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Von Sven Engel Und Marcus Kriegbaum Anwendung der Prozessdatenverarbeitung Im Wintersemester 2008 - FH Wiesbaden -. ASURO Projekt. Gliederung. Was ist der ASURO? Hardware und Zusammenbau Verwendete Software Entwickelte Funktionen Probleme während der Entwicklung Fazit.
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Von Sven Engel Und Marcus Kriegbaum Anwendung der Prozessdatenverarbeitung Im Wintersemester 2008 - FH Wiesbaden - ASURO Projekt
Gliederung • Was ist der ASURO? • Hardware und Zusammenbau • Verwendete Software • Entwickelte Funktionen • Probleme während der Entwicklung • Fazit
Was ist der ASURO? • Steht für Another Small and Unique Robot from Oberpfaffenhofen • Entwickelt vom Institut für Robotik und Mechatronik am DLR
Hardware - Gliederung • Einige Bauelemente • Verwendete Werkzeuge • Sensoren • Aufgetretene Probleme
Hardware - Bauelemente • Platine • Transistoren • Widerstände • ICs • Fototransistoren • Und vieles mehr
Hardware - Werkzeuge Zange Lötzinn Lötkolben Dritte Hand Schlüssel ôô Entlötlitze Seitenschneider ASURO-Platine Elektro-Pinzette
Hardware – Sensoren #1 • Fototransistoren vorne
Hardware – Sensoren #2 • Fototransistoren vorne
Hardware – Sensoren #3 • Taster vorne
Hardware – Sensoren #4 • Fototransistoren hinten
Hardware - aufgetretene Probleme • Transistor vertauscht • Produktionsfehler des Rads • Problem des USB-Adapters
Software – Tools • Programmers Notepad und FlashTool • Hyperterminal
Funktion - Linienverfolgung • Die Sensoren liefern unabhängig 0 – 1023 0 = Dunkel – 1023 = Hell • Der Asuro wird zu Beginn auf seinen Untergrund initialisiert • Mehr-Punkt-Regler regelt in den möglichen Zuständen die Motoren
Funktion - Linienverfolgung • Zustand: „Beide Sensoren auf der Linie“Aktion: Beide Motoren gleichmäßig ansteuern
Funktion - Linienverfolgung • Zustand: „Ein Sensor abseits der Linie“Aktion:Reduziere die Ansteuerung Links/Rechts und erhöhe die Ansteuerung Rechts/Links
Funktion - Linienverfolgung • Zustand: „Beide Sensoren abseits der Linie“Aktion:Stoppe Motor Links/Rechts und erhöhe die Ansteuerung Rechts/Links
Funktion - Linienverfolgung • Problem mit den MesswertenLösung: Modifikationen der Sensoren
Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 1 – Schrumpfschlauch
Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 1 – Schrumpfschlauch
Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 2 – Schlauch bis zum Boden
Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 2 – Schlauch bis zum Boden
Funktion - Linienverfolgung • Realisierung über die Differenz beider Sensoren
Funktion - Linienverfolgung • Problemfall 1: Beide Sensoren auf Hell
Funktion – Odometrie Einführung • Odometrie ist die wissenschaftliche Positionsbestimmung eines Fahrzeugs über die Beobachtung seiner Reifen. • Im Allgemeinen wird bei der Odometrie mit • Encoder-Mustern gearbeitet. • Leider ist die Odometrie beim ASURO sehr Fehleranfällig. (wird im Folgenden erläutert)
Funktion - OdometrieArbeitsweise #1 • Beim ASURO befindet sich auf beiden Seiten des Motors jeweils eine Odometrie-Einheit. • Eine Odometrie-Einheit besteht aus einer Infrared-LED, einem Foto-Transistor und aus dem Encoder-Muster. Encoder-Muster Foto-Transistor Ir-LED
Funktion - OdometrieArbeitsweise #2 • Die Ir-LED bestrahlt das Encoder-Muster. • Der Foto-Transistor misst das vom Muster reflektierende Licht. • Der Atmega Prozessor misst mittels des Analog/Digital-Wandler die am Foto-Transistor anliegende Spannung. • Der Wertebereich liegt von 0 (hell) bis • 1023 (dunkel).
Funktion - OdometrieZielsetzung • Messwerte der Odometrie einlesen. • Mögliche fehlerhafte Messwerte filtern. • Gefilterte Messwerte auswerten. • Anhand der Auswertung Geschwindigkeit bestimmen. • Mittels der Geschwindigkeit einen Tempomaten implementieren.
Funktion - OdometrieMesswerte ohne Modifikation • Die Spitzen entstehen durch das Spiel (rutschen auf der Achse) der Zahnräder.
Funktion - Odometrie'Rutschschutz'-Modifikation • Eine ausgediente Aspirin-Verpackung zugeschnitten und auf der Achse montiert.
Funktion - OdometrieMesswerte mit Modifikation • Die Kennlinien sind deutlich ruhiger geworden, dennoch stören die Peaks. Ein Peak
Funktion - OdometrieMesswertanalyse • Genauere Analyse der Messwerte der rechten Seite. Krümmung
Funktion - OdometrieMesswerte nach Filtereinsatz • Durch Anwendung des Filters sind die Messwerte nun gleichmäßig und ruhig.
Funktion - OdometrieFlankenwechsel • Mit den gefilterten Messwerten lassen sich nun annähernd fehlerfreie Flankenwechsel bestimmen. • Um durch einen eventuellen kleinen Peak keinen Flankenwechsel wahrzunehmen, haben wir eine Hysterese eingeführt. • Die Hystere wird dynamisch bestimmt.
Funktion - OdometrieGeschwindigkeit #1 • Über welche Informationen verfügen wir? • Anzahl Flankenwechsel • Durchmesser des Reifens • Anzahl der Felder der Encoder-Scheibe • Vergangene Zeit
Funktion - OdometrieGeschwindigkeit #2 • Geschwindigkeit wird wie folgt errechnet. • [Wegänderung] := [Anzahl der Flankenwechsel] * [Reifenumfang] / [Anzahl des Encoder-Musters] • [Reifenumfang] := 2 * PI * [Reifendurchmesser] / 2 • [Reifenumfang] := PI * [Reifendurchmesser] • [Geschwindigkeit] := [Wegänderung] / [Vergangene Zeit]
Probleme während der Entwicklung • Mangelnder Speicherplatz auf dem ASURO • Aufwendiges Testen aufgrund der langen Flashzeiten • Ungenaue Messwerte durch Mechanik • Probleme mit Fließkommazahlen
Fazit • Der ASURO eignet sich unserer Meinung nach für Einsteiger in die Robotik, die keine besonders hohen Ansprüche besitzen. • Leider konnte uns der ASURO wegen kleinen mechanischen Mängeln nicht völlig Überzeugen. • Trotz gereizter Nerven durch einige Probleme, war es die Erfahrungen Wert.