AlphaBot: Programmier-Challenge II SoSe23

Abb. 1: Programmier-Challenge II

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul II
Lehrveranstaltung: Mechatronik, Informatikpraktikum 2, 2. Semester, Sommersemester

Bearbeitungsdauer: 60 Minuten

Inhalt

Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Zwischenprüfung. 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 6-10. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die AlphaBot-Demos.

Vorbereitung

Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-10: Der AlphaBot muss autonom eigenständig die erste passende Parklücke finden und darin einparken.

Anforderungen

Req.	Beschreibung	Priorität
1	Das Fahrzeug soll auf einer geraden Straße - fahrend auf der rechten Straßenseite - eine passende Parklücke finden und in diese berührungslos und möglichst schnell einparken.	1
2	Das Fahrzeug fährt an den rechts stehenden Hindernissen auf der Suche nach einer ausreichend langen Parklücke entlang.	1
3	Beim Einparken dürfen keine Hindernisse berührt werden.	1
4	Sobald das Parkmanöver beendet ist, muss das Fahrzeug parallel zur Fahrbahn und innerhalb der Parklücke stehen.	1
5	Es ist eine max. Winkelabweichung von 5 Grad erlaubt.	1
6	Der Abstand zum vorderen und hinteren Hindernis muss jeweils mindestens 10mm betragen.	1
7	Das Einparkmanöver muss innerhalb von 30 Sekunden abgeschlossen sein.	1

Durchführung

Aufgabe 11.1

In diesem Praktikumstermin soll Ihr AlphaBot autonom einparken. Erstellen Sie als Vorbereitung ein Zustandsdiagramm für die Funktion Parken() mit yEd. Planen Sie eine Zustandsmaschine, die zwischen den Zuständen

• Zustand 1: Parklücke suchen,
• Zustand 2: Rechtseinschlag (rückwärts),
• Zustand 3: Linkseinschlag (rückwärts) und
• Zustand 4: Geradeaus (Korrekturzug)

unterscheiden kann. Welche Transitionen führen zu den Zustandsübergängen?

Legen Sie das Programm als Funktionsrümpfe an.

Arbeitsergebnis: ZustandsdiagrammAutonomesParken.graphml

Arbeitsergebnisse: AutonomesParken.pap, AutonomesParken.ino

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Aufgabe 11.2

Schreiben Sie das Programm AutonomesParken.ino. Folgende Funktionsanforderungen sollten erfüllt werden:

1. Erstellen Sie eine Zustandsmaschine, die zwischen den folgenden 4 Zuständen unterscheiden kann.
   1. Zustand: Parklücke suchen,
   2. Zustand: Rechtseinschlag,
   3. Zustand: Linkseinschlag und
   4. Zustand: Geradeaus (Korrekturzug)
2. Fahren Sie konstant ohne Unterbrechung zügig rückwärts.
3. Verwenden Sie Ihr Programm sucheParkluecke.ino im Zustand 1.
4. Programmieren Sie Zustand 2: Rechtseinschlag. Schlagen Sie voll rechts ein und fahren Sie rückwärts bis das Fahrzeug 40° zur Lücke steht.
5. Programmieren Sie Zustand 3: Linkseinschlag. Schlagen Sie voll links ein, bis das Fahrzeug gerade (0 °) in der Lücke steht.
6. Programmieren Sie Zustand 4: Geradeaus. Fahren Sie gerade vorwärts, bis Sie mittig in der Parklücke stehen.
7. Schalten Sie alle Motoren aus.

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Aufgabe 11.3

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

Req.	Beschreibung	Priorität
1	Das Fahrzeug soll auf einer geraden Straße - fahrend auf der rechten Straßenseite - eine passende Parklücke finden und in diese berührungslos und möglichst schnell einparken.	1
2	Das Fahrzeug fährt an den rechts stehenden Hindernissen auf der Suche nach einer ausreichend langen Parklücke entlang.	1
3	Beim Einparken dürfen keine Hindernisse berührt werden.	1
4	Sobald das Parkmanöver beendet ist, muss das Fahrzeug parallel zur Fahrbahn und innerhalb der Parklücke stehen.	1
5	Es ist eine max. Winkelabweichung von 5 Grad erlaubt.	1
6	Der Abstand zum vorderen und hinteren Hindernis muss jeweils mindestens 10mm betragen.	1
7	Das Einparkmanöver muss innerhalb von 30 Sekunden abgeschlossen sein.	1

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Aufgabe 11.4

• 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.

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

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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.

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