AlphaBot: Parklücke suchen

Abb. 1: Schritte eines Einparkvorgangs

Autor:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul:	Praxismodul II
Lektion:	10
Lehrveranstaltung:	Mechatronik, Informatik Praktikum 2, 2. Semester

Inhalt

In diesem Termin wird der Einparkalgorithmus geplant und teilweise umgesetzt. Der AlphaBot folgt geregelt einer schwarzen Linie und sucht dabei eine passende Parklücke.

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

• einen Einparkalgorithmus planen
• Parklücken während der Fahrt vermessen.
• eine geeignete Parklücke suchen und auswählen.
• Messdaten via MATLAB^® auswerten und visualisieren.
• mittels subplot Messdaten vergleichen, ein x-y-Diagramme erstellen und analysieren.

Vorbereitung

In diesem Praktikum soll Ihr AlphaBot autonom einparken. Als Algorithmus dient der in der Fahrschule vermittelte Ablauf (siehe Abb. 1). Planen Sie hierzu den Algorithmus als PAP und legen Sie die Programmrümpfe als switch..case im Programm an. Gehen Sie in den nachfolgenden Phasen vor:

1. Phase: Passende Parklücke suchen
2. Phase: Einparken.

In diesem Termin wird Phase 1 systematisch geplant, umgesetzt und getestet.

1. Fahren Sie auf der schwarzen Linie geregelt geradeaus. Nutzen Sie Ihre Quellcode PDRegler.ino aus Lektion 9.
2. Vermessen Sie während der Fahrt die Parklücke mit Ultraschall und bestimmen Sie die Länge mit dem Inkrementalgeber. Nutzen Sie Ihren Quelltext aus den vorherigen Lektionen.
3. Wenn die Lücke dem 1,5-fachen der Fahrzeuglänge entspricht, halten Sie an, um optimal einparken zu können.

Hausaufgabe

1. Planen Sie das Programm mit der Unterfunktion FindeParkluecke() als PAP.
2. Setzen Sie das PAP 1:1 als Rahmenprogramm sucheParkluecke.ino(nur Struktur/Rahmenprogramm) um.

Arbeitsergebnisse: sucheParkluecke.pap, sucheParkluecke.ino

Tipp: Sie brauchen die Programmierung noch nicht umsetzen. Legen Sie die Struktur (Header, Anweisungen, Verzweigungen, Schleifen, Kommentaren..) an.

Tutorial

• Mathematik im Alltag: Einparkalgorithmus
• Wiki: PAP-Designer: Tutorial Verzweigung switch..case
• Wiki: Bluetooth Module HC-05
• Wiki: Kennworte für die Bluetooth-Module
• SVN: DemoBluetoothModulHC05

Versuchsdurchführung

Start: Aktualisieren Sie Ihre Arduino-Bibliothek unter c:\Users\HSHL-User\Documents\Arduino\libraries\.

Aufgabe 10.1: Parklücke suchen

Füllen Sie den Unterfunktion FindeParkluecke() gemäß Ihres Konzepts mit Inhalt.

1. Stellen Sie mit Kartons eine Parklückensituation dar.
2. Fahren Sie mit dem Linienverfolger geregelt an den Lücken vorbei.
3. Vermessen Sie während der Fahrt diese Lücken.
4. Das Fahrzeug soll sanft anfahren (lineare Rampe bis vmax).
5. Stoppen Sie Ihr Fahrzeug, wenn Sie eine passende Lücke gefunden haben.

Arbeitsergebnisse: sucheParkluecke.ino

Hinweis:

• Der Tracker nutzt die Brücken F (D4, D10, D11, D12, D13) für die I2C-Kommunikation der 5 Sensoren.
• Nutzen Sie zwei Drahtbrücken, um den Ultraschallsensor über E (D7 TRIG, D8 ECHO) einzulesen.

Aufgabe 10.2 Visualisierung

• Senden Sie während der Fahrt Daten via Bluetooth an MATLAB^®.
• Visualisieren Sie in MATLAB^® die Werte
  • Längsabweichung (Fahrstrecke, x-t-Diagramm)
  • Querabweichung (Ultraschallmesswerte, y-t-Diagramm)
  • Längs- und Querabweichung (x-y-Diagramm)

über der Fahrzeit.

Arbeitsergebnis: zeigeMesswerte.m

Aufgabe 10.3: Nachhaltige Doku

• Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.
• Halten Sie die Regeln für den Umgang mit SVN ein.
• Halten Sie die Programmierrichtlinie für C und die Programmierrichtlinien für MATLAB^® ein.
• Versehen Sie jedes Programm mit einem Header (Header Beispiel für MATLAB, Header Beispiel für C).
• Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.

Demos

• DemoSwitchCase.ino
• E28_IR_Line_Tracking_Sensor_Messung
• E28b_IR_Line_Tracking_Sensor
• E08_Infrared_Line_Tracking
• E08b_Infrared_Line_Tracking_PD
• PDRegler.ino
• BluetoothDatenlogger.ino
• E38_sendeByteViaBT.ino
• empfangeByteViaBT.m

Musterlösung Hausaufgabe 

Ausblick zur nächsten Lektion

In der nächsten Lektion parkt der AlphaBot zwischen zwei Kartons in eine Längsparklücke autonom ein (Einparkassistent).

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