Praktikum SDE: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Kategorie:Projekte]]
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[[Datei:Fahrzeug.jpg|thumb|rigth|550px|Abb. 1: Das Autonome Fahrzeug]]
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Labor: [[Labor Autonome Systeme|Autonome Systeme]]
'''Leitung:''' Prof. Mirek Göbel, [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
'''Module:''' Studienschwerpunkt II, III: Systems Design Engineering II, III<br>
'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, 6.-7. Semester<br>
'''Labor:''' [[Labor Autonome Systeme|Autonome Systeme]]


[[Vorbereitung WS 20/21]]
<!-- [[Vorbereitung WS 20/21]] -->


Das ''Praktikum SDE'' findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik / Schwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. <br> Es soll die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) vertiefen und ausbauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des [https://wiki.ifr.ing.tu-bs.de/carolocup/news CaroloCups] orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.<br>


= '''Einleitung''' =
Wie bereist erwähnt soll dieses Praktikum einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.<br>
Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Der Wettbewerb selbst unterteilt sich in 3 Bereiche ''Rundkurs ohne Hindernisse'', ''Rundkurs mit Hindernissen'' und ''Einparken''.


= '''Die Teams''' =
In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Link:


*[[SDE-Team 2012/13]]
== Einleitung ==
Das ''Praktikum SDE'' findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik/Studienschwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. Ziel ist es die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) praktisch zu vertiefen und auszubauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des [https://wiki.ifr.ing.tu-bs.de/carolocup/news CaroloCups] orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.


*[[SDE-Team 2013/14]]
Dieses Praktikum gibt einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.


*[[SDE-Team 2016/17]]
Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Die Aufgaben unterteilen sich in 3 Bereiche
# Rundkurs ohne Hindernisse,
# Rundkurs mit Hindernissen und
# Einparken.


*[[SDE-Team 2018/19]]
== Die Teams ==
 
In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Link:<br>
*[[SDE-Team 2019/20]]
'''[[SDE-Team 2024/25]]'''
 
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
*[[SDE-Team 2020/21]]
| <strong>Teams der Vorjahre&thinsp;</strong>
 
*[[SDE-Team 2021/22]]
 
*[[SDE-Team 2022/23]]
<!-- <gallery>
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2011/12]]
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2012/13]]
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2013/14]]
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2016/17]]
Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2017/18]]
</gallery>
-->
 
= '''Allgemeines''' =
Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den allgemeinen Anforderungen an das Fahrzeug, sowohl Software- als auch Hardwareseitig. Gleichfalls werden hier auch sämtliche Schnittstellen zwischen der Hardware und Software beschrieben und erklärt.
== [[Anforderungen]] ==
Die ''Anforderungen'' welche an das Fahrzeug gestellt werden, können in diesem Abschnitt leichter aufgeschlüsselt nachgelesen werden. Grundlage hierfür ist das Regelwerk des Carolo Cups.
 
*[https://wiki.ifr.ing.tu-bs.de/carolocup/regelwerk Link zum Regelwerk]
* Die Informationen der Auftaktveranstaltung des Sommersemesters finden Sie [https://prezi.com/wfidezimuyj1/?token=fbca02c6c913e453bdc06ac7c7ed635e27954e07f07339aa8dfc48b7c96c0a97&utm_campaign=share&utm_medium=copy hier].
* Die Informationen der Auftaktveranstaltung des Wintersemesters finden Sie [https://prezi.com/hkdsmo7npjvd/sde_mtr7_kick-off/?utm_campaign=share&token=ad7597ea73a676e83abf019925f2a658951546c33e546ba2a291bf2620cad6bf&utm_medium=copy hier].
* Alle Anforderungen finden Sie im [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Anforderungsmanagement/Lastenheft/Lastenheft_Autonomes_Fahrzeug.docx Lastenheft].
* Beachten Sie die [[Anforderungen an die Projekttools AF]].
* Beachten Sie die [[Anforderungen an die Meilensteinpräsentationen]].
* Beachten Sie die Anforderungen für den Umgang mit [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN| SVN]].
 
== [[Systemarchitektur]] ==
Im Artikel ''Systemarchitektur'' ist der grundlegende Aufbau der Hard- und Software beschrieben.
 
