ASURO Projekt

1. Von Sven Engel Und Marcus Kriegbaum Anwendung der Prozessdatenverarbeitung Im Wintersemester 2008 - FH Wiesbaden - ASURO Projekt

2. Gliederung • Was ist der ASURO? • Hardware und Zusammenbau • Verwendete Software • Entwickelte Funktionen • Probleme während der Entwicklung • Fazit

3. Was ist der ASURO? • Steht für Another Small and Unique Robot from Oberpfaffenhofen • Entwickelt vom Institut für Robotik und Mechatronik am DLR

4. Hardware - Gliederung • Einige Bauelemente • Verwendete Werkzeuge • Sensoren • Aufgetretene Probleme

5. Hardware - Bauelemente • Platine • Transistoren • Widerstände • ICs • Fototransistoren • Und vieles mehr

6. Hardware - Werkzeuge Zange Lötzinn Lötkolben Dritte Hand Schlüssel ôô Entlötlitze Seitenschneider ASURO-Platine Elektro-Pinzette

7. Hardware – Sensoren #1 • Fototransistoren vorne

8. Hardware – Sensoren #2 • Fototransistoren vorne

9. Hardware – Sensoren #3 • Taster vorne

10. Hardware – Sensoren #4 • Fototransistoren hinten

11. Hardware - aufgetretene Probleme • Transistor vertauscht • Produktionsfehler des Rads • Problem des USB-Adapters

12. Software – Tools • Programmers Notepad und FlashTool • Hyperterminal

13. 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

14. Funktion - Linienverfolgung • Zustand: „Beide Sensoren auf der Linie“Aktion: Beide Motoren gleichmäßig ansteuern

15. Funktion - Linienverfolgung • Zustand: „Ein Sensor abseits der Linie“Aktion:Reduziere die Ansteuerung Links/Rechts und erhöhe die Ansteuerung Rechts/Links

16. Funktion - Linienverfolgung • Zustand: „Beide Sensoren abseits der Linie“Aktion:Stoppe Motor Links/Rechts und erhöhe die Ansteuerung Rechts/Links

17. Funktion - Linienverfolgung • Problem mit den MesswertenLösung: Modifikationen der Sensoren

18. Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 1 – Schrumpfschlauch

19. Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 1 – Schrumpfschlauch

20. Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 2 – Schlauch bis zum Boden

21. Funktion - Linienverfolgung • Modifikation 2 – Schlauch bis zum Boden

22. Funktion - Linienverfolgung • Realisierung über die Differenz beider Sensoren

23. Funktion - Linienverfolgung • Problemfall 1: Beide Sensoren auf Hell

24. 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)

25. 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

26. 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).

27. Funktion - OdometrieZielsetzung • Messwerte der Odometrie einlesen. • Mögliche fehlerhafte Messwerte filtern. • Gefilterte Messwerte auswerten. • Anhand der Auswertung Geschwindigkeit bestimmen. • Mittels der Geschwindigkeit einen Tempomaten implementieren.

28. Funktion - OdometrieMesswerte ohne Modifikation • Die Spitzen entstehen durch das Spiel (rutschen auf der Achse) der Zahnräder.

29. Funktion - Odometrie'Rutschschutz'-Modifikation • Eine ausgediente Aspirin-Verpackung zugeschnitten und auf der Achse montiert.

30. Funktion - OdometrieMesswerte mit Modifikation • Die Kennlinien sind deutlich ruhiger geworden, dennoch stören die Peaks. Ein Peak

31. Funktion - OdometrieMesswertanalyse • Genauere Analyse der Messwerte der rechten Seite. Krümmung

32. Funktion - OdometrieMesswerte nach Filtereinsatz • Durch Anwendung des Filters sind die Messwerte nun gleichmäßig und ruhig.

33. 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.

34. Funktion - OdometrieGeschwindigkeit #1 • Über welche Informationen verfügen wir? • Anzahl Flankenwechsel • Durchmesser des Reifens • Anzahl der Felder der Encoder-Scheibe • Vergangene Zeit

35. 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]

36. Probleme während der Entwicklung • Mangelnder Speicherplatz auf dem ASURO • Aufwendiges Testen aufgrund der langen Flashzeiten • Ungenaue Messwerte durch Mechanik • Probleme mit Fließkommazahlen

37. 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.