' Praxismodul II<br>
'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester, Sommersemester<br>
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= Vorbereitung =
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Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-10: Der AlphaBot muss autonom eigenständig die erste passende Parklücke finden und darin einparken.
Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-10: Der AlphaBot muss autonom die erste passende Parklücke finden und darin einparken.


= Anforderungen =
= Anforderungen =
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|+ style = "text-align: left"|Tabelle 1: Anforderungen an die Software
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! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
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| 1  || Das Fahrzeug soll autonom auf einer geraden Straße - fahrend auf der rechten Straßenseite - eine passende Parklücke finden und in diese berührungslos und möglichst schnell einparken. || 1
| 1  || Das Fahrzeug muss autonom auf einer geraden Straße - fahrend auf der rechten Straßenseite - die '''erste''' passende Parklücke finden und in diese berührungslos und möglichst schnell einparken. || 1
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| 2  || Das Fahrzeug fährt an den rechts stehenden Hindernissen auf der Suche nach einer ausreichend langen Parklücke geregelt entlang. ||1
| 2  || Das Fahrzeug muss an den rechts stehenden Hindernissen auf der Suche nach einer ausreichend langen Parklücke geregelt entlangfahren. <br>Der Ultraschallsensor muss dabei verwendet werden, um zu prüfen, ob die Lücke frei oder besetzt ist. ||1
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| 3  || Beim Einparken dürfen keine Hindernisse berührt werden. || 1
| 3  || Beim Einparken dürfen keine Hindernisse berührt werden. || 1
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| 4  || Sobald das Parkmanöver beendet ist, muss das Fahrzeug parallel zur Fahrbahn und innerhalb der Parklücke stehen. || 1
| 4  || Sobald das Parkmanöver beendet ist, muss das Fahrzeug parallel zur Fahrbahn und innerhalb der Parklücke stehen. || 1
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| 5  || Es ist eine max. Winkelabweichung von 5 Grad erlaubt.  || 1
| 5  || Die Roboterpose muss anhand der unterschiedlichen Radumdrehungen ([[AlphaBot:_Motoren_und_Inkrementalgeber#Aufgabe_4.4:_Differentielle_Odometrie|Differenzielle Odometrie]]) ermittelt werden.<br> Es ist eine max. Winkelabweichung von 5&thinsp;° erlaubt.  || 1
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| 6  || Der Abstand zum vorderen und hinteren Hindernis muss jeweils mindestens 10&thinsp;mm betragen. || 1
| 6  || Der Abstand zum vorderen und hinteren Hindernis muss jeweils mindestens 10&thinsp;mm betragen.<br> Der Ultraschallsensor muss verwendet werden, um mittig in der Parklücke zu stehen.|| 1
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| 7  || Das Einparkmanöver muss innerhalb von 30 Sekunden abgeschlossen sein. || 1
| 7  || Das Einparkmanöver muss innerhalb von 30&thinsp;s abgeschlossen sein. || 1
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| 8  || Die geregelte Geradeausfahrt wird mittels PD-Regler und Linienverfolger (Schwarze Linie auf hellem Grund) realisiert || 2
| 8  || Die geregelte Geradeausfahrt muss mittels PD-Regler und Linienverfolger (Schwarze Linie auf hellem Grund) realisiert werden. || 2
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= Durchführung =
= Durchführung =


== Aufgabe 11.1 ==
== Aufgabe 10.1 ==
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 [https://de.wikipedia.org/wiki/Endlicher_Automat Zustandsdiagramm] mit [https://www.yworks.com/products/yed yEd].


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== Aufgabe 11.2 ==
== Aufgabe 10.2 ==
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. Nutzen Sie für die Zustandsmaschine eine <code>switch..case</code>-Verzweigung. Das Programm <code>AutonomesParken.ino</code> muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.


'''Arbeitsergebnis''': <code>AutonomesParken.ino</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>AutonomesParken.ino</code>
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== Aufgabe 11.3 ==
== Aufgabe 10.3 ==
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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== Aufgabe 11.4 ==
== Aufgabe 10.4 ==
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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|+ style = "text-align: left"| Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
|+ style = "text-align: left"| Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
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! #  !! Aufgabe !! Punkte
! #  !! Aufgabe !! max. Punkte
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| 10.1  || '''Qualität der Planungsdaten''' ||  
| 10.1  || '''Qualität der Planungsdaten''' ||  
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|  || Erläuternde Kommentare || 0,5
|  || Erläuternde Kommentare || 0,5
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|  || Verständliche Funktionsbeschreibung || 1
|  || Verständliches Zustandsdiagramm (Zustandsbeschreibung, Eingangs-/Ausgangsaktionen (E/A), Zustandsübergänge, Bedingungen für die Zustandsübergänge) || 1
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| 10.2  || '''Umsetzung des PAP''' ||  
| 10.2  || '''Umsetzung des Zustandsdiagramms''' ||  
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|  || Header (Autoren, Datum, Funktion,...) || 0,5
|  || Header (Autoren, Datum, Funktion,...) || 0,5
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| 10.3  || '''Test der Anforderungen''' ||  
| 10.3  || '''Test der Anforderungen''' ||  
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|  || 1-7 (je 0,5, s. Tabelle 1) || 3,5
|  || 1-8 (je 0,5, s. Tabelle 1) || max. 3,5
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| 10.4  || '''Umgang mit SVN''' || 0,5
| 10.4  || '''Umgang mit SVN''' || 0,5

