Projekt 70b: Bau eines Labyrinths für EV3-Roboter

Ev3 im Labyrinth

Autoren: Hinners Eileen, Klauke Patrick

Betreuer: Prof. Schneider

Einleitung

Im Rahmen des Praktikums der angewandten Elektrotechnik im Modul ingenieurwissenschaftliche Vertiefung II des Masterstudienganges Business and Systems Engineering, soll ein Mindstorm EV3 Roboter durch ein selbst gebautes Labyrinth finden. Ziel des Artikels ist es, nachfolgenden Gruppen eine nachhaltige Dokumentation zum leichteren Einstieg zu hinterlassen.

Aufgabe

Im einfachsten Sinne soll der Roboter den Ausgang aus einem Labyrinth finden.

Das Projekt teilt sich in 3 Schritte auf. Im 1. Schritt (Kartographie) wird der Roboter willkürlich im Labyrinth ausgesetzt, von seiner zufälligen Startposition aus fährt der Roboter solange gerade aus bis er rechts eine Kreuzung vorfindet. Der Roboter biegt rechts ab und folgt weiter diesem Weg bis sich rechts wieder eine Kreuzung vorfindet(Rechte-Hand-Prinzip). Kreuzungen die sich links vom Roboter ergeben merkt er sich und erkundet diese unbekannten Wege nach dem Last in-first out Prinzip( nach dem der Roboter mit der rechten Hand Regel nicht mehr weiterkommt).

Im Zweiten Schritt der Ortung wird der Roboter willkürlich im Labyrinth positioniert. Von dieser Startposition aus folgt der Roboter der rechten Hand Regel, bis seine Position eindeutig innerhalb des Labyrinths bestimmt ist. Nach erfolgreicher Ortung sucht der Roboter wieder seine Startposition auf.

Im 3. und letzten Schritt „Schnellster Weg“ soll der Roboter den schnellsten Weg aus dem Labyrinth finden. Den Weg den der Roboter fahren soll wird durch die „Tiefensuche“ vorher errechnet. Von seiner eingenommen Position aus Schritt 2 aus, fährt der Roboter den schnellsten (kürzesten Weg) hinaus.

Erwartungen an die Projektlösung

• Aufbau und Planung eines flexiblen Labyrinths (z.B. Styrodur)
• Robotervorschlag wurde bereits aufgebaut
• Recherche SLAM
• SLAM Ortung und Navigation via US oder IR Sensor(en)
• Inbetriebnahme mit Matlab/Simulink
• Realisierung der Flucht aus dem Labyrinth durch SLAM.
• Machen Sie spektakuläre Videos, welche die Funktion visualisieren.
• Test und wiss. Dokumentation
• Live Vorführung während der Abschlusspräsentation

Stimmen Sie sich mit Projekt 70a bezüglich Roboterdesign und Labyrinth ab, so dass die Labyrinthteile kompatibel sind.

Schwierigkeitsgrad

Mittel (***)

Literatur

• Monjazeb, A.: Autonomous Robot Navigation Based on Simultaneous Localization and Mapping. Carleton University (Canada), 2008. ISBN 978-049-4368-29-9
• Nüchter, A.: 3D Robotic Mapping: The Simultaneous Localization and Mapping Problem. Heidelberg: Springer, 2009. ISBN 978-354-0898-83-2
• Stachniss, C.: Robot Mapping. Uni Freiburg: Vorlesung, WS 13/14. URL: http://www2.informatik.uni-freiburg.de/~stachnis/. Stand: 01.01.15
• Thrun, S.; u.A.: Probabilistic Robotics. Cambridge: MIT Press, 2005. ISBN 978-026-2201-62-9.
• Thrun, S.; u.A.: FastSLAM: A Scalable Method for the Simultaneous Localization and Mapping Problem in Robotics. New York: Springer, 2007. ISBN 978-354-0463-99-3
• Wang, Z. u.A.: Simultaneous Localization and Mapping: Exactly Sparse Information Filters. Singapore: 2011. ISBN 978-981-4350-31-0

Weblinks

• Martin Berysztak: Self Localization and Mapping mit Lidar- oder Kamera
• Wiki: Simultaneous Localization and Mapping
• CeBIT 2012: Roboter erkundet neues Terrain
• TU-Chemnitz: Kartenerstellung - Umgebungsmodellierung
• TU Dortmund: Simultane Lokalisierung und Kartenerstellung eines autonomen Roboters in einer dynamischen Umgebung bei Anwesenheit von Personen
• TU Dortmund: Simultane Lokalisierung und Kartierung spurgeführter Systeme
• EV3 SLAM
• LEGO MINDSTORMS EV3 Programming Using Simulink
• Obstacle Avoidance using LEGO Mindstorms EV3 and Simulink
• EKF SLAM using LIDAR sensor and Corner Extraction
• ATLAS: SLAM with Lego Mindstorms NXT
• Autonomous Arduino Car Maze Solving with 3 Ultrasonic Sensors
• Maze solving robot Lego Mindstorms

YouTube Video

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