Aktuelle Version vom 17. Januar 2017, 13:35 Uhr

Dieser Wiki-Beitrag ist Teil eines Projektes, welches im Rahmen vom Fachpraktikum Elektrotechnik im 5. Semester Mechatronik absolviert wurde. Ziel des Beitrags ist es, eine nachhaltige Dokumentation zu schaffen, welche die Ergebnisse festhält und das weitere Arbeiten am Projekt ermöglicht.

Autoren: Tom Niehaus und Florian Müller

Betreuer: Prof. Schneider

Aufgabe

Moderne Rasenroboter mähen systematisch (z. B. Bosch Logicut). Entwickeln Sie eine systematische Mähstrategie für den Ardumower.

Erwartungen an die Projektlösung

Einarbeitung in die bestehenden Ardumowers-Unterlagen
Planung der systematischen Mähstrategie gemäß Lastenheft
Umsetzung der Strategie auf dem Ardumower-Mini
Umsetzung der Strategie auf dem Ardumower
Darstellung und Bewertung der Ergebnisse im Vergleich zur Referenz
Mitwirkung an der Schnittstelle Software-Mähstrategie
Erstellen Sie ein faszinierendes Video, welches die Funktion visualisiert.
Test und wiss. Dokumentation

Schwierigkeitsgrad

Mechanik:
Elektrotechnik:
Informatik: ***

Einleitung

Der Bachelorstudiengang „Mechatronik“ der HSHL bearbeitet im Wintersemester 16/17 zusammen mit dem Masterstudiengang „Business and System Design Engineering“ am Standort Lippstadt das Ardumower-Projekt. Innerhalb dieses Projektes soll ein Autonomer Rasenmähroboter gebaut, programmiert und in Betrieb genommen werden. Dieser Artikel befasst sich mit der Umsetzung der Mähstrategie. Für die Lösung der Mähstrategie muss REQ10.2230 (Abb.1) aus dem Lastenheft erfüllt werden. Also muss eine Möglichkeit gefunden werden, die im ArduMower hinterlegte Karte der Rasenfläche, zu analysieren und aus den Ergebnissen einen möglichst effizienten Mähweg für den ArduMower zu entwickeln.

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Projektdurchführung

In der Projektdurchführung wird das Projekt im Detail dargestellt.

Projektplan

Das Projekt durchläuft während der Durchführung folgende vier Phasen:

Einarbeitung in die Theorie
Umsetzen des Programmes
Testen der Software durch Simulation
Umsetzen der Software auf die Hardware des Ardumowers

Programmaufbau

Da die Mähstrategie auf den Daten der Kart des ArduMowers basiert wurde bei der Programmierung eng mit dem Team der Kartierung zusammengearbeitet. Um die Ergebnisse während und am Ende des Projektes simulieren zu können wurde die Programmierung erst in Matlab durchgeführt.

Die Karte (Abb.1) steht auf dem Ardumower in Form einer Matrix zur Verfügung. Diese wird am Anfang eingelesen und der Roboter nach Norden ausgerichtet. Nach der Ausrichtung durchläuft die Software die Kartenmatrix und sucht eine Spalte an deren dritter Stelle eine drei eingetragen ist. Die drei steht dafür das diese Spalte die Aktuelle Position des Roboters beinhaltet. Ist die Aktuelle Position gefunden, wird die Matrix weiter durchlaufen und die Software sucht eine Spalte in deren dritten Zeile eine Null eingetragen ist. Die Null steht für eine noch nicht gemähte Fläche. Ist der nächste noch nicht gemähte Punkt erreicht, wird der benötigte Lenkwinkel um den nächsten Punkt zu erreichen berechnet und dieser an die Lenkung übergeben. Im nächsten Schritt wird der Punkt Angefahren. Sind alle Punkte in der Karte als gemäht eingezeichnet wird der Ardumower zur Ladestation gefahren. Der gefahrene Weg und damit die gemähte Fläche wird vom Ardumower in der Karte eingetragen (Abb.2).

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Ergebnis

Da der Ardumower am Ende des Praktikums noch nicht voll funktionsbereit ist, wird die Software der Mähstrategie nur in Matlab simuliert. Die im Praktikum entwickelte Mähstrategie wertet die Karte der Rasenfläche aus und lässt den Ardumower in senkrechten parallelen Bahnen über die gesamte Fläche innerhalb des Leitdrahts fahren. Womit die gestellte Anforderung aus dem Lastenheft erfüllt ist. Des Weiteren wird die Abgefahrene Strecken in der Karte hinterlegt um nach einer Unterbrechung des Mähvorganges z.B. durch einen Ladevorgang nicht wieder von null über die bereits gemähte Fläche fahren zu müssen.

