AlphaBot: Gesteuerte Geradeausfahrt

Abb. 1: FTF Fahrstrecke

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

Inhalt

• Autonome Mobile Roboter müssen zur Erfüllung von Aufgaben im Raum navigieren. Der einfachste Weg ist über Odometrie. In dieser Lektion fahren wir feste Figuren im Raum ab.

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

• Ihren Roboter eine vorgegebene Strecke geradeaus fahren lassen.
• Bei Objekten im Fahrschlauch eine Notbremsung durchführen.
• Messwerte in einer Textdatei speichern.
• Messwerte mit MATLAB^® analysieren.

Vorbereitung

• Schauen Sie Ihre Ergebnisse der Programier-Challenge I an, kopieren Sie diese in den Ordner Termin_06.
• Optimieren Sie die Kopie bis alles lauffähig ist.

Versuchsdurchführung

Aufgabe 6.1: Geradeausfahrt von Feld A zu Feld B

Sie haben den Auftrag bekommen ein Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) zu entwickeln. Nutzen Sie den AlphaBot um die Funktion Ihrer Programmierung nachzuweisen.

1. Das FTF muss exakt 1,5 m kontinuierlich vorwärts geradeaus von Feld A zu Feld B fahren (a=1,5 m, b=0 m, c=0 m, vgl. Abb. 1).
2. Das FTF muss langsam anfahren, so dass erst nach 20 cm die Maximalgeschwindigkeit erreicht wird und 20 cm vor dem Ziel verzögern.
3. Die Messwerte Zeitstempel in s und die gefahrene Strecke des linken und rechten Rades müssen in der ASCII-Datei Geradeausfahrt.txt gespeichert werden.

Arbeitsergebnis: FTF.ino

Aufgabe 6.2: Analyse der Streckendaten

In MATLAB^® muss aus der Strecke die Geschwindigkeit und Beschleunigung des AMR berechnet und als Plot (1x3) untereinander Strecke in m, Geschwindigkeit in $\frac{m}{s}$ und Beschleunigung in $\frac{m}{s^2}$ über der Zeit in s dargestellt werden.

Was fällt Ihnen auf?

Arbeitsergebnisse: Geradeausfahrt.txt, zeigeRoboterPose.m

Aufgabe 6.3: Geregelte Geradeausfahrt

Nutzen Sie die Erkenntnisse, um geregelt geradeaus zu fahren. Vergleichen Sie hierzu die gefahrene Strecke beider Räder. Ist diese gleichgroß, fährt der AlphaBot eine Gerade. Verändern Sie adaptiv die Motorgeschwindigkeit abhängig von der Streckenabweichung.

Aufgabe 6.4: Hinderniserkennung

Ein Hindernis erscheint plötzlich in Ihrem Fahrschlauch. Sie reagieren mit einer Notbremsung, um den Unfall zu vermeiden. Verlässt das Hindernis die Fahrbahn, kann die geplante Fahrt weitergehen.

1. Nutzen Sie fahreZumStartpunkt.ino aus Übungsaufgabe 6.1.
2. Stoppen Sie, falls weniger als 20 cm vor Ihnen ein Hindernise auftaucht/steht (Notbremse).
3. Fahren Sie weiter, sobald das Hindernis entfernt wurde.
4. Fehlbremsungen müssen durch geeignete Signalfilterung (z. B. Tiefpassfilter) vermieden werden.

Arbeitsergebnis: Notbremsassistent.ino

Tipps  Drehen Sie den Ultraschall auf 90 ° (in Fahrrichtung geradeaus). Wird ein Hindernis detektiert wird die Fahrt umgehend pausiert. Speichern Sie den Zustand. Wird ein Hindernis entfernt wird die Fahrt wieder weitergeführt. Beispiel: Die Fahrstrecke beträgt 1 m geradeaus. Zum Zeitpunkt der Notbremsung wurden bereits 50 cm gefahren. Ist das Hindernis entfernt, fahren Sie 50 cm weiter.

Arbeitsergebnis: FTF_mit_Hinderniserkennung.ino

Aufgabe 6.5: Nachhaltige Doku

• 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

Demos

• E01_MotorenTest
• E15_RadInkrementalgeberFahrt
• E22_OLED_Display
• E33_Unterfunktion

Literatur

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