SDE Systementwurf SoSe2025: Geregelte autonome Fahrt: Unterschied zwischen den Versionen
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Test: Messdaten in aktuelle Karte einfügen mit: 'Zeichne_in_Karte.m'. Dafür wurde die aktuelle Karte 'Fahrbahn_Autonome_Systeme.mat' genutzt. | Test: Messdaten in aktuelle Karte einfügen mit: 'Zeichne_in_Karte.m'. Dafür wurde die aktuelle Karte 'Fahrbahn_Autonome_Systeme.mat' genutzt. | ||
Testmessung: 'TopCon_Messung_250506_1129.mat' testweise in die Karte eingefügt. | Testmessung: 'TopCon_Messung_250506_1129.mat' testweise in die Karte eingefügt. | ||
Die Messwerte wurden erfolgreich in die Karte eingezeichnet. Die Position der Messwerte entspricht der realen Position der Testfahrt. | |||
[[Datei:Referenzmessung_Topcon.jpg|thumb|left|450px|Abb. 4: Testfahrt in Karte eingezeichnet]] | [[Datei:Referenzmessung_Topcon.jpg|thumb|left|450px|Abb. 4: Testfahrt in Karte eingezeichnet]] | ||
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Version vom 12. Mai 2025, 10:06 Uhr
| Autoren: | Jan Steffens & Lukas Berkemeier |
| Dozent: | Prof. Dr.-Ing. Schneider |
| Modul | Mechatronik, Systementwicklung (Wahlpflichtprofil „Systems Design Engineering“), Sommersemester |
| Modulbezeichnung: | MTR-B-2-6.11 |
| Modulverantwortung: | Ulrich Schneider |
| Lehrveranstaltung: | Praktikum Systementwurf |
| Sprint 1: | Autonome Fahrbahnvermessung |
| Zeit: | Dienstag, 08:15 - 10:30 Uhr, Selbstlernzeit: TBD |
| Ort: | Labor L3.3-E01-180 (Autonome Systeme) |
Einleitung
Zu Sprint 1 wurde die Fahrbahn vermessen und als digitale Karte gespeichert (vgl. Abb. 1, 2). Die Position des Prismas kann während der Fahrt gemessen und in die Referenzkarte eingezeichnet werden. Aufgabe dieses Sprints ist es auf der Mittelspur gereglt zu fahren, diese zu vermessen und in die Karte zu übertragen.
| Req. | Beschreibung | Priorität |
|---|---|---|
| 1 | Ein AlphaBot muss die Mittellinien der Fahrbahn autonom verfolgen. | 1 |
| 2 | Als Referenzmessystem kommt die Topcon Robotic Total Station zum Einsatz. | 1 |
| 3 | Der AlphaBot kann entweder konstant die Referenzdaten verwenden oder diese als Stützung für die Ausfälle der Linienverfolgung nutzten. | 1 |
| 4 | Die Referenzwerte müssen mit MATLAB® aufgezeichnet werden (x, y, Farbe). | 1 |
| 5 | Fehler in den Messwerten müssen bereinigt werden. | 1 |
| 6 | Die zweidimensionale digitalen Karte muss als MATLAB®-Datei (.mat) bereitgestellt werden. |
1 |
| 7 | Das Vorgehen muss am KANBAN-Board geplant werden. | 1 |
| 8 | Lösungsweg und Lösung muss im Wiki dokumentiert werden. | 1 |
| 9 | Nach Erstellen der digitalen Karte muss die Fahrt des AlphaBot in der Karte eingezeichnet werden. | 1 |
| 9 | Als Vorbereitung für den Sprint 3 muss eine Kamerahaltung für die Pixy2 geplant, designed, gedruckt und getestet werden. | 1 |
Getting Started
- Planung Gantt-Chart
- Besprechung der Planung mit Prof. Schneider, Verabredung von Meilensteinen und der Abschlusspräsentation von Sprint 2
- Übernahme der Arbeitspakete auf dem KANBAN-Board
- Inbetriebnahme der Referenzstation
- Positionsmessung des Fahrzeugs und Schätzung der Roboterpose .
- Eintragen der Roboterpose in der digitalen Karte.
- Verbinden Sie den AlphaBot via Bluetooth mit dem PC.
- Steuern Sie die Antriebsräder vom PC aus via MATLAB an.
- Vergleich der Soll-/Istposition (ggf. mit Prädiktion)
- Geregelte Fahrt basierend auf der Regelabweichung.
- Optional: Inbetriebnahme AlphaBot Linienverfolger für durchgezogene Linie und Stützung währen des Ausfalls der Linie.
- Messung und Speicherung der Mittelspur (Position, Farbe (s/w))
- Bereinigung von Fehlern in der Karte
- Ablage der vollständigen digitalen Karte als
.mat-Datei. - Messung einer Roboterbewegung und Anzeige auf der Karte.