Zusammenfasung

Zusammenfassend ist zu sagen, das das Teilprojekt „Mähstrategie“ in Theorie und durch testen der Software durch Simulation in Matlab abgeschlossen wurde. Auf der Original Hardware wurde die Software nicht getestet, da es aus mangelnder Zeit am Ende des, für das Projekt Ardumower, festgelegten Zeitplanes nicht zur Inbetriebnahme de Ardumowers gekommen ist.

Ausblick

Die im Wintersemester 16/17 entstandene Mähstrategie ist einfach gehalten um innerhalb des gegebenen Zeitrahmens die Anforderungen des Lastenheftes zu erfüllen. Es gibt verschiedene Punke an denen die Software optimiert werden kann. Diese sehe wir bei :

Umsetzen des Programmes auf die Ardumower Hardware
Positioniergenauigkeit
Fahrweg
Berücksichtigung von Hindernissen
Fortsetzen des Mähvorganges nach Abbruch

Weiterführende Links

Quellcode

Hier ist der Quellcode der am Ende des Projektes entstanden ist hinterlegt.

Datei:Quellcode Mähstrategie Simulation.pdf

YouTube-Video

Die Simulation der Mähstrategie wurde in Matlab durchgeführt und ist unter folgendem Link zu finden. Matlab Simulation der Mähstrategie

