Praxissemester Projektteam WS2021: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 6. April 2023, 14:10 Uhr

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. M. Göbel; Prof. Dr.-Ing. U. Schneider

Teilnehmer:

Arfat Kamal; Fawad Murad; Sefa Hasan Demiröz; Jonas Gerken; Armel Talovic

Einleitung

Autor: Armel Talovic

Im Wintersemester 21/22 beschäftigte sich das Team mit dem autonomen Fahren des Alphabots. Das Team bestand aus Fawad Murad, Jonas Gerken, Arfat Kamal, Armel Talovic und Sefa Hasan Demiröz. In diesem Praxissemester soll das Fundament gelegt werden für nachkommende Studierende, um ein besseren Einstieg in die grundlegende Thematik zu ermöglichen. Aus diesem Grund wurde diese Wikipedia Seite erstellt. Das Praxissemester fand an der Hochschule Hamm-Lippstadt am Standort Lippstadt statt. Materialien wie den Alphabot, Pc, Raspberry Pi oder einen Lidar Sensor wurden von der Hochschule zur Verfügung gestellt.

Die konkrete Aufgabenstellung für das Team war es den Alphabot so zu modifizieren, dass er selbständig Hindernisse erkennen kann und diese umfährt, um von A nach B zu kommen. Dabei war es wichtig, dass man den Alphabot mittels dem Roboter Operating System 2 ansteuert.

Um dieses Ziel zu erreichen haben wir versucht die große Aufgabe in mehrere kleinere Aufgaben zu unterteilen. Die Hauptsächlichen Aufgaben lagen in der Einarbeitung mit dem Roboter Operating Systems 2 und dem Simulationsprogramm Webots mittels Tutorials, Modellierung des Alphabots in Solidworks, Simulation des Modells in Webots und Programmieren der Codes.