Aktuelle Version vom 26. Juni 2025, 14:11 Uhr

Abb. 1: Programmier-Challenge II
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul II
Lektion 10: Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester
Datum: 26.06.2025
Bearbeitungsdauer: 45 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 6-10. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die AlphaBot-Demos.

Vorbereitung

Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-10: Der AlphaBot muss autonom die erste passende Parklücke finden und darin einparken.

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderungen an die Software
Req. Beschreibung Priorität
1 Das Fahrzeug muss autonom auf einer geraden Straße - fahrend auf der rechten Straßenseite - die erste passende Parklücke finden und in diese berührungslos und möglichst schnell einparken. 1
2 Das Fahrzeug muss an den rechts stehenden Hindernissen auf der Suche nach einer ausreichend langen Parklücke geregelt entlangfahren.
Der Ultraschallsensor muss dabei verwendet werden, um zu prüfen, ob die Lücke frei oder besetzt ist.		 1
3 Beim Einparken dürfen keine Hindernisse berührt werden. 1
4 Sobald das Parkmanöver beendet ist, muss das Fahrzeug parallel zur Fahrbahn und innerhalb der Parklücke stehen. 1
5 Die Roboterpose muss anhand der unterschiedlichen Radumdrehungen (Differenzielle Odometrie) ermittelt werden.
Es ist eine max. Winkelabweichung von 5 ° erlaubt.		 1
6 Der Abstand zum vorderen und hinteren Hindernis muss jeweils mindestens 10 mm betragen.
Der Ultraschallsensor muss verwendet werden, um mittig in der Parklücke zu stehen.		 1
7 Das Einparkmanöver muss innerhalb von 30 s abgeschlossen sein. 1
8 Die geregelte Geradeausfahrt muss mittels PD-Regler und Linienverfolger (Schwarze Linie auf hellem Grund) realisiert werden. 2

Durchführung

Aufgabe 10.1

Planen Sie Ihre Software mittels Zustandsdiagramm mit yEd.

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:

  • Bezug zum Programm
  • Header (Autoren, Gruppe, Datum, Funktion,...)
  • Zustandsbeschreibung
  • Eingangs-/Ausgangsaktionen (E/A)
  • Zustandsübergänge
  • Bedingungen für die Zustandsübergänge

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

Link zu yED Live: https://www.yworks.com/yed-live/

Arbeitsergebnis: ZustandsdiagrammAutonomesParken.graphml

Aufgabe 10.2

Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Nutzen Sie für die Zustandsmaschine eine switch..case-Verzweigung. Das Programm AutonomesParken.ino muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.

Arbeitsergebnis: AutonomesParken.ino

Aufgabe 10.3

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 10.4

Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.

  • Halten Sie die Regeln für den Umgang mit SVN ein.
  • Sichern Sie alle Ergebnisse mit einem aussagekräftigen Text (log-message) in SVN.
  • Halten Sie die Programmierrichtlinie für C ein.
  • Versehen Sie jedes Programm mit einem Header (Header Beispiel für C).
  • Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
  • Sichern Sie Ihre Ergebnisse in Ordnern (z. B. Inf2P_B9\Termin_10\).

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.

Bewertung

Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
# Aufgabe max. Punkte
10.1 Qualität der Planungsdaten
Bezug zum Programm 0,5
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Verständliches Zustandsdiagramm (Zustandsbeschreibung, Eingangs-/Ausgangsaktionen (E/A), Zustandsübergänge, Bedingungen für die Zustandsübergänge) 1
10.2 Umsetzung des Zustandsdiagramms
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Einhalten der Programmierrichtlinien 0,5
1:1 Umsetzung der Planung 1
10.3 Test der Anforderungen
1-8 (je 0,5, s. Tabelle 1) max. 3,5
10.4 Umgang mit SVN 0,5
Ordner angelegt 0,5
Aussagekräftige Log-Messages 0,5
Summe: 10


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