== [[Fahrzeughardware]] ==
Im Bereich der ''Fahrzeughardware'' geht es um die grundlegenden Merkmale des Fahrzeuges, vom Chassie bis zum Infrarotsensor wird hier alles aufgelistet und die genaue Positionierung erläutert. Genauso finden sich hier Anleitungen zur Bedienung des Fahrzeuges wieder.
=== 1. Wagen ===
 
[[Hard_und_Software_von_dSPACE | Hard und Software von dSPACE ]]
 
==== 1.Wagen mit Adapterplatine AMR2021 bis 2022 ====
[[Analyse und Fehlersuche WS20/21]]
 
==== 1. Wagen mit Adapterplatine AMR_2022 ab 2022 ====
[[AMR_2022 | AMR 2022 Adapterplatine für den 1. Wagen]]
 
[[Analyse_und_Fehlersuche_WS22/23 | Analyse und Fehlersuche WS22/23]]
 
=== 2. Wagen ===
[[AMR_2013 | AMR 2013 Adapterplatine für den 2. Wagen]]
 
== [[Fahrzeugsoftware]] ==
Neben der Hardware gibt es noch den Bereich ''Software''. In diesem werden sämtliche Abläufe und Strukturen erläutert. Genauso kann man hier die einzelnen Funktionsparameter nachlesen und weitere Informationen über die Funktionen erlangen.
 
= '''Projekte''' =
Im folgenden Abschnitt werden die einzelnen Teilprojekte des Praktikums SDE näher erläutert. Die Teilprojekte werden in Kleingruppen erledigt. Ziel ist die Simulation der späteren Berufswelt, indem die Studenten das Arbeiten als Projektteam lernen. Hierbei geht es neben den fachlichen Komponenten auch um das Erlenen der Kommunikationsmittel innerhalb eines Teams und die Wichtigkeit der effektiven Kommunikation.
== Module ==
 
Im folgenden Abschnitt werden die 5 Hauptbereiche aufgeführt. Hinter den jeweiligen Links lassen sich detaillierte Anleitungen finden, wie die Module funktionieren und welche Logik dahinter steckt.
=== [[BSF - Bahn- und Spurführung]] ===
=== [[AEP - Autonomes Einparken]] ===
=== [[AuF - Antrieb und Fernbedienung]] ===
=== [[OSE - Objekt - und Spurerkennung]] ===
=== [[Kom - Kommunikation]] ===
 
== [[SDEP_Spezialthemen|Spezialthemen]] ==
Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den Spezialthemen, welche zum gelingen des Fahrzeuges benötigt werden. Sie lassen sich jedoch keinem Modul zuordnen und werden daher hier aufgelistet. Teilweise gibt es Überschneidungen mit Modulen, jedoch sind diese Themen nicht unbedingt dem Modul zuordbar: </br>
<div class="mw-collapsible mw-collapsed ">
{| class="wikitable"
|-
|-
| [[Bildverarbeitung mit Raspberry Pi und Webcam]]
| [[SDE-Team 2023/24]]
| [[CAN-Kommunikation mit Arduino]]
|-
|-
| [[Filterung Fernbedienung]]
| [[SDE-Team 2022/23]]
| [[Geschwindigkeitsermittlung]]
|-
|-
| [[Gyrosensor (LPR510AL)]]
| [[SDE-Team 2021/22]]
| [[Lichtsteuerung]]
|-
|-
| [[Offset-Kompensation Gyro Sensor]]
| [[SDE-Team 2020/21]]
| [[Von Matlab zu C Code ]]
|-
|-
| [[Abstandssensorik]]
| [[SDE-Team 2019/20]]
| [[Testmanagement]]
|-
|-
| [[Kalman-Filter zur Bestimmung von Position und Geschwindigkeit]]
| [[SDE-Team 2018/19]]
| [[Kalman-Filter zur Bestimmung der Geschwindigkeit aus den LIDAR-Daten]]
|-
|-
| [[Wartung und Instandhaltung der Akkus]]
| [[SDE-Team 2016/17]]
| [[Test der Fahrbahnerkennung]]
|-
|-
| [[Kamerabildtransformation in Vogelperpektive]]
| [[SDE-Team 2013/14]]
| [[Lageregelung beim Einparken]]
|-
|-
| [[uC Powerpanel]]
| [[SDE-Team 2012/13]]
|
|}
|}
</div>
= '''How to''' =


