AlphaBot: Programmier-Challenge I SoSe25: Unterschied zwischen den Versionen

Aus HSHL Mechatronik
Zur Navigation springen Zur Suche springen
← Zum vorherigen Versionsunterschied
Keine Bearbeitungszusammenfassung
Keine Bearbeitungszusammenfassung
 
(27 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
[[Kategorie:Arduino]]
[[Kategorie:Arduino]]
<!-- [[Datei:Fahrweg.jpg|thumb|rigth|500px|Abb. 1: Programmier-Challenge II (Fehler in Skizze: letzte Gerade 20 cm)]] -->
[[Datei:Zwischenprüfung2025.jpg|thumb|rigth|500px|Abb. 1: Programmier-Challenge I - FTF Fahrstrecke]]
{|class="wikitable"
{|class="wikitable"
|-
|-
Zeile 11: Zeile 11:
| '''Datum:'''  || 08.05.2025
| '''Datum:'''  || 08.05.2025
|-
|-
| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60&thinsp;Minuten
| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 45&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 1-6. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die 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 1-4. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.


= Vorbereitung =
= Vorbereitung =
* Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-4.  
* Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-4.  
* Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen noch einmal ansehen und diese [Inf2P: Probeklausur I 2025|Probeklausur]] bearbeiten.  
* Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen noch einmal ansehen und diese [[AlphaBot: Roboternavigation|'''Übungsaufgabe''']][[Datei:WikiLink.png|15px]]  bearbeiten.  
* Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
* Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
* Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.
* Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.
Zeile 25: Zeile 25:
= Einleitung=
= Einleitung=
Sie haben den Auftrag bekommen ein Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) zu entwickeln. Nutzen Sie den AlphaBot um die Funktion Ihrer Programmierung nachzuweisen. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Sie haben den Auftrag bekommen ein Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) zu entwickeln. Nutzen Sie den AlphaBot um die Funktion Ihrer Programmierung nachzuweisen. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.
<!--
 
= Anforderungen =
= Anforderungen =
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
Zeile 32: Zeile 32:
! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
|-
|-
| 1  || Das FTF muss autonom von Position A zu Position B fahren. || 1
| 1  || Das FTF muss exakt 1,5&thinsp;m kontinuierlich vorwärts geradeaus von Feld A zu Feld B fahren (a=1,5&thinsp;m, b=0&thinsp;m, c=0&thinsp;m, vgl. Abb. 1).|| 1
|-
|-
| 2  || Der Fahrschlauch muss zum Schutz des Personals eingehalten werden. || 1
| 2  || Das FTF muss langsam anfahren, so dass erst nach 20&thinsp;cm die Maximalgeschwindigkeit erreicht wird und 20&thinsp;cm vor dem Ziel verzögern.|| 1
|-
|-
| 3  || Das FTF fährt 1&thinsp;m vorwärts, anschließend eine Rechtskurve mit dem Radius 0,5&thinsp;m, abschließend 20&thinsp;cm vorwärts und dann in Feld B (vgl. Abb.1). || 1
| 3  || Die Messwerte ''Zeitstempel in s'' und die ''gefahrene Strecke des linken und rechten Rades'' müssen in der ASCII-Datei <code>Geradeausfahrt.txt</code> gespeichert werden.|| 1
|-
|-
| 4  || Der verbaute Ultraschallsensor muss Hindernisse auf dem Fahrweg entdecken und <10 cm mit einem Notstopp reagieren. || 1
| 4  || In MATLAB<sup>®</sup> muss aus der Strecke die Geschwindigkeit und Beschleunigung des AMR berechnet und als Plot (1x3) untereinander Strecke in m, Geschwindigkeit in <math>\frac{m}{s}</math> und Beschleunigung in <math>\frac{m}{s^2}</math> über der Zeit in s dargestellt werden. || 1
|-
|-
| 5  || Wird das Hindernis entfernt, nimmt der Roboter seine Fahrt wieder auf. || 1
| 5  || Der verbaute Ultraschallsensor muss Hindernisse auf dem Fahrweg entdecken und <10 cm mit einem Notstopp reagieren. || 1
|-
|-
| 6  || Das FTF startet in Feld A und stoppt in Feld B. || 1
| 6  || Wird das Hindernis entfernt, nimmt der Roboter seine Fahrt wieder auf. || 1
|-
|-
| 7  || Fehlbremsungen müssen durch geeignete Signalfilterung vermieden werden. || 2
| 7  || Fehlbremsungen müssen durch geeignete Signalfilterung vermieden werden. || 2
|-
|-
|}
|}
-->
 
Nützliche MATLAB<sup>®</sup>-Befehle: [https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/figure.html <code>figure</code>] [https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/subplot.html <code>subplot</code>], [https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/diff.html <code>diff</code>]
 
= Durchführung =
= Durchführung =


Zeile 70: Zeile 72:
* Umsetzung der Funktionalität gemäß Tabelle 1.
* Umsetzung der Funktionalität gemäß Tabelle 1.


