AlphaBot: Motoren und Inkrementalgeber: Unterschied zwischen den Versionen

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=== Aufgabe 5.4: Fahre Quadrat ===
=== Aufgabe 5.4: Differentielle Odometrie ===
Odometrie bezeichnet eine Methode der Schätzung von Position und Orientierung (Lageschätzung) eines mobilen Roboters anhand der Daten seines Vortriebsystems. Durch Räder angetriebene Systeme benutzen dafür die Anzahl der Radumdrehungen, während laufende Systeme (z. B. Roboter) die Anzahl ihrer Schritte verwenden. Ein Gerät, das die Odometrie zur Lageschätzung verwendet, ist ein Odometer. Die Odometrie ist im Zusammenspiel mit der Koppelnavigation ein grundlegendes Navigationsverfahren für bodengebundene Fahrzeuge aller Art (Kraftfahrzeuge, Roboter), allerdings wird es auf Grund seiner Fehlereigenschaften selten als alleiniges Verfahren eingesetzt. In dieser Aufgabe werden die Raddrehzahlen der beiden Räder zur Lageschätzung verwendet.
# Erweitern Sie Ihr bisheriges Programm, um die Seiten eines Quadrates im Uhrzeigersinn abzufahren (vgl. Abb.3).
# Erweitern Sie Ihr bisheriges Programm, um die Seiten eines Quadrates im Uhrzeigersinn abzufahren (vgl. Abb.3).
# Die Seitenlänge a ist eine Variable und soll 30 cm betragen.
# Die Seitenlänge a ist eine Variable und soll 30 cm betragen.
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| Legen Sie den Akku korrekt an, um die Motoren anzusteuern.
| Legen Sie den Akku korrekt an, um die Motoren anzusteuern.
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| Nützlicher Artikel: [https://www.mintgruen.tu-berlin.de/robotikWiki/doku.php?id=techniken:odometrie Navigation mit Differenzialantrieb]
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Version vom 13. April 2023, 14:58 Uhr

Abb. 1: Lichtschrankenzustände CNTL/CNTR

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

Inhalt

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

Versuchsdurchführung

Aufgabe 5.1: Lichtschranke

  1. Machen Sie sich mit dem Demo E13_Lichtschranke vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
  2. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
  3. Lassen Sie als Test beide Motoren langsam vorwärts drehen.
  4. Flankenwechsel von CNTL/CNTR sollen einen Interrupt auslösen.
  5. Stellen Sie beide Lichtschrankenzustände CNTL/CNTR über der Zeit in MATLAB® dar.

Lernzielkontrollfragen:

  • Wie funktioniert eine Lichtschranke?
  • Wo befinden sich die Lichtschranken?
  • Wo ist rechts und wo links?
  • An welchen Ports sind die linke und rechte Lichtschranke angeschlossen?
  • Welche IO-Pins sind beim Arduino Uno interruptfähig?
  • Wie entsheidet die Lichtschranke zwischen Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung?
  • Wieviele Flanken erhalten Sie für eine Radumdrehung?

Arbeitsergebnisse: testeLichtschranke.ino, testeLichtschranke.m

Aufgabe 5.2: RadInkrementalgeber

  1. Machen Sie sich mit E15_RadInkrementalgeberFahrt vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
  2. Kopieren Sie das Beispiel in Ihren Ordner und erweitern Sie es.
  3. Rechnen Sie die Radumdrehungen in gefahrene Strecke um.
  4. Stellen Sie die gefahrene Strecke über der Zeit in MATLAB® dar.

Lernzielkontrollfragen:

  1. Was ist ein Interrupt und wozu dient er?
  2. Wozu dient die Funktion attachInterrupt()?
  • Wie lässt sich die die gefahrene Strecke berechnen?

Arbeitsergebnis: testeRadInkrementalgeber.ino, zeigeRadInkrementalgeber.m

Aufgabe 5.3: 1 m Fahrt

  1. Machen Sie sich mit dem Demo E15_RadInkrementalgeberFahrt vertraut, so dass Sie jede Zeile erläutern können.
  2. Fahren Sie mit Ihrem Fahrzeug genau 1 m geradeaus vorwärts.
  3. Fahren Sie wieder zum Startpunkt zurück. Wenden Sie das Fahrzeug nicht!
  4. Stellen Sie die gefahrene Strecke auf dem OLED Display dar.
  5. Der AlphaBot inkrementiert die Strecke bei Vorwärtsfahrt und dekrementiert bei Rückwärtsfahrt.

Lernzielkontrollfragen:

  • Wie kann die Fahrtrichtung bei der Streckenbestimmung berücksichtigt werden?
  • Zeigt das Display 1 m an? Begründen Sie ggf. die Abweichung.

Arbeitsergebnis: fahreVorZurueck.ino

Aufgabe 5.4: Differentielle Odometrie

Odometrie bezeichnet eine Methode der Schätzung von Position und Orientierung (Lageschätzung) eines mobilen Roboters anhand der Daten seines Vortriebsystems. Durch Räder angetriebene Systeme benutzen dafür die Anzahl der Radumdrehungen, während laufende Systeme (z. B. Roboter) die Anzahl ihrer Schritte verwenden. Ein Gerät, das die Odometrie zur Lageschätzung verwendet, ist ein Odometer. Die Odometrie ist im Zusammenspiel mit der Koppelnavigation ein grundlegendes Navigationsverfahren für bodengebundene Fahrzeuge aller Art (Kraftfahrzeuge, Roboter), allerdings wird es auf Grund seiner Fehlereigenschaften selten als alleiniges Verfahren eingesetzt. In dieser Aufgabe werden die Raddrehzahlen der beiden Räder zur Lageschätzung verwendet.

  1. Erweitern Sie Ihr bisheriges Programm, um die Seiten eines Quadrates im Uhrzeigersinn abzufahren (vgl. Abb.3).
  2. Die Seitenlänge a ist eine Variable und soll 30 cm betragen.
  3. Führen Sie eine Schleife 4x aus, die aus Geradeausfahrt und Drehung besteht.
  4. Stellen Sie die gefahrene Strecke auf dem OLED Display dar.
Abb. 4: Fahren Sie im Uhrzeigersinn die Seiten eines Quadrates ab

Lernzielkontrollfragen:

Arbeitsergebnis: fahreQuadrat.ino

Aufgabe 5.5: Nachhaltige Doku

Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (message) in SVN.

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Tutorials

Demos

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