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projektewise2014:melok:projektplanung
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projektewise2014:melok:projektplanung [2014/11/20 17:59] welz |
projektewise2014:melok:projektplanung [2016/01/21 12:45] (aktuell) |
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| ======= мелок ======= | ======= мелок ======= | ||
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| Erleben Sie __**мелок**__. __**мелок**__ ist das neue, innovative Produkt aus dem Hause //RoWe//. __**мелок**__ erleichtert ihre Propaganda nicht nur, __**мелок**__ verbessert sie. __**мелок**__, bald in dem Elektroladen Ihres Vertrauens. | Erleben Sie __**мелок**__. __**мелок**__ ist das neue, innovative Produkt aus dem Hause //RoWe//. __**мелок**__ erleichtert ihre Propaganda nicht nur, __**мелок**__ verbessert sie. __**мелок**__, bald in dem Elektroladen Ihres Vertrauens. | ||
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| ====== Einführung ====== | ====== Einführung ====== | ||
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| Der __**мелок**__ ist im Prinzip ein großer fahrender Druckkopf. | Der __**мелок**__ ist im Prinzip ein großer fahrender Druckkopf. | ||
| Es handelt sich um eine geländegängige Plattform, die ein Array Sprühkreidedosen besitzt, | Es handelt sich um eine geländegängige Plattform, die ein Array Sprühkreidedosen besitzt, | ||
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| Unser Roboter soll möglichst einfach aufzubauen und flexibel im Einsatz sein ohne übermäßig viele Leuchttürme, dessen Positionen wir wissen müssen. Denkbar wäre höchstens eine Basis-Station, um die GPS-Genauigkeit zu erhöhen. | Unser Roboter soll möglichst einfach aufzubauen und flexibel im Einsatz sein ohne übermäßig viele Leuchttürme, dessen Positionen wir wissen müssen. Denkbar wäre höchstens eine Basis-Station, um die GPS-Genauigkeit zu erhöhen. | ||
| Wahrscheinlich wird es darauf hinauslaufen, dass wir mithilfe statistischer Methoden Daten von Kompass, Gyro, GPS… zusammenfassen. | Wahrscheinlich wird es darauf hinauslaufen, dass wir mithilfe statistischer Methoden Daten von Kompass, Gyro, GPS… zusammenfassen. | ||
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| + | |||
| ====== Prioritäten ====== | ====== Prioritäten ====== | ||
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| Der Roboter MUSS fahren und sprühen können. | Der Roboter MUSS fahren und sprühen können. | ||
| Der Roboter SOLLTE selbsttätig positionieren und navigieren können. | Der Roboter SOLLTE selbsttätig positionieren und navigieren können. | ||
| Ziemlich NETT wäre es, wenn der Roboter so präzise positionieren kann, dass der mehrzeilige Druck von Pixelgrafiken möglich ist. | Ziemlich NETT wäre es, wenn der Roboter so präzise positionieren kann, dass der mehrzeilige Druck von Pixelgrafiken möglich ist. | ||
| Bewusst VERZICHTEN werden wir auf den Einbau eines Flux-Kompensators. | Bewusst VERZICHTEN werden wir auf den Einbau eines Flux-Kompensators. | ||
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| + | |||
| ===== Projektstrukturplan ===== | ===== Projektstrukturplan ===== | ||
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| ==== Physischer Aufbau Roboter ==== | ==== Physischer Aufbau Roboter ==== | ||
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| === Fahrende Plattform === | === Fahrende Plattform === | ||
| + | |||
| Die fahrende Plattform muss das Gewicht der Sprühdosen und der Akkus tragen, außerdem ruhig geradeaus fahren und präzise auf der Stelle wenden können. | Die fahrende Plattform muss das Gewicht der Sprühdosen und der Akkus tragen, außerdem ruhig geradeaus fahren und präzise auf der Stelle wenden können. | ||
| + | |||
| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| + | |||
| * Planung Plattform | * Planung Plattform | ||
| * Besorgung Material für Aufladefläche | * Besorgung Material für Aufladefläche | ||
| * Bau Plattform | * Bau Plattform | ||
