Das Informatikpraktikum II findet im zweiten Semester im Studiengang Mechatronik statt. Aufgabe ist die Konstruktion eines autonom spurführenden Fahrzeugs auf Basis des Lego Mindstorms NXT. Es soll die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Matlab und NXC vertiefen und ausbauen.

Projektziele

Einarbeitung in die Programmiersprachen Matlab und NXC
realitätsnahe Fahrzeugkonstruktion
Erarbeitung von Grundkenntnissen der Regelungs- und Filtertechnik
Grundlagen der Signalverarbeitung
Organisations- und Projektmanagement

Projektteam

Stefan Schauerte
- Projektleitung
- Programmierung in NXC
- Herstellung des Videomaterials
Paul Klages
- Konstruktion des Fahrzeugs
- Programmierung in NXC
Matthias Voß
- Programmierung in Matlab
- Dokumentation
- Verfassung des Wiki-Beitrags

Meilensteinplanung

Mechanischer Aufbau

Für einen realitätsnahen Aufbau haben wir einen Achs- zu Radabstand von 2:1 gewählt. Die Kamera ist mithilfe eines Schneckengetriebes höhenverstellbar jedoch selbsthemmend installiert. Der maximale Lenkeinschlagswinkel sollte 40° nicht überschreiten. Die Lenkung wurde mit einem Zahnradgetriebe stark untersetzt um sie möglichst genau anzusteuern können. Das Lenkungsspiel wurde durch den stabilen mechanischen Aufbau auf ein Minimum reduziert um mögliche Fehler zu vermeiden. Damit das Fahrzeug seine Wendigkeit behält wurde ein Hinterachsausgleichsgetriebe entwickelt. Zusätzlich minimiert dieses Differentialgetriebe den Reifen- und Materialverschleiß während der Querregelung. Der konstruktionsbedingte niedrige Schwerpunkt des Fahrzeuges sorgt für ein optimales Kurvenfahrverhalten.

Fahrzeugkenndaten
- Fahrzeuglänge: 252mm
- Fahrzeugbreite: 149mm
- Spurbreite vorne/hinten: 122mm
- Achsabstand: 194mm
- maximaler Lenkeinschlagswinkel: +/- 35°

Programmierung

Zur Auswertung der digitalen Signale und der Kamerabilder wurde der NXT-Baustein mit Matlab in Verbindung mit der RWTH Aachen Toolbox programmiert. Damit das Fahrzeug im späteren Verlauf nicht an den Computer gebunden ist, werden die erarbeiteten Erkenntnisse in NXC (Bricx CC) umgesetzt.

Zu Beginn des Multitaskingprogrammes wird die NXTCam auf Position gefahren. Anschließend werden die Tasks Längs- und Querregelung parallel aufgerufen. In der Querregelung wird die Position der Fahrspur mithilfe der Kamera ausgewertet. Der PD-Regler sorgt für ein stetiges und sanftes korrigieren des Lenkeinschlages. Die Längsregelung ist für die Geschwindigkeitsoptimierung zuständig.

Programmablaufplan

Verwendete Programme

YouTube Video

Autonome Spurführung - Team A6

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ASF Gruppe A6

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