- Test der Anforderungen und Dokumentation
- ggf. Überarbeitung/Verbesserung des Artikels Referenzmessung_mit_der_Topcon_Robotic_Total_Station
- Analyse und Bewertung der Ergebnisse in DIESEM Wiki-Artikel
Benötigte Hardware/Software
Hardware: Computer Bluetooth Dongle (zur Topcon Kommunikation) Bluetooth Dongle (zur Alphabot Ansteuerung) Topcon Messstation Alphabot mti Batterien inkl. Prismahalterung
Software: Matlab - 2024b PAP - Designer
Planung
Die Planung des Sprints Geregelte autonome Fahrt wird mit Hilfe des Kanban-Boards realisiert. Die Anforderungen werden dazu in eine geeignete Reihenfolge strukturiert und in mehrere Arbeitspakete aufgeteilt.
Planung am Kanban-Board
- Positionserfassung mit der Topcon Robotic Total Station
- Inbetriebnahme der Referenzstation
- Schätzung der Roboterpose
- Gegebene Demo zur Messung benutzen
- Test -> Fahrweg in Karte einzeichnen
- Planung der Software AlphaBot ansteuern:
- AlphaBot via Bluetooth mit dem PC verbinden
- AlphaBot vom PC aus via Matlab ansteuern
Planung der Software zur Vermessung der Mittellinie:
- Meilenstein: Liveübertragung der AlphaBot Position
- Test -> Fahrweg in Karte einzeichnen
- Meilenstein: Liveverarbeitung der übertragenen Daten der Topcon Station zur Regelung des AlphaBot
- Sollwert ist die Mittellinie
- Fahrtrichtung der Istposition ermitteln
- Istwert berechnen
- PD-Regelung zum nächstgelegenen Sollwertpunkt
- Meilenstein: Geregelte Ansteuerung des AlphaBot über Bluetooth via MATLAB
- Ziel/Meilenstein: Mittelspur geregelt befahren, diese vermessen und in die Karte übertragen.
- Vermessung der Mittellinie - mit den Daten der IR-Sensoren am Arduino die Mittellinie aufnehmen
- Ablage der vollständigen digitalen Karte als .mat Datei
- Test der Anforderungen
- Fehler in den Messwerten bereinigen
- Lösungsweg und Lösung im Wiki dokumentieren
- Vorbereitung für den Sprint 3
- Kamerahalterung für die Pixy2 Kamera planen, designen, drucken und testen
Durchführung
| Referenzmessung mit Topcon |
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Positionserfassung mit der Topcon Robotic Total Station Benötigte Betriebsmittel: 1. Topcon Robotic Total Station - Koffer 1 - Topcon PS Series Power Station - Robotik Total PS-103A Referenzstation 2. Topcon Robotic Total Station - Koffer 2 - Topcon RC-5 Remote Controlle - Prisma 3. AlphaBot mit Prismahalterung 4. Batterien des AlphaBot 5. Bluetooth dongle (Verbindung mit der Topcon Station)
1. MATLAB® 2024b 2. Arduino IDE 2.3.4
Schritt 1: Montage der Prismahalterung am AlphaBot Schritt 2: Festschrauben des Topcon Prismas am Gewinde der Prismahalterung Schritt 3: Inbetriebnahme der Topcon Messeinheit nach Anleitung: https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Referenzmessung_mit_der_Topcon_Robotic_Total_Station Schritt 4: Topcon Messeinheit auf Gewünschte Position stellen und nach digitaler oder analoger Libelle ausrichten, sodass der Kreis bzw. die Luftblase exakt in der Mitte ist. In unserem Fall wurde die Messeinheit in der Mitte der Schleife Aufgestellt. Position zum Punkt A - X: -2,68; Y: 4,23 . Position zum Punkt B - X: 2,58 Y: 2,17 Schritt 5: Das Prisma, ebenfalls nach Anleitung aus Schritt 3, Tracken Schritt 6: Messdatenaufzeichnung mit D:\SVN\SDE_Praktikum_Trunk\_Semesterordner\SS2025\Sprint_2\m-files\trackePrisma.m Test: Messdaten in aktuelle Karte einfügen mit: 'Zeichne_in_Karte.m'. Dafür wurde die aktuelle Karte 'Fahrbahn_Autonome_Systeme.mat' genutzt. Testmessung: 'TopCon_Messung_250506_1129.mat' testweise in die Karte eingefügt.  |
Kontrolle
| Referenzmessung mit Topcon |
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Test: Messdaten in aktuelle Karte einfügen mit: 'Zeichne_in_Karte.m'. Dafür wurde die aktuelle Karte 'Fahrbahn_Autonome_Systeme.mat' genutzt. Testmessung: 'TopCon_Messung_250506_1129.mat' testweise in die Karte eingefügt. Die Messwerte wurden erfolgreich in die Karte eingezeichnet. Die Position der Messwerte entspricht der realen Position der Testfahrt. 
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Dokumentation
Nachfolgende Studenten müssen alles nachvollziehen können alle Details aufschreiben -> auf bestehende Artikel verweisen, vollständige Stückliste auf alle Ergebnisse verweisen
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