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| == Material == | == Material == | ||
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| * 2x 12V Getriebemotoren: ca. 200-400rpm unter Last, Encoder | * 2x 12V Getriebemotoren: ca. 200-400rpm unter Last, Encoder | ||
| * 2x Radnaben (Propellernaben) | * 2x Radnaben (Propellernaben) | ||
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| * Aluprofile | * Aluprofile | ||
| * diverse Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben M3 | * diverse Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben M3 | ||
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| == Risiken == | == Risiken == | ||
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| Chassis könnte nicht geignet sein. | Chassis könnte nicht geignet sein. | ||
| Allgemein könnte unsere Plattform nicht genau genug fahren oder das Gewicht der Dosen nicht aushalten. Außerdem gibt es Kostenrisiken, da die benötigten Teile teilweise viel kosten. | Allgemein könnte unsere Plattform nicht genau genug fahren oder das Gewicht der Dosen nicht aushalten. Außerdem gibt es Kostenrisiken, da die benötigten Teile teilweise viel kosten. | ||
| + | |||
| + | |||
| === "Druckkopf" === | === "Druckkopf" === | ||
| + | |||
| Gestell an hinterem Teil des Chassis, fünf bis sieben Halterungen für Sprühkreidedosen mit entsprechenden Aktuatoren basteln. | Gestell an hinterem Teil des Chassis, fünf bis sieben Halterungen für Sprühkreidedosen mit entsprechenden Aktuatoren basteln. | ||
| Wichtig hierbei ist sowohl eine schnelle Reaktionsfähigkeit, als auch eine ausreichende Kraft. | Wichtig hierbei ist sowohl eine schnelle Reaktionsfähigkeit, als auch eine ausreichende Kraft. | ||
| + | |||
| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| + | |||
| * Planung und Bau einer Halterung | * Planung und Bau einer Halterung | ||
| * Planung und Bau, der Module, die die Düsen runterdrücken | * Planung und Bau, der Module, die die Düsen runterdrücken | ||
| + | |||
| == Material == | == Material == | ||
| + | |||
| * Sprühdosen | * Sprühdosen | ||
| * 5 oder 7 Druckmagneten (oder Alternativen) >> Druckmagnete ca. 6mm Hub, ausreichend kräftig für Sprühdosenkopf, ca. 20 Newton | * 5 oder 7 Druckmagneten (oder Alternativen) >> Druckmagnete ca. 6mm Hub, ausreichend kräftig für Sprühdosenkopf, ca. 20 Newton | ||
| * Aluprofile oder alternativ Holz | * Aluprofile oder alternativ Holz | ||
| * Arduino mit mind. 5 oder 7 PWM Ausgängen | * Arduino mit mind. 5 oder 7 PWM Ausgängen | ||
| + | |||
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| + | |||
| Wir müssen uns noch über die Funktionsweise von Druckmagneten und Sprühkreidedosen recherchieren, außerdem die Breite von Sprühkreidedosen. | Wir müssen uns noch über die Funktionsweise von Druckmagneten und Sprühkreidedosen recherchieren, außerdem die Breite von Sprühkreidedosen. | ||
| + | |||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| + | |||
| Es handelt sich hier um einen sehr komplexen Aufbau, dieser könnte unter Umständen nicht wie gewünscht funktionieren. | Es handelt sich hier um einen sehr komplexen Aufbau, dieser könnte unter Umständen nicht wie gewünscht funktionieren. | ||
| Außerdem könnte die Konstruktion durch Sprühkreide verdreckt werden. (Dies kann aber leicht abgewaschen werden.) | Außerdem könnte die Konstruktion durch Sprühkreide verdreckt werden. (Dies kann aber leicht abgewaschen werden.) | ||
| + | |||
| === Sensorik === | === Sensorik === | ||
| + | |||
| GPS, Kompass und Abstandssensoren auf Plattform anbringen und verbinden | GPS, Kompass und Abstandssensoren auf Plattform anbringen und verbinden | ||
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| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| + | |||
| Sinvolles Anbauen der Sensoren auf Plattform | Sinvolles Anbauen der Sensoren auf Plattform | ||
| + | |||
| == Material == | == Material == | ||
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| * 2x GPS Empfänger (Eigenbesorgung) | * 2x GPS Empfänger (Eigenbesorgung) | ||
