ASF Gruppe A3

Autonome Spurführung - Gruppe A3

Ziel des Informatikpraktikums II ist es, sich mit der autonomen Spurführung auseinanderzusetzen. Hierfür eignet sich Lego-Mindstorms besonders gut. Auf spielerische Art lässt sich hiermit ein komplexes Fahrzeug konstruieren und programmieren. Eine Kamera (NXT-Cam V4, Mindsensors) ermittelt hierfür die Position der Spur und übergibt diese Daten an die Recheneinheit des Fahrzeugs, welches anhand dieser Daten der Spur autonom folgen soll. In diesem Artikel wird der Aufbau und die Funktionsweise des Fahrzeugs der Gruppe A3 dokumentiert.

Das Team

Gerhard Dick

Teamleitung

Konstruktion

Softwareentwicklung

Video

Jan Laeuffer

Konstruktion

Softwareentwicklung

Präsentation

Khaled AL-Hushibiri

Konstruktion

Softwareentwicklung

3D-Modellierung

Fahrzeugaufbau

Frontansicht des Fahrzeugaufbaus

Bei diesem Fahrzeugaufbau wurde besonderes Augenmerk auf die Stabilität der Konstruktion gelegt.

Lenkung, manuelles Drehrad und mechanische Lenkblockierung sorgen für ein gutes Lenkverhaten

Um eine genauere Lenkung zu erhalten, ist ein Lenkgetriebe mit einer Untersetzung von 2 zu 3 verbaut. Desweiteren ist der Lenkwinkel über ein Drehrad manuell regulierbar, sowie eine mechanische Lenkblockierung, um der Lenkung einen Anschlag zu geben.

Hinterradantrieb und Differentialgetriebe

Für die nötige Geschwindigkeit sorgt die 1 zu 1 Übersetzung der Längsregelung. Angetrieben wird das Fahrzeug mit einem Hinterradantrieb. Mit einem Differentialgetriebe verlaufen Kurvenfahrten reibungsfreier.

Kamera mit Schneckengetriebe

Die Kamera dient zur Spurdatenermittlung und erhält über ein Schneckengetriebe einen variablen Neigungswinkel zur optimalen Konfiguration.

Fahrzeugkennwerte

Fahrzeuglänge: 330 mm

Fahrzeugbreite: 155 mm

Spurweite vorn: 145 mm

Spurweite hinten: 145 mm

Achsweite: 265 mm

Max. Radeinschlagwinkel links: 40°

Max. Radeinschlagswinkel rechts: 40°

Softwareumsetzung

Über eine eigens für dieses Fahrzeug entwickelte Software, gelingt es dem Fahrzeug autonom der rechten Fahrspur zu folgen. Hierfür wird das System zunächst in MatLab programmiert. Im weiteren Verlauf stellt sich heraus, dass die Implementierung in C jedoch praktikabler ist. Über einen Tiefpassfilter werden fehlerhafte Spurdaten der Kamera ausgefiltert. Mit Hilfe eines PD-Reglers wird ein zu starkes Übersteuern der Lenkung verhindert. Die optimalen Parameter für den Tiefpassfilter, sowie den PD-Regler müssen durch experimentieren ermittelt werden.

Programmablauf der Spurführungssoftware

Implementierung des Tiefpassfilters in C

Implementierung des PD-Reglers in C

YouTube Video

Autonome Spurführung - Team A3

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