Team

Projektplanung

Übersicht

Dokumentation

Demo

Software

Weiterführende Links

→ zurück zum Hauptartikel: Robotik und autonome Systeme

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-[[Kategorie:Robotik]]
 [[Kategorie:Autonome Systeme]]
 [[Datei:AlphaBot.png|thumb|rigth|550px|Abb. 1: AlphaBot von Waveshare]]
 '''Betreuer:'''
-[[Benutzer:Prof._Mirek_Göbel| Prof. Dr.-Ing. M. Göbel]]; [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. U. Schneider]]; [[Benutzer:Gerrit_Wurth| B.Eng. G. Wurth]]
+[[Benutzer:Prof._Mirek_Göbel| Prof. Dr.-Ing. M. Göbel]]; [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. U. Schneider]]
 '''Teilnehmer:'''
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 [[Benutzer:Arfat_Kamal| Arfat Kamal]]; [[Benutzer:Fawad_Murad| Fawad Murad]]; [[Benutzer:Sefa-Hasan_Demiröz| Sefa Hasan Demiröz]]; [[Benutzer:Jonas_Gerken| Jonas Gerken]]; [[Benutzer:Armel_Talovic | Armel Talovic ]]
+== Einleitung ==
+Autor: Armel Talovic
+Im Wintersemester 21/22 beschäftigte sich das Team mit dem autonomen Fahren des Alphabots. Das Team bestand aus Fawad Murad, Jonas Gerken, Arfat Kamal, Armel Talovic und Sefa Hasan Demiröz. In diesem Praxissemester soll das Fundament gelegt werden für nachkommende Studierende, um ein besseren Einstieg in die grundlegende Thematik zu ermöglichen. Aus diesem Grund wurde diese Wikipedia Seite erstellt. Das Praxissemester fand an der Hochschule Hamm-Lippstadt am Standort Lippstadt statt. Materialien wie den Alphabot, Pc, Raspberry Pi oder einen Lidar Sensor wurden von der Hochschule zur Verfügung gestellt.
-== Robot Operating System ==
+Die konkrete Aufgabenstellung für das Team war es den Alphabot so zu modifizieren, dass er selbständig Hindernisse erkennen kann und diese umfährt, um von A nach B zu kommen. Dabei war es wichtig, dass man den Alphabot mittels dem Roboter Operating System 2 ansteuert.
-Das Roboter Operating System 2 gibt Entwicklern die Möglichkeit Roboteranwendungen zu erstellen, indem es Bibliotheken und Werkzeuge anbietet , die bei der Softwareenwticklung benötigt werden.
-Durch das Roboter Operating System können Entwickler Codes wiederverwenden, die bisher zur Verfügüng gestellt worden sind.
-Folgendes Tutorial hilft bei der Einarbeitung von dem Roboter Operting System 2 [https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials.html]
-<br clear = all>
+Um dieses Ziel zu erreichen haben wir versucht die große Aufgabe in mehrere kleinere Aufgaben zu unterteilen. Die Hauptsächlichen Aufgaben lagen in der Einarbeitung mit dem Roboter Operating Systems 2 und dem Simulationsprogramm Webots mittels Tutorials, Modellierung des Alphabots in Solidworks, Simulation des Modells in Webots und Programmieren der Codes.
-== Ubuntu ==
-Auf den Laborrechnern im Regelungstechniklabor ist neben Windows 10 zusätzlich Ubuntu 20.04 installiert. Die Computer starten automatisch das Windows Betriebssystem. Zum Starten von Ubuntu muss zu Beginn des Boot-Prozesses die F12 Taste gedrückt werden. Dadurch wird das Startmenü geöffnet. In dem Startmenü kann mit den Pfeiltasten eine Startoption ausgewählt werden. Im bereich Legacy Boot stehen zwei Festplatten zur Verfügung. Auf der 240GB SSD ist das Windows Betriebssystem installiert und auf der 1000GB HDD befindet sich eine Partition mit Ubuntu. Nach auswahl der HDD mit Enter bestätigen und das Ubuntu Betriebssystem wird geladen. Das Passwort unter Ubuntu ist bei allen Laborrechnern Hshl2021
+[[Datei:3D-Modell_in_Webots.png|left|mini|500px|Abb.2 3-D Modell in Webots <nowiki></nowiki>]]
-=== Ubuntu Server und Raspberry Pi3 ===
+  <br clear=all>
-Für die Installation von Ubuntu Server 20.04.3 LTS auf einem Raspberry Pi3 Bitte diese [https://ubuntu.com/tutorials/how-to-install-ubuntu-on-your-raspberry-pi#1-overview Anleitung] verwenden.
-=== Installation von ROS 2 auf dem Raspberry Pi3 ===
+== [[AlphaBot_Projektteam_WS2021|Team]] ==
-Für die Installation von ROS 2 Foxy auf einem Raspberry Pi3 Bitte diese [http://docs.ros.org/en/foxy/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html Anleitung] verwenden. Bitte darauf achten, dass auf dem Raspberry Pi3 nur begrenzte Resourcen zur Verfügung stehen. Daher wird hier nicht die "Desktop Install", sondern die "ROS-Base Install (Bare Bones)" verwendet.
-<br clear = all>
+== [[AlphaBot_Projektplanung_WS2021|Projektplanung]] ==
-== Webots ==
-Webots ist ein Simulationsprogramm, welches von uns genutzt wird, um unsere programmierten Codes zu veranschaulichen und gegebenenfalls zu verbessern oder zu korrigieren. In Webots hat man eine große Anzahl von Sensoren, Motoren oder generell Gegenständen mit denen man die Simulation aufbauen kann. Folgendes Tutorial dient zur Einarbeitung [http://www.cyberbotics.com/doc/guide/tutorials].
+[[Datei:ProjectPlan_AlphaBot.png|1200px|Gantt-Chart]]
+<br clear=all>
-== Installation von dem Roboter Operating System 2 ==
+== Übersicht ==
+=== Dokumentation ===
+* [[AlphaBot_ROS2_System| Systembeschreibung]]
+* [[Robot Operating System 2|Robot Operating System 2 (ROS2)]]