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 Dieser Wiki-Beitrag ist Teil eines Projektes, welches im Rahmen vom [[Fachpraktikum_Elektrotechnik_(WS_16/17)|Fachpraktikum Elektrotechnik]] im 5. Semester [http://www.hshl.de/mechatronik-bachelorstudiengang/ Mechatronik] absolviert wurde. Ziel des Beitrags ist es, eine nachhaltige Dokumentation zu schaffen, welche die Ergebnisse festhält und das weitere Arbeiten am Projekt ermöglicht.
-Autoren:
+Autoren:  Tom Niehaus und Florian Müller
 Betreuer: [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Schneider]]
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 = Aufgabe =
-Mechanischer Aufbau eines Ardumowers
+Moderne Rasenroboter mähen systematisch (z. B. Bosch Logicut). Entwickeln Sie eine systematische Mähstrategie für den Ardumower.
 == Erwartungen an die Projektlösung ==
 *Einarbeitung in die bestehenden Ardumowers-Unterlagen
-*Planung und Beschaffung der Bauteile
+*Planung der systematischen Mähstrategie gemäß Lastenheft
-*Aufbau und des Ardumowers
+*Umsetzung der Strategie auf dem Ardumower-Mini
-*Montagehilfe für andere Teams (z.B. Sensor- und Platineneinbau)
+*Umsetzung der Strategie auf dem Ardumower
-*Mitwirkung bei der Inbetriebnahme und an der Schnittstelle
+*Darstellung und Bewertung der Ergebnisse im Vergleich zur Referenz
+*Mitwirkung an der Schnittstelle Software-Mähstrategie
 *Erstellen Sie ein faszinierendes Video, welches die Funktion visualisiert.
 *Test und wiss. Dokumentation
 == Schwierigkeitsgrad ==
-* Mechanik: **
+* Mechanik:
-* Elektrotechnik: *
+* Elektrotechnik:
-* Informatik:
+* Informatik: ***
 = Einleitung =
+[[Datei:Lastenheft_REQ10.2230.jpg|600px|thumb|right|Abb.1 Karte der Rasenfläche]]
+Der Bachelorstudiengang „Mechatronik“ der HSHL bearbeitet im Wintersemester 16/17 zusammen mit dem Masterstudiengang „Business and System Design Engineering“  am Standort Lippstadt das Ardumower-Projekt. Innerhalb dieses Projektes soll ein Autonomer Rasenmähroboter gebaut, programmiert und in Betrieb genommen werden.
+Dieser Artikel befasst sich mit der Umsetzung der Mähstrategie.
+Für die Lösung der Mähstrategie muss REQ10.2230 (Abb.1) aus dem Lastenheft erfüllt werden. Also muss eine Möglichkeit gefunden werden, die im ArduMower hinterlegte Karte der Rasenfläche, zu analysieren und aus den Ergebnissen einen möglichst effizienten Mähweg für den ArduMower zu entwickeln.
+.
 = Projektdurchführung =
+In der Projektdurchführung wird das Projekt im Detail dargestellt.
 == Projektplan ==
-== Verwendete Bauteile ==
+Das Projekt durchläuft während der Durchführung folgende vier Phasen:
+# Einarbeitung in die Theorie
+# Umsetzen des Programmes
+# Testen der Software durch Simulation
+# Umsetzen der Software auf die Hardware des Ardumowers
+== Programmaufbau ==
+[[Datei:Übergebene_Karte_Ardumower.jpg|250px|thumb|left|Abb.2 Karte der Rasenfläche]] [[Datei:Abgefahrene_Karte_Ardumower.jpg|250px|thumb|right|Abb.3 abgearbeitete Karte]]
+Da die Mähstrategie auf den Daten der Kart des ArduMowers basiert wurde bei der Programmierung eng mit dem Team der Kartierung zusammengearbeitet. Um die Ergebnisse während und am Ende des Projektes simulieren zu können wurde die Programmierung erst in Matlab durchgeführt.
+Die Karte (Abb.1) steht auf dem Ardumower in Form einer Matrix zur Verfügung. Diese wird am Anfang eingelesen und der Roboter nach Norden ausgerichtet. Nach der Ausrichtung durchläuft die Software die Kartenmatrix und sucht eine Spalte an deren dritter Stelle eine drei eingetragen ist. Die drei steht dafür das diese Spalte die Aktuelle Position des Roboters beinhaltet. Ist die Aktuelle Position gefunden, wird die Matrix weiter durchlaufen und die Software sucht eine Spalte in deren dritten Zeile eine Null eingetragen ist. Die Null steht für eine noch nicht gemähte Fläche. Ist der nächste noch nicht gemähte Punkt erreicht, wird der benötigte Lenkwinkel um den nächsten Punkt zu erreichen berechnet und dieser an die Lenkung übergeben. Im nächsten Schritt wird der Punkt Angefahren. Sind alle Punkte in der Karte als gemäht eingezeichnet wird der Ardumower zur Ladestation gefahren. Der gefahrene Weg und damit die gemähte Fläche wird vom Ardumower in der Karte eingetragen (Abb.2).
+.
 = Ergebnis =
+Da der Ardumower am Ende des Praktikums noch nicht voll funktionsbereit ist, wird die Software der Mähstrategie nur in Matlab simuliert.  Die im Praktikum entwickelte Mähstrategie wertet die Karte der Rasenfläche aus und lässt den Ardumower in senkrechten parallelen  Bahnen über die gesamte Fläche innerhalb des Leitdrahts fahren. Womit die gestellte Anforderung aus dem Lastenheft erfüllt ist.
+Des Weiteren wird die Abgefahrene Strecken in der Karte hinterlegt um nach einer Unterbrechung des Mähvorganges z.B. durch einen Ladevorgang nicht wieder von null über die bereits gemähte Fläche fahren zu müssen.
 = Zusammenfasung =
+Zusammenfassend ist zu sagen, das das Teilprojekt „Mähstrategie“ in Theorie und durch testen der Software durch Simulation in Matlab abgeschlossen wurde. Auf der Original Hardware wurde die Software nicht getestet, da es aus mangelnder Zeit am Ende des, für das Projekt Ardumower, festgelegten Zeitplanes nicht zur Inbetriebnahme de Ardumowers gekommen ist.
 == Ausblick ==
+Die im Wintersemester 16/17 entstandene Mähstrategie ist einfach gehalten um innerhalb des gegebenen Zeitrahmens die Anforderungen des Lastenheftes zu erfüllen. Es gibt verschiedene Punke an denen die Software optimiert werden kann. Diese sehe wir bei :
+* Umsetzen des Programmes auf die Ardumower Hardware
+* Positioniergenauigkeit
+* Fahrweg
+* Berücksichtigung von Hindernissen
+* Fortsetzen des Mähvorganges nach Abbruch
 = Weiterführende Links =
 *[http://wiki.ardumower.de/index.php?title=Deutsche_Version Ardumower Wiki]
-*[https://www.marotronics.de/Ardumower-Board-12-Prototyp-mit-Chassis-und-Motoren  Web-Shop]
+*[https://www.bosch-garden.com/de/de/bosch-gartengeraete/indego-logicut.jsp  Bosch: logicut]
-*[https://www.youtube.com/watch?v=8hrwDqV0vbo Aufbauvideo]
+*[https://www.youtube.com/watch?v=HLz1XtQO4lU YouTube: logicut]
+= Quellcode =
-= Unterlagen =
+Hier ist der Quellcode der am Ende des Projektes entstanden ist hinterlegt.
+[[Datei:Quellcode Mähstrategie Simulation.pdf]]
 = YouTube-Video =
+Die Simulation der Mähstrategie wurde in Matlab durchgeführt und ist unter folgendem Link zu finden.   [https://youtu.be/4ie8R2YHHpA Matlab Simulation der Mähstrategie]
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