Arduino: Self Balancing Bot: Unterschied zwischen den Versionen

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Ein selbstfahrender Roboter auf zwei Rädern ist ein instabiles System. Die Physik dahinter wurde bereits vielfältig dokumentiert. In diesem Projekt wird für ein Laborversuch ein Prototyp entwickelt, getestet und 10-fach gefertigt.
Ein selbstfahrender Roboter auf zwei Rädern ist ein instabiles System. Die Physik dahinter wurde bereits vielfältig dokumentiert. In diesem Projekt wird für ein Laborversuch ein Prototyp entwickelt, getestet und 10-fach gefertigt.
 
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| <strong>Tabelle 1: Systemanforderung &thinsp;</strong>
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|+ style="text-align:left;"| Tabelle 1: Systemanforderung
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! SR !! Beschreibung !! Priorität
! SR !! Beschreibung !! Priorität
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| 8 || Der Roboter muss über eine integrierte wiederaufladbare Batterie betrieben werden.  || 1
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| 8 || Betriebs- und Sensor-Modi müssen nach dem Systemstart ausgewählt werden.|| 1
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| 10 || Das System muss in einer definierten Startlage seine Sensoren automatisch kalibrieren.|| 1
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| <strong>Tabelle 2: Funktionale Anforderung &thinsp;</strong>
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|+ style="text-align:left;"| Tabelle 2: Funktionale Anforderung
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! FR !! Beschreibung !! Priorität
! FR !! Beschreibung !! Priorität
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| 5 || Ein Display muss die Ausgabe von >10 Sensorwerten ermöglichen. || 1
| 5 || Ein Display muss die Ausgabe von >10 Sensorwerten ermöglichen. || 1
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| <strong>Tabelle 3: Nicht-Funktionale Anforderung &thinsp;</strong>
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|+ style="text-align:left;"| Tabelle 3: Nicht-Funktionale Anforderung
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! NFR !! Beschreibung !! Priorität
! NFR !! Beschreibung !! Priorität
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| 6 || Der Roboter soll für Lernzwecke geeignet sein und eine verständliche Dokumentation im Wiki besitzen. || 1
| 6 || Der Roboter soll für Lernzwecke geeignet sein und eine verständliche Dokumentation im Wiki besitzen. || 1
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| <strong>Tabelle 4: Hardware Anforderungen &thinsp;</strong>
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|+ style="text-align:left;"| Tabelle 4: Hardware Anforderungen
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! Req. !! Beschreibung !! Priorität
! HWR !! Beschreibung !! Priorität
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| 1 || Als Mikrocontroller muss ein Arduino R3 zum Einsatz kommen. || 1
| 1 || Als Mikrocontroller muss ein Arduino R3 zum Einsatz kommen. || 1
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| 5 || Als Bluetooth-Modul kann ein [[Bluetooth_Module_HC-05|HC-05]] eingesetzt werden. || 1
| 5 || Als Bluetooth-Modul kann ein [[Bluetooth_Module_HC-05|HC-05]] eingesetzt werden. || 1
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| <strong>Tabelle 5: Software Anforderung &thinsp;</strong>
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|+ style="text-align:left;"| Tabelle 5: Software Anforderung
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! FR !! Beschreibung !! Priorität
! SWR !! Beschreibung !! Priorität
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| 1 || Die Regelung muss modellbasiert über MATLAB<sup>®</sup>/Simulink programmiert werden.  || 1
| 1 || Die Regelung muss modellbasiert über MATLAB<sup>®</sup>/Simulink programmiert werden.  || 1
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* Sensordatenfusion 2: Kalman-Filter
* Sensordatenfusion 2: Kalman-Filter
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*[[Studentische_Arbeiten_bei_Prof._Schneider|Studentische Arbeiten bei Prof. Schneider]]
*[[Studentische_Arbeiten_bei_Prof._Schneider|Studentische Arbeiten bei Prof. Schneider]]
*[[Anforderungen_an_eine_wissenschaftlich_Arbeit| Anforderungen an eine wissenschaftlich Arbeit]]
*[[Anforderungen_an_eine_wissenschaftlich_Arbeit| Anforderungen an eine wissenschaftlich Arbeit]]
 
= Quellen=
'''Quellen:'''<br>
* [[Segway]]
* [[Segway]]
* [[Arduino_Mini-Segway]]
* [[Arduino_Mini-Segway]]
* [[Projekt_57:_Arduino_Segway]]
* [[Projekt_57:_Arduino_Segway]]
* [https://www.youtube.com/watch?v=iRP-yjXm6VQ ELEGOO Tumbller]


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→ zurück zum Hauptartikel: [[Offene_Themen_von_Prof._Schneider| Studentische Arbeiten]]
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Aktuelle Version vom 16. März 2026, 14:28 Uhr

Abb. 1: Arduino Self Balancing Bot
Autor: Jan Rottländer
Art: Praxissemester
Starttermin: 16.03.2026
Abgabetermin: 31.07.2026, Prüfung in der 1. Augustwoche (Notenmeldung vor Semesterende 31.08.2026)
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Schneider

Einführung

Ein selbstfahrender Roboter auf zwei Rädern ist ein instabiles System. Die Physik dahinter wurde bereits vielfältig dokumentiert. In diesem Projekt wird für ein Laborversuch ein Prototyp entwickelt, getestet und 10-fach gefertigt.

Aufgabenstellung

  1. Einarbeitung in das Themen (Arduino, Gyroskop, Ultraschall, Regelung,..)
  2. Planung des Aufbaus
  3. Beschaffung der Bauteile
  4. CAD und 3D-Druck des Aufbaus
  5. Hardwareaufbau
  6. Inbetriebnahme des Self Balancing Bot
  7. Regelung des instabilen Systems
  8. Modellbasierte Entwicklung mit MATLAB®/Simulink
  9. Test und wiss. Dokumentation
  10. Funktionsnachweis als Wiki-Artikel mit Animated-Gif

Optional

  • Leiterplattenlayout und Fertigung

Getting started

  • Recherchieren Sie das Thema. Diese Aufgabe wurde schon mehrfach gelöst.
  • Stellen Sie die Ergebnisse Prof. Schneider vor und entscheiden Sie sich für ein Design.
  • Dokumentieren Sie die Anforderungen an Ihr System.
  • Stellen Sie Kontakt zu Marc Ebmeyer her. Lassen Sie sich die vorhandenen Teile aus dem Magazin geben und bestellen Sie frühzeitig fehlende Teile.
  • Erstellen Sie ein CAD-Design, diskutieren Sie dies mit Marc Ebmeyer und lassen Sie dies fertigen.
  • Bauen Sie einen Prototyp auf.
  • Implementieren Sie die Regelung mit Simulink. Diskutieren Sie das Ergebnis mit Prof. Schneider.

Anforderungen an Ihre Kenntnisse

Das Projekt erfordert Vorwissen in den nachfolgenden Themengebieten. Sollten Sie die Anforderungen nicht erfüllen müssen Sie sich diese Kenntnisse anhand im Rahmen der Arbeit anhand von Literatur/Online-Kursen selbst aneignen.

  • Arduino, Gyroskop, Ultraschall
  • CAD Design mit Solid Works
  • 3D-Druck
  • Optional: Leiterplattenlayout und Fertigung
  • Regelungstechnik
  • Optional: Modellbasierte Entwicklung mit MATLAB®/Simulink
  • Dokumentenversionierung mit SVN
  • Dokumentation mit Word und im HSHL-Wiki.

Anforderungen an die wissenschaftliche Arbeit

Quellen

→ zurück zum Hauptartikel: Studentische Arbeiten

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