AlphaBot: Autonomes Einparken: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 22. Mai 2023, 12:39 Uhr

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

Inhalt

Lernziele

Nach Durchführung dieser Lektion können Sie

mit yED eine Zustandsmaschine planen.
eine Zustandsmaschine programmieren.
funktional programmieren und Funktionen zu einem großen Projekt zusammenf¨ugen.
Quelltext debuggen und optimieren.
Messdaten speichern und via MATLAB^® auswerten und visualisieren.
autonom einen AlphaBot einparken.

Vorbereitung/Hausaufgabe

In diesem Praktikumstermin soll Ihr AlphaBot autonom einparken. Erstellen Sie als Vorbereitung ein Zustandsdiagramm für die Funktion Parken() mit yEd. Planen Sie eine Zustandsmaschine, die zwischen den Zuständen

Zustand 1: Parklücke suchen,
Zustand 2: Rechtseinschlag (rückwärts),
Zustand 3: Linkseinschlag (rückwärts) und
Zustand 4: Geradeaus (Korrekturzug)

unterscheiden kann. Welche Transitionen führen zu den Zustandsübergängen?

Legen Sie das Programm als Funktionsrümpfe an.

Arbeitsergebnis: ZustandsdiagrammAutonomesParken.graphml

Arbeitsergebnisse: AutonomesParken.pap, AutonomesParken.ino

Versuchsdurchführung

In diesem Termin lassen wir den AlphaBot autonom einparken.

Aufgabe 10.1: Parken

Schreiben Sie das Programm AutonomesParken.ino. Folgende Funktionsanforderungen sollten erfüllt werden:

Erstellen Sie eine Zustandsmaschine, die zwischen den folgenden 4 Zuständen unterscheiden kann.
1. Zustand: Parklücke suchen,
2. Zustand: Rechtseinschlag,
3. Zustand: Linkseinschlag und
4. Zustand: Geradeaus (Korrekturzug)
Fahren Sie konstant ohne Unterbrechung zügig rückwärts.
Verwenden Sie Ihr Programm sucheParkluecke.ino im Zustand 1.
Programmieren Sie Zustand 2: Rechtseinschlag. Schlagen Sie voll rechts ein und fahren Sie rückwärts bis das Fahrzeug 40° zur Lücke steht.
Programmieren Sie Zustand 3: Linkseinschlag. Schlagen Sie voll links ein, bis das Fahrzeug gerade (0 °) in der Lücke steht.
Programmieren Sie Zustand 4: Geradeaus. Fahren Sie gerade vorwärts, bis Sie mittig in der Parklücke stehen.
Schalten Sie alle Motoren aus.

Anforderungen:

Realisieren Sie die Zustandsmaschine mit der Mehrfachverzweigung switch..case.
Ermitteln Sie die Roboterpose aus den unterschiedlichen Radumdrehungen (Differenzielle Odometrie).
Nutzen Sie den Ultraschallsensor um Mittig in der Parklücke zu stehen.

Arbeitsergebnisse: AutonomesParken.ino

Aufgabe 10.2: 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

Tutorials

Demos

Literatur

→ Termine 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
→ zurück zum Hauptartikel: Informatik Praktikum 2