| * 2x Aktive GPS Antennen | * 2x Aktive GPS Antennen | ||
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| * I2C-Kompassmodul | * I2C-Kompassmodul | ||
| * WLAN Router TP-Link für Openwrt?! Oder ähnliches als Basisstation mit GPS. Für die Versuche werden wir wohl einfach ein Notebook benutzen. | * WLAN Router TP-Link für Openwrt?! Oder ähnliches als Basisstation mit GPS. Für die Versuche werden wir wohl einfach ein Notebook benutzen. | ||
| + | |||
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| + | |||
| Aufbau des I²C Bussystems | Aufbau des I²C Bussystems | ||
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| + | |||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| + | |||
| ==== Programmierung Grundfunktionalität ==== | ==== Programmierung Grundfunktionalität ==== | ||
| + | |||
| In seiner Basisfunktionalität soll der Roboter durch den Raum fahren und hinter sich einen Schriftzug hinterlässt. Dabei solle Hindernissen lediglich ausweichen, ohne seine Lage im Raum kennen zu müssen. | In seiner Basisfunktionalität soll der Roboter durch den Raum fahren und hinter sich einen Schriftzug hinterlässt. Dabei solle Hindernissen lediglich ausweichen, ohne seine Lage im Raum kennen zu müssen. | ||
| + | |||
| === Auswertung Sensorik === | === Auswertung Sensorik === | ||
| + | |||
| Die von den Sensoren erfassten Daten sollen ausgewertet werden, damit sie in einem weiterverarbeitbaren Format vorliegen. Grundidee ist, dass die GPS-Empfänger und der I²C-Sensor direkt von einem Rasperry Pi ausgewertet werden und dass die Ultraschallsensoren (und eventuell weitere Sensoren) von einem Arduino vorausgewertet werden. | Die von den Sensoren erfassten Daten sollen ausgewertet werden, damit sie in einem weiterverarbeitbaren Format vorliegen. Grundidee ist, dass die GPS-Empfänger und der I²C-Sensor direkt von einem Rasperry Pi ausgewertet werden und dass die Ultraschallsensoren (und eventuell weitere Sensoren) von einem Arduino vorausgewertet werden. | ||
| Zur Auswertung der Sensorik gehört auch das Verarbeiten der Daten, die von den Encodern der Getriebemotoren kommen. Dies übernimmt ebenfalls der Arduino. | Zur Auswertung der Sensorik gehört auch das Verarbeiten der Daten, die von den Encodern der Getriebemotoren kommen. Dies übernimmt ebenfalls der Arduino. | ||
| + | |||
| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| - | * Verdrahtung | + | |
| - | * Programmierung Arduino | + | * Verdrahtung |
| - | * Programmierung auf Raspberry Pi | + | * Programmierung Arduino |
| - | * Verknüpfung von Arduino und Raspberry Pi | + | * Programmierung auf Raspberry Pi |
| + | * Verknüpfung von Arduino und Raspberry Pi | ||
| == Material == | == Material == | ||
| - | * RasPi (Eigenbesorgung) | + | * RasPi (Eigenbesorgung) |
| - | * Arduino (UNO für 5 Dosen und serieller Motoransteuerung - bei 7 Dosen oder direkter Motorsteuerung bräuchten wir mehr Resourcen) | + | * Arduino (UNO für 5 Dosen und serieller Motoransteuerung - bei 7 Dosen oder direkter Motorsteuerung bräuchten wir mehr Resourcen) |
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| + | |||
| + | |||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| + | |||
| === Programmierung Druckkopf === | === Programmierung Druckkopf === | ||
| + | |||
| Grundidee hier ist, dass wir das, was die Dosen drucken sollen, für den Grundmodus in ein Array schreiben. Dies wird dann der Reihe nach abgearbeitet. Zeilenweise werden so die Elektromagnete an den Dosen angesteuert, um eben diese Zeile darzustellen. | Grundidee hier ist, dass wir das, was die Dosen drucken sollen, für den Grundmodus in ein Array schreiben. Dies wird dann der Reihe nach abgearbeitet. Zeilenweise werden so die Elektromagnete an den Dosen angesteuert, um eben diese Zeile darzustellen. | ||
| + | |||
| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| - | * Implementierung eines Zeichengenerators | + | |
| - | * Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Roboters | + | * Implementierung eines Zeichengenerators |
| + | * Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Roboters | ||
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| + | |||
| Bei falscher Ansteuerung brennen die Elektromagnete durch. | Bei falscher Ansteuerung brennen die Elektromagnete durch. | ||
| + | |||
| === Motorenansteuerung === | === Motorenansteuerung === | ||
| + | |||
| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| + | |||
| Regelung der Motorgeschwindigkeiten entsprechend der aktuellen Fahrsituation unter berücksichtigung des Feedbacks der Encoder an den Rädern. | Regelung der Motorgeschwindigkeiten entsprechend der aktuellen Fahrsituation unter berücksichtigung des Feedbacks der Encoder an den Rädern. | ||
| + | |||
| == Material == | == Material == | ||
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| + | |||
| Lesen von Datenblättern; wie funktioniert die Ansteuerung des Treibers?! | Lesen von Datenblättern; wie funktioniert die Ansteuerung des Treibers?! | ||
| + | |||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| + | |||
| ==== Positionierung ==== | ==== Positionierung ==== | ||
| + | |||
| === Auswahl mathematisches Modell === | === Auswahl mathematisches Modell === | ||
| + | |||
| Das mathematische Modell soll empfangene Sensordaten statistisch fusionieren, um eine möglichst genaue Information über die reale Position des Roboters zu erhalten. Dies wird nötig, da die zu verarbeitenen Daten alle in einem gewissen Bereich ungenau sind. Besonders die GPS-Positionsdaten könnten trotz Gegenmaßnahmen stark schwanken. Um einen möglichst verlässlichen Wert zu erhalten gibt es mehrere statistischen Methoden (bzw. Filter), zum Beispiel Partikelfilter oder der bayessche Filter. | Das mathematische Modell soll empfangene Sensordaten statistisch fusionieren, um eine möglichst genaue Information über die reale Position des Roboters zu erhalten. Dies wird nötig, da die zu verarbeitenen Daten alle in einem gewissen Bereich ungenau sind. Besonders die GPS-Positionsdaten könnten trotz Gegenmaßnahmen stark schwanken. Um einen möglichst verlässlichen Wert zu erhalten gibt es mehrere statistischen Methoden (bzw. Filter), zum Beispiel Partikelfilter oder der bayessche Filter. | ||
| Um die GPS-Daten zu verbessern, wollen wir eine Basisstation bauen. Deren Position ist fest und uns bekannt. Wir vermuten, dass der GPS- Drift bei Verwendung Identischer Receiver und Antennen bei geringer Entfernung ähnlich ist. Diese Informationen nutzen wir zur Korrektur der Positionsdaten unserer fahrenden Plattform. | Um die GPS-Daten zu verbessern, wollen wir eine Basisstation bauen. Deren Position ist fest und uns bekannt. Wir vermuten, dass der GPS- Drift bei Verwendung Identischer Receiver und Antennen bei geringer Entfernung ähnlich ist. Diese Informationen nutzen wir zur Korrektur der Positionsdaten unserer fahrenden Plattform. | ||
| + | |||
| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| - | * Beseitigung des GPS Drift durch eine (pseudo-) DGPS Basisstation. | + | |
| + | * Beseitigung des GPS Drift durch eine (pseudo-) DGPS Basisstation. | ||
| == Material == | == Material == | ||
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| - | * Vergleich verschiedener mathematischer Modelle | + | |
| - | * Lesen von Arbeiten zu dem Thema, wie zum Beispiel | + | * Vergleich verschiedener mathematischer Modelle |
| + | * Lesen von Arbeiten zu dem Thema, wie zum Beispiel | ||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| + | |||
| Selbst mit einer Kompensation des GPS Drift durch eine eigene (pseudo-) DGPS Basisstation könnte die Präzision zu gering sein, um eine zuverlässige Navigation zu ermöglichen. | Selbst mit einer Kompensation des GPS Drift durch eine eigene (pseudo-) DGPS Basisstation könnte die Präzision zu gering sein, um eine zuverlässige Navigation zu ermöglichen. | ||
| + | |||
| === Anwendung Mathematisches Modell === | === Anwendung Mathematisches Modell === | ||
| + | |||
| + | |||
