AEP Gruppe C4

Das Informatikpraktikum II fand im SoSe 2014 unter der Leitung von Prof. Schneider statt. Die Gruppe bestand aus Niklas Lingenauber und Kevin Penner.

Praktikumsziele/Projektziele

Die Anforderungen des Informatikpraktikums II waren es, eine mechanische Konstruktion eines autoähnlichen Roboters aus LEGO zu bauen und anhand eines Ultraschallsensors, Gierratensensors und einem NXT Baustein diesen autonom fahren und parken zu lassen. Das Programmieren des Roboters wurde mit MATLAB und Simulink realisiert wobei die Befehle und Funktion der RWTH Toolbox entnommen wurden.

Meilensteine

1. Meilenstein:

• Konstruktion des Fahrzeuges mit folgenden Eigenschaften:
  • Realitätsnah mit einer Antriebs- und Lenkachse
  • Max Radeinschlag 40°
  • Achsenabstand zur Spurweite im Verhältnis 2:1
  • Anbringung des Ultraschallsensors und des Gierratensensors
• Entwicklungsumgebung (MATLAB) einrichten
• Einarbeitung in MATLAB:
  • Batteriestand des NXT Bausteins auslesen und diesen in einem Graphen über der Zeit plotten
• Auseinandersetzen mit den Eigenschaften des Ultraschallsensors
• Einarbeitung in SVN

2. Meilenstein:

• Auseinandersetzen mit dem Gierratensensor
• Geradeausfahrt mit dem Fahrzeug und plotten der Gierrate, Gierwinkel, gefahrenen Strecke und der Geschwindigkeit über der Zeit
• Offsetkalibrierung des Gierratensensors

3. Meilenstein:

• Ultraschallmesswerte plotten
• Parklücken mithilfe des Ultraschallsensors vermessen und erkennen
• Geregeltes Geradeausfahren mithilfe des Gierratensensors

4. Meilenstein:

• Das Einparken mithilfe einer Zustandsmaschine realisieren
• Speichern von Daten in einer Textdatei

Meilensteine der Gruppe C4

5. Meilenstein:

• Einarbeitung in Simulink
• Geradeausfahrt, Parklücke finden und das Einparken mit Simulink realisieren

Hardwarelösungen

Legofahrzeug der Gruppe C4

Für den Antrieb des Fahrzeuges wurde ein Differentialgetriebe gebaut und angebracht, damit bei einer Kurve sich die Räder zwar mit derselben Vortriebskraft, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen.

Differentialgetriebe aus LEGO

Für die Lenkung wurden auf einer Welle Zahnräder angebracht, die auf einer Zahnradschiene laufen und somit den vorderen Teil des Fahrzeuges inklusive der Vorderreifen um ± 40° verschieben können.

Lenkung aus LEGO

Der Ultraschallsensor wurde an der rechten Seite des Fahrzeuges angebracht, da man bei einer Einparksituation die rechte Seite nach Parklücken untersucht. Der Gierratensensor wurde auf der linken Seite angebracht.




Weitere Fahrzeugdaten:

Fahrzeugkennwerte	Wert
Fahrzeuglänge	300 mm
Fahrzeugbreite	170 mm
Spurweite vorn	170 mm
Spurweite hinten	155 mm
Achsabstand	255 mm
Max. Radeinschlagswinkel Links	40°
Max. Radeinschlagswinkel Rechts	40°

Softwarelösungen

Anfangs liest der Ultraschallsensor den Abstand aus und speichert diesen in einen Sollwert und fährt dann los. Sollte der Ultraschallsensor einen größeren Abstand messen (größer als Sollwert + Konstante) wird diese Lücke mithilfe der Berechnung der Motorumdrehungen ausgemessen. Ist die Lücke groß genug (1,5fach größer als Fahrzeug), bleibt das Fahrzeug stehen. Ist dies nicht der Fall, fährt es weiter und wiederholt diesen Vorgang.



Danach folgt das eigentliche Einparken, was mithilfe einer Zustandsmaschine programmiert wurde. Im ersten Zustand schlägt die Lenkung maximal nach rechts ein und das Fahrzeug fährt solange rückwärts, bis der Gierratensensor einen Wert >= 40° misst. Im folgenden Zustand wird die Lenkung maximal nach links gesteuert, so dass sich das Fahrzeug beim Rückwärtsfahren wieder gerade bei 0° aufstellt. Im anschließenden Zustand wird die Lenkung wieder mittig eingestellt und das Fahrzeug fährt ein wenig nach vorne, so dass es vorzugsweise mittig in der Parklücke steht. Am Ende wird dann noch eine Fanfare abgespielt.

Projektgruppe

Projektgruppe C4 (SoSe 2014):

• Niklas Lingenauber (2.Fachsemester MTR)
• Kevin Penner (2.Fachsemester MTR)

Downloads

Anleitung für den Nachbau des Fahrzeuges (.html Datei): Medium:Anleitung_Fahrzeugbau_Gruppe_C4.zip
Passwort zum Entpacken: HSHL

Weblinks

• RWTH Toolbox für Matlab
• LEGO Digital Designer

YouTube Video

Autonomes Einparken - Team C4

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