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 == Lernziele==
 Nach Durchführung dieser Lektion können Sie
-*
+* mit yED eine Zustandsmaschine planen.
+* eine Zustandsmaschine programmieren.
+* funktional programmieren und Funktionen zu einem großen Projekt zusammenf¨ugen.
+* Quelltext debuggen und optimieren.
+* Messdaten speichern und via MATLAB<sup>®</sup> auswerten und visualisieren.
+* autonom einen AlphaBot einparken.
 == Vorbereitung/Hausaufgabe ==
-In diesem Praktikum soll Ihr AlphaBot autonom einparken. Als Algorithmus dient der in der
+In diesem Praktikumstermin soll Ihr AlphaBot autonom einparken. Erstellen Sie als Vorbereitung ein [https://de.wikipedia.org/wiki/Endlicher_Automat Zustandsdiagramm] für die Funktion <code>Parken()</code> mit [https://www.yworks.com/products/yed yEd].
-Fahrschule vermittelte Ablauf (siehe Abb. 1). Planen Sie hierzu den Algorithmus als PAP (PAP-Designer). Gehen Sie in den nachfolgenden
+Planen Sie eine Zustandsmaschine, die zwischen den Zuständen
-Phasen vor:
+* Zustand 1: Parklücke suchen,
-# Vermessen Sie die Parklücke mit Ultraschall und bestimmen Sie die Länge mit dem Inkrementalgeber.
+* Zustand 2: Rechtseinschlag (rückwärts),
-# Wenn die Lücke dem 1,5-fachen der Fahrzeuglänge entspricht, halten Sie an, um optimal einparken zu können.
+* Zustand 3: Linkseinschlag (rückwärts) und
-# Voller Rechtseinschlag
+* Zustand 4: Geradeaus (Korrekturzug)
-# Rückwärtsfahrt
+unterscheiden kann. Welche Transitionen führen zu den Zustandsübergängen?
-# Steht das Auto 45° in der Parklücke Volleinschlag links.
-# Gerade lenken
+Legen Sie das Programm als Funktionsrümpfe an.
-#Korrekturzug
+Arbeitsergebnis: ZustandsdiagrammAutonomesParken.graphml
+'''Arbeitsergebnisse:''' <code>AutonomesParken.pap, AutonomesParken.ino</code>
 == Versuchsdurchführung ==
-=== Aufgabe 5.1: Lichtschranke ===
+In diesem Termin lassen wir den AlphaBot autonom einparken.
+=== Aufgabe 10.1: Parken ===
+Schreiben Sie das Programm <code>AutonomesParken.ino</code>. Folgende Funktionsanforderungen sollten erfüllt werden:
+# Erstellen Sie eine Zustandsmaschine, die zwischen den folgenden 4 Zuständen unterscheiden kann.
+## Zustand: Parklücke suchen,
+## Zustand: Rechtseinschlag,
+## Zustand: Linkseinschlag und
+## Zustand: Geradeaus (Korrekturzug)
+# Fahren Sie konstant ohne Unterbrechung zügig rückwärts.
+# Verwenden Sie Ihr Programm <code>sucheParkluecke.ino</code> im Zustand 1.
+# Programmieren Sie Zustand 2: Rechtseinschlag. Schlagen Sie voll rechts ein und fahren Sie rückwärts bis das Fahrzeug 40° zur Lücke steht.
+# Programmieren Sie Zustand 3: Linkseinschlag. Schlagen Sie voll links ein, bis das Fahrzeug gerade (0&thinsp;°) in der Lücke steht.
+# Programmieren Sie Zustand 4: Geradeaus. Fahren Sie gerade vorwärts, bis Sie mittig in der Parklücke stehen.
+# Schalten Sie alle Motoren aus.
+'''Anforderungen:'''
+* Realisieren Sie die Zustandsmaschine mit der Mehrfachverzweigung <code>switch..case</code>.
+* Ermitteln Sie die Roboterpose aus den unterschiedlichen Radumdrehungen (Differenzielle Odometrie).
+* Nutzen Sie den Ultraschallsensor um Mittig in der Parklücke zu stehen.
+'''Arbeitsergebnisse:''' <code>AutonomesParken.ino</code>
+=== Aufgabe 10.2: Nachhaltige Doku ===
+* Sichern Sie alle Ergebnisse mit beschreibendem Text (<code>message</code>) in SVN.
+* Halten Sie die Regeln für den [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN|Umgang mit SVN]] ein.
+* Halten Sie die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie für C]] und die [[Medium:Programmierrichtlinien_für_Matlab.pdf|Programmierrichtlinien für MATLAB<sup>®</sup>]] ein.
+* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für MATLAB]], [[Header Beispiel für C]]).
+* Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
+'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
 == Tutorials ==