'''Arbeitsergebnis''': <code>FTF.ino</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>FTF.ino</code>,  <code>Geradeausfahrt.txt</code>, <code>zeigeRoboterPose.m</code>


=== Aufgabe 5.3 ===
== Aufgabe 5.3 ==
Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.
Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
Zeile 95: Zeile 97:
|}
|}
'''Arbeitsergebnis''': <code>Testprotokoll</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>Testprotokoll</code>
----
== Aufgabe 5.4 ==
== Aufgabe 5.4 ==
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.
Zeile 104: Zeile 104:
* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für C]]).
* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[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_A1\Termin_06\Aufgabe_06_1</code>).
* Sichern Sie Ihre Ergebnisse in Ordnern (z.&thinsp;B. <code>Inf2P_A1\Termin_05\</code>).


'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
Zeile 111: Zeile 111:
* Erbringen Sie eine Eigenleistung. [[Software_Plagiat|Plagiate]] werden mit 0 Punkten bewertet.
* Erbringen Sie eine Eigenleistung. [[Software_Plagiat|Plagiate]] werden mit 0 Punkten bewertet.
* Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.
* Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.
<!--
 
= Bewertung =
= Bewertung =
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
Zeile 150: Zeile 150:
|  || '''Summe:''' || '''10'''
|  || '''Summe:''' || '''10'''
|}
|}
-->
 
= FAQ =
= FAQ =
* Ist Anwesenheitspflicht? '''Ja.'''
* Ist Anwesenheitspflicht? '''Ja.'''

Aktuelle Version vom 14. Mai 2025, 20:48 Uhr

Abb. 1: Programmier-Challenge I - FTF Fahrstrecke
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul II
Lektion 6: Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester
Datum: 08.05.2025
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 1-4. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.

Vorbereitung

  • Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-4.
  • Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen noch einmal ansehen und diese Übungsaufgabe bearbeiten.
  • Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
  • Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.

Einleitung

Sie haben den Auftrag bekommen ein Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) zu entwickeln. Nutzen Sie den AlphaBot um die Funktion Ihrer Programmierung nachzuweisen. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderungen an die Software
Req. Beschreibung Priorität
1 Das FTF muss exakt 1,5 m kontinuierlich vorwärts geradeaus von Feld A zu Feld B fahren (a=1,5 m, b=0 m, c=0 m, vgl. Abb. 1). 1
2 Das FTF muss langsam anfahren, so dass erst nach 20 cm die Maximalgeschwindigkeit erreicht wird und 20 cm vor dem Ziel verzögern. 1
3 Die Messwerte Zeitstempel in s und die gefahrene Strecke des linken und rechten Rades müssen in der ASCII-Datei Geradeausfahrt.txt gespeichert werden. 1
4 In MATLAB® muss aus der Strecke die Geschwindigkeit und Beschleunigung des AMR berechnet und als Plot (1x3) untereinander Strecke in m, Geschwindigkeit in ms und Beschleunigung in ms2 über der Zeit in s dargestellt werden. 1
5 Der verbaute Ultraschallsensor muss Hindernisse auf dem Fahrweg entdecken und <10 cm mit einem Notstopp reagieren. 1
6 Wird das Hindernis entfernt, nimmt der Roboter seine Fahrt wieder auf. 1
7 Fehlbremsungen müssen durch geeignete Signalfilterung vermieden werden. 2

Nützliche MATLAB®-Befehle: figure subplot, diff

Durchführung

Aufgabe 5.1

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: FTF.pap

Aufgabe 5.2

Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm FTF.ino muss folgende Anforderungen erfüllen

  • Header,
  • erläuternde Kommentare,
  • einhalten der Programmierrichtlinien und die
  • Umsetzung der Funktionalität gemäß Tabelle 1.

Arbeitsergebnis: FTF.ino, Geradeausfahrt.txt, zeigeRoboterPose.m

Aufgabe 5.3

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

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

Arbeitsergebnis: Testprotokoll

Aufgabe 5.4

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_A1\Termin_05\).

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Hinweise

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

Bewertung

Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
# Aufgabe Punkte
6.1 Qualität der Planungsdaten
Bezug zum Programm 0,5
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Verständliche Funktionsbeschreibung 1
6.2 Umsetzung des PAP
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Einhalten der Programmierrichtlinien 0,5
1:1 Umsetzung der Planung 1
6.3 Test der Anforderungen
1-7 (je 0,5, s. Tabelle 1) 3,5
6.4 Umgang mit SVN 0,5
Ordner angelegt 0,5
Aussagekräftige Log-Messages 0,5
Summe: 10

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.


→ Termine 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
→ zurück zum Hauptartikel: Informatik Praktikum 2

Abgerufen von „https://wiki.hshl.de/wiki/index.php?title=AlphaBot:_Programmier-Challenge_I_SoSe25&oldid=135606“