Autonomes Fahren im Maßstab 1:10

Autor: Christian Sievers
Betreuer: Prof. Schneider
Art: Projekt

Quelle: TU-Braunschweig

Thema

Autonomes Fahren ist ein wichtiges Ziel auf der Agenda der Automotive OEMs für die kommenden Jahre. Für das Praktikum SDE ist ein Mikrocontroller-gesteuertes Fahrzeug im Maßstab 1:10 zu entwickeln.

Ziel

Entwickeln Sie autonomes Modellfahrzeug, welches in der Zukunft im Praktikum SDE im Studiengang Mechatronik eingesetzt werden kann.

Umfang

Die Praktika habe laut Modulhandbuch folgenden Umfang

• Systementwurf Workload: 108h (45h Präsenz + 63h Selbststudium)
• Systemintegration Workload: 150h (60h Präsenz + 90h Selbststudium)

Der Umfang entspricht 258h. Bei einer 40 Stunden Woche entspricht dies ca. 7 Wochen.

Aufgabenstellung

Systementwurf

1. Projektplanung und Zeit-Management*
2. Entwickeln Sie konsequent nach dem V-Modell.
3. Aufstellung der Anforderungen (Lastenheft)*
   1. Raspberry Pi für die LiDAR und Videoverarbeitung
   2. Optional Berücksichtigung von 3D-ToF-Sensorik
   3. Arduino zur Auswertung einfacher Sensorik und Ansteuerung der Aktoren
   4. Längs- und Querregleregler
   5. WLAN Kommunikation mit einem Diagnose-PC
   6. Display ansteuern
4. Umsetzung der Anforderungen in ein Pflichtenheft*
5. Planung der Hardware*
6. Konstruktion und 3D-Druck des mechanischen Aufbaus des Fahrzeugs*
7. QV-Antrag und Beschaffung der Bauteile

Systemimplementierung

1. Modellbasierte Programmierung mit Simulink aufbauend auf der bestehenden Online/Offline-Software*
2. Inbetrieb des Systems*
3. Test der Anforderungen entsprechend der Methoden der Vorlesung Reliability Engineering (statische und dynamische Code-Tests, Modul- und Systemtests)
4. Testdokumentation*
5. Dokumentation nach wissenschaftlichem Stand*

* Diese Meilensteine müssen mit Prof. Schneider in einem persönlichen Gespräch abgestimmt und dokumentiert werden.

Anforderung

• Wissenschaftliche Vorgehensweise (Requirements, Projektplan, etc.)
• Wöchentliche Fortschrittsberichte
• Regelmeeting
• Projektvorstellung im Wiki
• ggf. Literaturrecherche mit Citavi
• Softwareentwicklung nach HSHL Standard, tägliche Datensicherung in SVN

Getting Started

• Nutzen Sie die Matlab Academy, um sich in Matlab Simulink einzuarbeiten.
• Studieren Sie das Carolo Cup Regelwerk zur Erstellung der Anforderungen.
• Erstellen Sie ein Lastenheft.
• Für die Entwicklung steht ein Bausatz "SunFounder Raspberry Pi Smart Video Car Kit V2.0" zur Verfügung.
• Lastenheft und Projektdaten der Vorgängen in SVN

Projektplanung und Zeit-Management

Meilensteine A-Muster

Projektplanung und Zeit-Management erstellt

Plandatum: 21.02.2019 Aktuelles Zieldatum: 21.02.2019 Meilenstein erreicht: 21.02.2019

Erstellung Lastenheft

Plandatum: 07.03.2019 Aktuelles Zieldatum: 07.03.2019 Meilenstein erreicht: 07.03.2019

Erstellung Pflichtenheft

Plandatum: 18.04.2019 Aktuelles Zieldatum: 03.05.2019 Meilenstein erreicht: 03.05.2019

Freigabe Lastenheft und Pflichtenheft

Plandatum: 31.05.2019 Aktuelles Zieldatum: 31.05.2019 Meilenstein erreicht: 28.05.2019

Erstellung Testplan

Plandatum: 18.04.2019 Aktuelles Zieldatum: 31.05.2019 Meilenstein erreicht: -

Konstruktion und mechanischer Aufbau

Plandatum: 02.05.2019 Aktuelles Zieldatum: 06.05.2019 Meilenstein erreicht: 06.05.2019

Software flashen

Plandatum: 16.05.2019 Aktuelles Zieldatum: 31.05.2019 Meilenstein erreicht: 28.05.2019

1. Fahrt

Plandatum: 21.05.2019 Aktuelles Zieldatum: 31.05.2019 Meilenstein erreicht: 28.05.2019

Testplan abgearbeitet

Plandatum: 04.06.2019 Aktuelles Zieldatum: 04.06.2019 Meilenstein erreicht: -

Präsentation

Plandatum: 11.06.2019 Aktuelles Zieldatum: 28.06.2019 Meilenstein erreicht: -

Dokumentation finalisiert

Plandatum: 02.07.2019 Aktuelles Zieldatum: 02.07.2019 Meilenstein erreicht: -

Beschaffung

Zur Inbetriebnahme sind folgende Komponenten beschafft worden:

Bausatz Sunfounder Smart Video Car Kit V2.0

Der Bausatz wurde zu Beginn des Projekts bereits durch Prof. Schneider zur Verfügung gestellt.

Link zum Onlineshop von Sunfounder

Batterien

Industriezelle, Li-Ion, 18650, 3,7 V, 3200 mAh, Button Top

Preis (08.06.2019) 15,59 €

Benötigt werden 2 Stück für das Fahrzeug. Beschafft wurden 4 Stück.

Link zum Shop von Reichelt

Batterie Ladegerät

XTAR D2 :: AC Ladegerät, 2 A, 2 slot

Das Ladegerät ist geeignet für diverse Modellbauakkus, unter anderem auch für die verwendeten 18650 LiPo.

Preis (08.06.2019) 14,20 €

Link zum Shop von Reichelt

Batterie Lagerbeutel

brandschutzbeutel-fuer-li-polymer-akkus-lipo-guard

Wichtig! Von LiPo Akkus geht bei Defekt immer eine Brand- und Explosionsgefahr aus!

Die Akkus immer bei Nichtverwendung im Lagerbeutel aufbewahren.

Akkus ohne Lagerbeutel nicht unbeaufsichtigt lassen, nicht Wärmequellen und mechanischer Belastung aussetzen.

Link zum Shop von Reichelt

Komponenten

Grundplatten

Servos

Motoren

Platinen

TB6612_Motor_driver

PCA9685_PWM_Driver.JPG

Robot_hats.JPG

Räder

Kamera

Weblinks

• Carolo Cup Homepage
• Carolo-Cup 2018: Kleine Autos ganz groß
• SunFounder Raspberry Pi Smart Video Car Kit V2.0
• Zukunftsrauschen: Mobilität in Meschede

Siehe auch

1. Studentische Arbeiten bei Prof. Schneider
2. Anforderungen an eine wissenschaftlich Arbeit
3. Programmierrichtlinien für Matlab
4. SVN Repositorium

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