+* [[Webots|Webots]]
+* [[3D_Modellierung_eines_AlphaBot|3D-Modellierung eines AlphaBot]]
+* [[AlphaBot|AlphaBot]]
+* [[Integration of Raspberry Pi with Alphabot|Integration of Raspberry Pi with Alphabot]]
+* [[Modellsimulation_in_Webots_und_Simulationen_mit_ROS2|Modellsimulation in Webots und Simulationen mit ROS2]]
-<br clear = all>
+=== Demo ===
-== Roboter Operating System 2 Tutorials ==
+=== Software ===
+== Weiterführende Links ==
+*[[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:_Kartierung_in_Matlab/Simulink|Beispiel-Artikel von Prof. Schneider]]
+*[[Studentische_Arbeiten_bei_Prof._Schneider|Studentische Arbeiten bei Prof. Schneider]]
+*[[Anforderungen_an_eine_wissenschaftlich_Arbeit| Anforderungen an eine wissenschaftlich Arbeit]]
-<br clear = all>
-== Webots Tutorials ==
+----
+→ zurück zum Hauptartikel: [[Robotik_und_autonome_Systeme|Robotik und autonome Systeme]]
-<br clear = all>
-== 3-D Model in Solidworks ==
-''Autor''= Sefa Hasan Demiröz
-<br clear = all>
-== Model Simulation in Webots ==
-<br clear = all>
-== Alphabot , Raspberry Pi / Arduino und andere Komponenten ==
-<br clear = all>
-== Microcontroller coding mit der Integration von Ros 2 ==
-<br clear = all>
-'''Autor:''' [[Benutzer:Jonas_Gerken| Jonas Gerken]]
-Um den Microcontroller anzusteuern wurde er über SSH verbunden, um gleichzeitig weiter im normalen Ubuntu OS weiterarbeiten kann.
-=== Raspberry Pi mit SSH(Secure Shell) verbinden ===
-SSH wird verwendet, um den Raspberry Pi ohne eine HDMI-Verbindung zu nutzen zukönnen.
-Secure Shell oder SSH bezeichnet ein kryptographisches Netzwerkprotokoll für den sicheren Betrieb von Netzwerkdiensten über ungesicherte Netzwerke. Häufig wird es verwendet, um lokal eine entfernte Kommandozeile verfügbar zu machen, d. h., auf einer lokalen Konsole werden die Ausgaben der entfernten Konsole ausgegeben, und die lokalen Tastatureingaben werden an den entfernten Rechner gesendet.
-So kann später in diesem Fall der Roboter über eine Ethernet oder Wifi-Verbindung gesteuert werden.
-Um SSH zu aktivieren muss auf der SD-Karte im boot-Verzeichnis eine lehre Text-Datei mit dem Namen "ssh" erstellt werden. (Abb. 1)
-Um die Dateiendung .txt zu entfernen muss im Windows-Explorer unter dem Reiter Ansicht ein Haken bei Dateinamenserweiterungen Gesetz werden.
-So wird die Dateiendung bei einer Umbennung angezeigt und es kann die .txt Endung entfernt werden.
-Für die SSH-Verbindung wird die IP-Adresse des Raspberry Pi's benötigt.
-Dafür muss er mit einem HDMI Kabel an einen Bildschirm angeschlossen werden.
-Nach der Anmeldung auf dem Raspberry Pi, kann die IP-Adresse abgelesen werden. Abb. 2)
-   [[Datei:StartBild_Ubuntu_Server.png|left|mini|300px|Abb 2: Beispiel <nowiki>IP-Adresse</nowiki>]]
-   <br clear=all>
-Für die Verbindung über Ethernet muss nur der RPi und der PC mit einem Lan-Kabel verbunden werden. Damit beides im gleichen Netzwerk ist wird ein Switch zwischengeschaltet.
-Jetzt kann die SSH-Verbindung mit dem Befehl "ssh username@IP-Adresse" hergestellt werden.
-Danach wird nach dem RPi Passwort gefragt.
-Die SSH Verbindung wurde hergestellt.
-Für die Wifi-Verbindung muss die Netzwerkkonfiguration geöffnet werden: "sudo nano /etc/netplan/50-cloud-init.yaml"
-Der Datei Inhalt ist in Abb. 4 abgebildet.
-   [[Datei:Ethernet.png|left|mini|500px|Abb 4: Beispiel <nowiki>Ethernet-Konfiguration</nowiki>]]
-   <br clear=all>
-Hier werden dann die benötigte Wifi-Konfiguration wie in Abb. 4 zusehen ist hinzugefügt.
-   [[Datei:Wifi-Konfiguration.png|left|mini|200px|Abb 4: Beispiel <nowiki>Wifi-Konfiguration</nowiki>]]
-   <br clear=all>
-Der Netzwerk-Name und das Passwort müssen entsprechend Umbenannt werden.
-Bei der Wifi-Verbindung über SSH wird es sich um eine andere IP-Adresse handel, wie bei der Ethernet-Verbindung.
-=== ROS2 Code auf RPi===
-Da es die Bibliothek wiringPi, welche für die Ansteuerung der GPIO Pins über CPP nicht mehr unterstützt wird, haben wir uns für die Python Bibliothek "RPi.GPIO" entschieden.
-# Installieren der Bibliothek um die GPIO-Pins anzusteuern
-#* dieser Befehl muss zur Installation in einem Terminal unter Ubuntu eingegeben werden: "pip install RPi.GPIO".
-Um zunächst mit der Programmierung zu beginnen wurde ein Ros2 Workspace mit einem source Ordner erstellt.
- mkdir ros_ws/src
-In diesem Ordner wurde dann das ros2 Package mit den benötigten Bibliotheksverlinkungen erstellt.
- ros2 pkg create --build-type ament_python packagename(z.B. sensor_test) --dependencies rclpy std_msgs
-In dem Verzeichnis /ros_ws/src/packagename/packagename werden nun die Datei "slave_sonar.py" erstellt.
- nano slave_sonar.py
-Zuerst werden die Python Bibliotheken importiert
-Dazu gehören die Ros2 Bibliothek rclpy und rclpy.node, von den Standart massages String und Float64 und von Python time.
-=== Testing ===
-== Projekt Hanning ==
-<br clear = all>
-== Ros 2 Navigation ==
-<br clear = all>
-== Installation von Ros 2 auf den Raspberry Pi ==
-<br clear = all>
-== Matlab ==