In diesem Abschnitt sollen Tutorials und "How to"-Anleitungen eingetragen werden. Sinn und Zweck ist es, späteren Kommilitonen den Einstieg und das Arbeiten am und mit dem Fahrzeug zu erleichtern. Die Hilfestellungen sind jeweils danach sortiert, ob sie am Fahrzeug (Hardware) oder mit der Software zu tun haben. Gerne dürfen weitere Tutorials hier im entsprechenden Themengebiet eingefügt werden.
== Übersicht ==
=== Dokumentation ===
* [[AF: Analyse und Fehlersuche|Analyse und Fehlersuche]]
* [[AF: Anleitungen|Anleitungen]]
* [[Anforderungen]]
* [[Datenblätter]]
* [[AF: Literatur|Literatur]]
* [[SDEP_Spezialthemen|Spezialthemen]]
* [[Software Versionsverwaltung mit SVN]]
* [[MTR_SDE_Praktikum_SVN_Struktur|SVN Ablagestruktur]]
* [[Systemarchitektur]]


== Arbeiten mit den Projektdaten ==
=== Hardware ===
[[Software Versionsverwaltung mit SVN]]
* [[Fahrzeughardware|Fahrzeughardware - Wagen 1]]
* [[Fahrzeughardware - Wagen 2]]
* [[Hard_und_Software_von_dSPACE | Hard- und Software von dSPACE ]]
* [[AMR_2022 | AMR 2022 Adapterplatine für den 1. Wagen (alt) und für die Wagen WEIß und SCHWARZ]]
* [[AMR_2013 | AMR 2013 Adapterplatine für den 2. Wagen (alt Kameradummy nicht in Verwendung)]]
* [[Powerpanel-Platine | Powerpanel-Platine 2023]]
* [[Powerpanel-Platine | Powerpanel-Platine 2023 mit Modifikation für die Wagen WEIß und SCHWARZ]]


[[MTR_SDE_Praktikum_SVN_Struktur|SVN Ablagestruktur]]
=== Software ===
 
* [[Fahrzeugsoftware]]
== Arbeiten am Fahrzeug ==
{|style="width: 100%"
! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Thema
! style="text-align:center;background-color:#c0c0c0;width:60%"  |Zusammenfassung
|-
|''[[Fahrzeughardware#Fahrzeug_hoch-.2Frunterfahren | An- und Ausschalten des Fahrzeuges]]'':||Erklärt, wie man das Fahrzeug in Betrieb nimmt und welche Schritte nötig sind, um das Fahrzeug wieder ausschalten zu können..||
|-
|''[[Akku_Aufladen| Fahrzeug aufladen]]'':||Anleitung zum Laden der Fahrzeug Akkus||
|-
|''[[Akkus ins Auto einsetzen| Akkus ins Auto einsetzen]]'':|| Anleitungen zur Montage der Akkus im Fahrzeug||
|-
|''[[UltraVNC | Verbindung zum Fahrzeug über UltraVNC]]'':||Anleitung zur Verbindung des Fahrzeugs mit einem PC über UltraVNC||
|-
|''[[MATLAB Lic aktualisieren]]'':||Hinweis zur jährliche Aktualisierung der MATLAB Lic auf dem Fahrzeug||
|}
 
== Arbeiten an der Software ==
{|style="width: 100%"
! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Software
! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Thema
! style="text-align:center;background-color:#c0c0c0;width:60%"  |Zusammenfassung
|-
|'''Simulink'''||''[[Starten der Online-Simulation]]'':||Erklärt, wie man die Online-Simulation am PC und auf dem Fahrzeug starten kann und auf was man dabei achten sollte.||
|-
| ||''[[Starten der Offline-Simulation]]'':||Erklärt, wie man die Offline-Simulation startet und welche Besonderheiten diese aufweist. ||
|-
| ||''[[Updaten von Bibliotheken]]'':||Wie updatet man die Bibliotheken für die Modelle korrekt und was haben die einzelnen Stati zu bedeuten.||
|-
| ||''[[Ändern von Bibliotheken]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Änderung an der Software machen möchte? Wie kann ich die Änderung so umsetzen, dass das Modell weiterhin korrekt funktioniert?||
|-
| ||''[[Signal hinzufügen]]'':||Was muss ich tun, wenn ich neuen Parameter in der Software anlegen möchte? Wie kann ich diesen auf den Bus geben, sodass das diesen in ControlDesk wiederfinde?||
|-
| ||''[[Tutorial - Bussysteme in Matlab]]'':||Wie bearbeite ich die Bussysteme des autonomen Fahrzeugs in MatLab||
|-
| ||''[[Fehlermeldungen]]'':||Lösungswege für potentiell wiederkehrende Fehlermeldungen||
|-
|'''ControlDesk'''||''[[Übersichtsseite dSPACE ControlDesk]]'':||Dient der Verschaffung eines Überblickes, um den Start mit ControlDesk zu vereinfachen und Fehler zu lösen.||
|-
| ||''[[Aktualisieren der Variablen]]'':||Erklärt, wie man die aktuelle Variablendefinition aus MatLab in ControlDesk lädt, um diese anschließend zu benutzen.||
|-
| ||''[[Durchführen von Messungen]]'' und ''[[Messungen mit dSPACE ControlDesk]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Messung durchgeführt möchte?||
|-
| ||''[[Exportieren von Messungen]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Messung durchgeführt habe und diese mit MatLab auswerten möchte?||
|-
|'''Subversion'''||''[[MTR SDE Praktikum SVN Struktur]]'':||Wo finde ich was im SVN?||
|-
| ||''[[Software Versionsverwaltung mit SVN]]'':||Anleitung für die Verwendung von SVN||
|}


