AEP Gruppe C2

Vorwort

AEP - autonomes Einparken, war ein Projekt des zweiten Informatikpraktikums im Studiengang Mechatronik (Sommersemester 2014) an der Hochschule Hamm-Lippstadt. Für die besondere Unterstützung und Leitung des Projekts bedanken wir uns an den Prof. Ulrich Schneider.

Projektgruppe C2

Christo Tsibadze
Martin Vo
Benedikt Röper

Praktikumsziele

Die praktische Vertiefung von Informatikkenntnissen speziell in:
- NXC
- Matlab
- Simulink
- Stateflow
Vertiefung von Kenntnissen in prinzipiellen Aufbau von Mechtronischen Systemmen,
so wie das Erwerben der Grundkenntnisse in Mess-, Regelungs- und Digitaltechnik
- Lego Mindstorms NXT
last but not least:
- Das Lösen von komplexen mechatronischen Aufgaben im Team!

Projekt-Vorgaben

Der Aufbau des Roboters:

Der Fahrzeugaufbau sollte sich an der Realität orientieren, somit über eine angetriebene sowie eine lenkende Achse verfügen.
Die Konstruktion sollte mit Hilfe des Lego Mindstorms NXT mit folgendem Inhalt realisiert werden:
- einem programmierbaren NXT-Stein (NXT-Brick)
- Sensoren:
  - Ultraschallsensor, für die Abstandsmessung zwischen sich und einem Objekt mit dem Messbereich 6 cm bis 255 cm, cm-genau.
  - Gierratensensor, für die Messung der Winkeländerung pro Zeit
  - Rotationssensor (eingebaut im Servomotor) mit 1° Genauigkeit
- Aktuatoren:
  - drei Sensormotoren
- Verbindungskabeln
- diverse Lego-Bauteile
Maximaler Radeinschlagswinkel sollte 40° betragen.
Achsabstand (Toleranz ±10%) sollte doppelt so groß sein wie die Spurweite (Toleranz ±5%).
Differenzialgetriebe auf Hinterachse

Software Anforderungen:

Bei der Softwareumsetzung mit Matlab, sollten die Befehle aus der RWTH Toolbox zur Hilfe genommen werden.
Implementierung eines Reglers, mit dessen Hilfe der Roboter geradeaus fahren kann und gegebenfalls die Kursabweichungen korrigiert
Implementierung und Steuerung von vorhandenen Sensoren und Aktoren mit Matlab für diverse Aufgaben
Als Software-Versionsverwaltung sollten wir SVN benutzen

Prüfung

Unter Verwendung von Hard- und Software sollte der Auto-Roboter autonom geradeaus fahren und Parkplatz auf die rechte Seite suchen und einschließlich parken.

Umsetzung - Meilensteine

Wir wurden mit folgenden Aufgaben im laufe des Semesters auf die Prüfung (autonomes Einparken) gut vorbereitet:
1.Praktikumstermin

Roboter mit Lego Mindstorms unter Berücksichtigung von den Vorgaben konstruieren
Implementierung des Gyrosensors
kurze Einarbeitung in Matlab und NXC
Ultraschallsensor seitlich anbringen
Differenzialgetriebe für die Wendigkeit (Tipp)

--> Meilenstein 1 - Funktionstüchtiges Fahrzeug
2.Praktikumstermin

Firmware update des Bricks
Motortreiber von RWTH Toolbox auf den Bricks laden
USB-Verbindung mit Matlab aufbauen
Messwerte der Batterie und des US-Sensors auslesen und plotten
Mit den SVN Standartfunktionen vertraut machen

--> Meilenstein 2 - Verbindung mit Software und Hardware hergestellt, und mit den ersten Funktionen von Matlab und SVN vertraut gemacht

Umsetzung - Hardware

Für bessere Wendigkeit haben wir das Differenzialgetriebe auf hintere Achse verbaut. Der erste Servomotor dient für die vorwärts- und rückwärts Bewegungen mit der Hinterachse. Zweites Servomotor für die Lenkung mit der Vorderachse. Den Gierratensensor haben wir oben links angebracht in Fahrtrichtung und den Ultraschallsensor oben in Fahrtrichtung rechts damit der Roboter rechts nach Parkplatz suchen kann. Das NXT-Stein (Brick) wurde ergonomisch verbaut, somit alle Anschlüsse und Bedienelemente frei und leicht zugänglich sind. Außerdem wurde vorne ein Hilfs-Lenkungsrad angebracht damit man auch manuell per Hand die Lenkung gegebenfalls anfangs ausrichten kann.
Die Zusammengefassten Fahrzeugparameter können Sie in folgender Tabelle ablesen.

Fahrzeugparameter	Wert
Fahrzeuglänge	262 mm
Fahrzeugbreite	165 mm
Spurweite vorn	160 mm
Spurweite hinten	154 mm
Achsabstand	190 mm
Max. Radeinschlagswinkel Links	40° (Tol. -5°)
Max. Radeinschlagswinkel Rechts	40° (Tol. -5°)

3D-Modelierung mit Lego Digital Designer Bei 3D-Modellierung mit Hilfe von Lego Digital Designer waren die bereits fertige 3D-Einzelteile sehr hilfreich und zeitsparend. Nach kurze Einarbeitung funktioniert die Modellierung fast problemlos. Einige Probleme gab es bei den Einzelteilen die nicht waagerecht oder senkrecht eingebaut wurden. Die meisten Bauteile die verdreht eingebaut werden sollten, konnten einfach mit der Software nicht richtig platziert werden. Diese Bauteile haben wir in der Bauanleitung extra erwähnt.

Umsetzung - Software

Downloads

Zum herunterladen des Videos drücken Sie bitte auf "Datei:Video.zip" und anschließend auf "Video.zip". Zum entpacken brauchen Sie einen Programm zum ZIP-Dateien entpacken und anschließend ein Programm zum abspielen von mp4-Dateien.

Datei:Video.zip

Bauanleitung zum nachbauen des Fahrzeugs (als PDF)

Datei:Bauanleitung.pdf

Hier können Sie den Roboter in 3D herunterladen. Sie wurde mit Hilfe von Lego Digital Designer erstellt. Damit Sie diese Datei öffnen können, benötigen Sie eine ZIP-Software (7-zip Download) und den Lego Digital Designer

Datei:3D robo lxf.zip

Feedback zum Artikel

--Ulrich Schneider (Diskussion) 08:31, 19. Jun. 2014 (CEST)

Wirkt noch unvollständig.

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