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

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 Seitenschneider Elektro- Pinzette Lötkolben Schlüssel ôô Entlötlitze Lötzinn Zange Dritte Hand ASURO- Platine

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 – = 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 Messwerten Lösung: 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 - Odometrie Arbeitsweise #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 - Odometrie Arbeitsweise #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 - Odometrie Zielsetzung ● Messwerte der Odometrie einlesen. ● Mögliche fehlerhafte Messwerte filtern. ● Gefilterte Messwerte auswerten. ● Anhand der Auswertung Geschwindigkeit bestimmen. ● Mittels der Geschwindigkeit einen Tempomaten implementieren.

Funktion - Odometrie Messwerte 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 - Odometrie Messwerte mit Modifikation ● Die Kennlinien sind deutlich ruhiger geworden, dennoch stören die Peaks. Ein Peak

Funktion - Odometrie Messwertanalyse ● Genauere Analyse der Messwerte der rechten Seite. Krümmung

Funktion - Odometrie Messwerte nach Filtereinsatz ● Durch Anwendung des Filters sind die Messwerte nun gleichmäßig und ruhig.

Funktion - Odometrie Flankenwechsel ● 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 - Odometrie Geschwindigkeit #1 ● Über welche Informationen verfügen wir? – Anzahl Flankenwechsel – Durchmesser des Reifens – Anzahl der Felder der Encoder-Scheibe – Vergangene Zeit

Funktion - Odometrie Geschwindigkeit #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.