| Die notwendigen Berechnungen könnten zu komplex werden, um sie auf dem Arduino auszuführen. Dann müsste man vielleicht auf ein Raspberry Pi o.Ä. umsteigen. | Die notwendigen Berechnungen könnten zu komplex werden, um sie auf dem Arduino auszuführen. Dann müsste man vielleicht auf ein Raspberry Pi o.Ä. umsteigen. | ||
| Dabei muss das theoretische Modell in praktischen Code umgesetzt werden, welcher auf unserem RasPi laufen soll. In welcher Programmiersprache den Code umsetzen ist noch nicht klar. Wahrscheinlich würde sich eine objekorientierte Sprache für die Mathematik eher lohnen als eine Script-Sprache. | Dabei muss das theoretische Modell in praktischen Code umgesetzt werden, welcher auf unserem RasPi laufen soll. In welcher Programmiersprache den Code umsetzen ist noch nicht klar. Wahrscheinlich würde sich eine objekorientierte Sprache für die Mathematik eher lohnen als eine Script-Sprache. | ||
| + | |||
| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| - | * Verstehen mathematisches Modell | + | |
| - | * Umsetzung Modell | + | * Verstehen mathematisches Modell |
| + | * Umsetzung Modell | ||
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| - | * Recherche einer geigneten Sprache | + | |
| + | * Recherche einer geigneten Sprache | ||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| + | |||
| Modell komplizierter als gedacht, umsetzung schwerer -> mehr Zeit investieren | Modell komplizierter als gedacht, umsetzung schwerer -> mehr Zeit investieren | ||
| + | |||
| Trotz berechnungen ist Positionierung nicht genau genug: Wäre katastrophal, dann müsste man über Umstieg auf Leuchtturmsystem nachdenken | Trotz berechnungen ist Positionierung nicht genau genug: Wäre katastrophal, dann müsste man über Umstieg auf Leuchtturmsystem nachdenken | ||
| + | |||
| ==== Wegfindung ==== | ==== Wegfindung ==== | ||
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| Entwicklung von Methoden, um den Roboter selbstständig unter Zuhilfenahme der zuvor ermittelten Positionsdaten Wegpunkte abzufahren. | Entwicklung von Methoden, um den Roboter selbstständig unter Zuhilfenahme der zuvor ermittelten Positionsdaten Wegpunkte abzufahren. | ||
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| === Recherche / Entwicklung geeigneter Algorithmus === | === Recherche / Entwicklung geeigneter Algorithmus === | ||
| + | |||
| Hier haben wir uns erst anfängliche Gedanken gemacht. | Hier haben wir uns erst anfängliche Gedanken gemacht. | ||
| Vielleicht könnte man Vektorgrafiken in (Punkt;Vektor)-Paare umwandeln und so den Weg definieren, den der Roboter abfahren muss. | Vielleicht könnte man Vektorgrafiken in (Punkt;Vektor)-Paare umwandeln und so den Weg definieren, den der Roboter abfahren muss. | ||
| Komplizierter wäre es, dem Roboter das Berechnen und Fahren von Kurven beizubringen. Dabei muss aber noch berücksichtigt werden, dass мелок die Sprühdosen hinten hat und diese folglich ein bischen schwenken. | Komplizierter wäre es, dem Roboter das Berechnen und Fahren von Kurven beizubringen. Dabei muss aber noch berücksichtigt werden, dass мелок die Sprühdosen hinten hat und diese folglich ein bischen schwenken. | ||
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| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| - | * Überlegung Methode | + | |
| - | * Umsetzung in Algorithmus | + | * Überlegung Methode |
| + | * Umsetzung in Algorithmus | ||
| == Wissen == | == Wissen == | ||
| - | * viel Recherche zur Wegfindung notwendig | + | |
| + | * viel Recherche zur Wegfindung notwendig | ||
| == Risiken == | == Risiken == | ||
| - | * Aufwand nicht abschätzbar, könnte nichtmehr rechtzeitig fertig werden. | + | |
| + | * Aufwand nicht abschätzbar, könnte nichtmehr rechtzeitig fertig werden. | ||
| === Verwendung Positionsdaten === | === Verwendung Positionsdaten === | ||
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| == Aufgaben == | == Aufgaben == | ||
| == Material == | == Material == | ||
projektewise2014/melok/projektplanung.1416502745.txt.gz · Zuletzt geändert: 2016/01/21 12:45 (Externe Bearbeitung)
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