AEP Gruppe B2 - SoSe18

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Vorderansicht des Roboters

Die Aufgabe im Infopraktikum 2 bestand darin ein Fahrzeug zu Konstruieren und zu programmieren, bis der Roboter automatisch in eine parklücke einparken kann.

Dazu musste zunächst ein Fahrzeug mit Hilfe von Lego- Mindstorm Komponenten konstruiert werden. Dabei wurde darauf geachtet die Konstruktion möglichst real Getreu zu bauen. Deshalb verfügt Fahrzeug über eine lenkbare Vorderachse, die durch Zahnräder verbunden wurde. Zudem verfügt die Antriebsachse, die die Hinterachse ist über ein Differrenzielgetriebe. Zudem besitzt der PKW über einem Ultraschallsensor, sowie einem Gierratensensor. Durch das Differential ist der Wendekreis sehr kleineren und sich die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können.

Vorstellung der Gruppe und Kompetenzbereich

Lukas Kriete:

Programmierung, Konstruktion, Wiki- Artikel

Moritz Oberg:  

Programmierung, Konstruktion, Lego Digital Designer

Jendrik Terharen::   

Programmierung, Konstruktion

Hardware

Ansicht von rechts des Roboters

Ansicht von links des Roboters

Die erste Aufgabe bestand darin ein Fahrzeug zu konstruieren. Da

Lego NXT Brick

Der NXT- Brick ist das "Gehirn" von dem Fahrzeug. Bei ihm werden alle Sensoren und Motoren angeschlossen.

Aktuatoren

Das Fahrzeug ist mit zwei Motoren ausgestattet. Dererste Motot ist für die Fahrt nach vorne und hinten verantwortlich. Der zweite Motot dient zur Lenkung.

Sensoren

• Der Gyrosensor ist ein Beschleunigungs- oder Lagesensor zu Ermittlung der aktuellen Lage des Fahrzeugs
• Der Ultraschallsensor erfasst den Abstand zu einem Objekt. Dadurch kann eine passenden Parklücke für das Fahrzeug gefunden werden

Abmessung des Roboters

Parameter	Wert
Fahrzeuglänge	235 mm
Fahrzeugbreite	170 mm
Spurweite (vorn)	130 mm
Spurweite (hinten)	125 mm
Achsabstand	180 mm
Max. Radeinschlagswinkel Linkseinschlag in Deg	180 mm
Max. Radeinschlagswinkel Rechtseinschlag in Deg	180 mm

Software

Als Software, um den Parkalgorithmus zu programmieren, wurde die Toolbox der RWTH Aachen in MATLAB genutzt. Dieses Programm ermöglicht es, Algorithmen zu entwickeln, die sowohl mit spezifischen Befehlen für den Lego-Rechner, als auch mit bekannten Kontrollstrukturen wie „for“- oder „while“-Schleifen aus Programmiersprachen wie C++ arbeiten. Im Vergleich zu den klassischen NXT Programmen, ist hier eine theoretisch unbegrenzte Programmgröße möglich. Des Weiteren bietet Matlab (Toolbox der RWTH Aachen) bereits implementierte komplexe numerische Funktionen und Algorithmen an, wie z.B. eine Routine für das Kalibrieren und Initialisieren des Gyroskops. Die erforderlichen Toolboxen und Bibliotheken lassen sich ganz einfach in der Programmierumgebung integrieren und nutzen. Hilfreich sind dabei auch die gut dokumentierten Befehlsbeschreibungen, die sich per Rechtsklick öffnen lassen, sowie die detailliert erläuterten Erklärungen und Beispiele, die sich auf der Internetseite der Firma Mathworks oder der RWTH Aachen finden lassen. In den letzten beiden Terminen wurde die Programmier-Software geändert. Anstatt dem dateiorientierten, modularen Aufbau des Codes in MATLAB wurde nun das Simulationswerkzeug Simulink verwendet. Simulink ist eine Toolbox aus der Umgebung Matlab, die ein Editierfenster als Oberfläche bietet. Dort können sogenannte Funktionsblöcke per Drag and Drop eingefügt werden und logisch untereinander verbunden werden. Der Vorteil liegt darin, dass Simulink speziell konzipiert und daher gut geeignet ist für die Simulation dynamischer Systeme. Das Aussehen der programmierten Gesamtsysteme ähnelt den, aus der Systemtechnik bekannten, Blockschaltbildern, die zur Veranschaulichung von technischen Zusammenhängen verwendet werden. Da eine ergebnisreiche Realisierung mit Simulink aus Gründen der geringen Zeitfenster nicht mehr möglich war, entschieden wir unser Programm weiterhin mit Matlab zu gestalten. So konnten wir einige Verbesserungen umsetzen und den Algorithmus so zuverlässiger arbeiten lassen.

Einparkkonzept als Programm-Ablauf-Plan

Die Lücke finden

Gerade ausfahren

autonomes Einparken Abschnitt 1

autonomes Einparken Abschnitt 2