Lokalisierung und Kartografierung eines mobilen Lego Mindstorms Roboters

Autor: Sebastian Barutta
Betreuer: Prof. Schneider
Art: Praxissemester

Thema

Autonome mobile Roboter müssen sich für beispielsweise Rettungseinsätze in unbekanntem Terrain zurecht finden. Hierzu müssen Sie sich eine Karte erstellen und sich in dieser Karte zurecht finden.

Ziel

Nutzen Sie den bereits aufgebauten EV3-Roboter

Aufgabenstellung

1. Einarbeitung in die Programmierung des Lego Mindstorms EV3 Roboters mit Matlab/Simulink
   1. Ansteuerung des Roboters
   2. Auslesen der Umfeld- und Egosensoren
2. Gestalten Sie verschiedene Labyrinthe (einfach bis schwer) aus Kopierkartons.
3. Kartografierung und Visualisierung des Roboterumfeldes
4. Lokalisierung des Roboters in der Karte
5. Auffinden des Ausgangs aus einem Labyrinth anhand von Gütekriterien (z.B. Dauer, Weglänge, Energieverbrauch)
6. Optimierung des Algorithmus anhand der Gütekriterien
7. Dokumentation nach wissenschaftlichem Stand

Erwartete Funktionen des Roboters

• Verbindung mit dem EV3 herstellen: Stellen Sie eine Verbindung des EV3 mit Matlab her.
• Fahren: Steuern Sie die den Roboter so an, dass er in eine gewünschte Richtung eine gewünschte Strecke fahren kann.
• Messung: Erfassen Sie die Umgebung des Roboters mit einem Sensor und Tragen Sie die Messwerte in einer selbstlarnenden Karten ein.
• Kartografierung: Bauen sie sukzessiv eine digitale Karte der Roboterumgebung auf.
• Lokalisierung: Nutzen Sie die Koppelnavigation aus der differentiellen Odometrie um den Roboter zu lokalisieren. Rekalibrieren Sie diese anhand der selbstlernenden Karte (z.B. über Scan-Matching).
• Ausgang: Finden Sie mit dem Pledge-Algorithmus den Kürzesten Weg aus dem Labyrinth.
• Gütekriterien: Entwickeln Sie Gütekrieterien, um die Lösung zu bewerten. Dieses könnten sein:
  • Gefahrene Strecken
  • Anzahl Messungen
  • Zeit
  • Energieverbrauch

Anforderung

• Wissenschaftliche Vorgehensweise (Projektplan, etc.)
• Wöchentliche Fortschrittsberichte
• Projektvorstellung im Wiki
• ggf. Literaturrecherche mit Citavi

Getting Started

• Nutzen Sie als ersten Ansatz den Pledge-Algorithmus, um aus dem Labyrinth zu finden.
• Nutzen Sie die Matlab Academy, um sich in Matlab Simulink einzuarbeiten.
• Sie benötigen MatlabR2016b oder R2017a.

<! -- == Weblinks ==

Literatur

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Siehe auch

1. Studentische Arbeiten bei Prof. Schneider
2. Anforderungen an eine wissenschaftlich Arbeit

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