<!-- Dieser Abschnitt ist unnötig, da diese Datenblätter ohne Probleme im SVN zu finden sind.
=== Module ===
=''' [[Datenblätter]]''' =
Die folgenden Module stehen in dieser Reihenfolge im Haupt-Simulinkmodell:
Hier lassen sich alle Datenblätter nachlesen, welche in diesem Projekt benötigt werden. Die Dokumente sind jeweils nach ihren Themen sortiert.
* [[SEN - Sensoren online]]
-->
* [[SAB - Signal-Aufbereitung]]
<!-- Dieser Abschnitt ist unnötig, da diese veraltet ist und nicht Fortgeführt wurde.
* [[BSF - Bahn- und Spurführung]]
=''' [[Optimierung]]''' =
* [[AEP - Autonomes Einparken]]
In diesem Abschnitt sollen Optimierungsvorschläge und Lösungen dargestellt werden. Hiermit soll auch für folgende Teams eine nachhaltige Verbesserung statt finden!
* [[FAMO - Fahrtmodus]]
-->


=''' Weiterführende Literatur''' =
Diese Module werden auf dem PC (als exe) gerechnet:
#[[Hardware]]
* [[Kom - Kommunikation]]
#:Literatur zu Themen wie: Wie steuer ich einen Servo-Motor an? Wie realisiere ich ein Bussystem?
* [[OSE - Objekt - und Spurerkennung]]
#[[Logik]]
#:Literatur zu Themen wie: Wie erkenn ich eine Spur? Algorithmen zur Objekterkennung etc.
#[[Sonstiges]]
#:Literatur zu Themen die nicht unter Hardware oder Logik fallen.


=''' Weiterführende Links''' =
== Weiterführende Links ==
*[[Wiki-Artikel_schreiben | Tipps zum Schreiben eines Wiki-Artikels]]
*[[Wiki-Artikel_schreiben | Tipps zum Schreiben eines Wiki-Artikels]]
*[[ArduMower:_Simulation_der_Kinematik_eines_Fahrzeugs_mit_drei_R%C3%A4dern|Beispiel-Artikel von Prof. Göbel]]
*[[ArduMower:_Simulation_der_Kinematik_eines_Fahrzeugs_mit_drei_R%C3%A4dern|Beispiel-Artikel von Prof. Göbel]]

Aktuelle Version vom 3. April 2024, 14:50 Uhr

Abb. 1: Das Autonome Fahrzeug

Leitung: Prof. Mirek Göbel, Prof. Dr.-Ing. Schneider
Module: Studienschwerpunkt II, III: Systems Design Engineering II, III
Lehrveranstaltung: Mechatronik, 6.-7. Semester
Labor: Autonome Systeme



Einleitung

Das Praktikum SDE findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik/Studienschwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. Ziel ist es die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) praktisch zu vertiefen und auszubauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des CaroloCups orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.

Dieses Praktikum gibt einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.

Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Die Aufgaben unterteilen sich in 3 Bereiche

  1. Rundkurs ohne Hindernisse,
  2. Rundkurs mit Hindernissen und
  3. Einparken.

Die Teams

In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Link:

SDE-Team 2024/25

Übersicht

Dokumentation

Hardware

Software

Module

Die folgenden Module stehen in dieser Reihenfolge im Haupt-Simulinkmodell:

Diese Module werden auf dem PC (als exe) gerechnet:

Weiterführende Links

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