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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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Presentation Transcript
slide1
Von Sven Engel

Und Marcus Kriegbaum

Anwendung der Prozessdatenverarbeitung

Im Wintersemester 2008

- FH Wiesbaden -

ASURO Projekt
gliederung
Gliederung
  • Was ist der ASURO?
  • Hardware und Zusammenbau
  • Verwendete Software
  • Entwickelte Funktionen
  • Probleme während der Entwicklung
  • Fazit
was ist der asuro
Was ist der ASURO?
  • Steht für Another Small and Unique Robot from Oberpfaffenhofen
  • Entwickelt vom Institut für Robotik und Mechatronik am DLR
hardware gliederung
Hardware - Gliederung
  • Einige Bauelemente
  • Verwendete Werkzeuge
  • Sensoren
  • Aufgetretene Probleme
hardware bauelemente
Hardware - Bauelemente
  • Platine
  • Transistoren
  • Widerstände
  • ICs
  • Fototransistoren
  • Und vieles mehr
hardware werkzeuge
Hardware - Werkzeuge

Zange

Lötzinn

Lötkolben

Dritte Hand

Schlüssel ôô

Entlötlitze

Seitenschneider

ASURO-Platine

Elektro-Pinzette

hardware sensoren 1
Hardware – Sensoren #1
  • Fototransistoren vorne
hardware sensoren 2
Hardware – Sensoren #2
  • Fototransistoren vorne
hardware sensoren 4
Hardware – Sensoren #4
  • Fototransistoren hinten
hardware aufgetretene probleme
Hardware - aufgetretene Probleme
  • Transistor vertauscht
  • Produktionsfehler des Rads
  • Problem des USB-Adapters
software tools
Software – Tools
  • Programmers Notepad und FlashTool
  • Hyperterminal
funktion linienverfolgung
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 linienverfolgung14
Funktion - Linienverfolgung
  • Zustand: „Beide Sensoren auf der Linie“Aktion: Beide Motoren gleichmäßig ansteuern
funktion linienverfolgung15
Funktion - Linienverfolgung
  • Zustand: „Ein Sensor abseits der Linie“Aktion:Reduziere die Ansteuerung Links/Rechts und erhöhe die Ansteuerung Rechts/Links
funktion linienverfolgung16
Funktion - Linienverfolgung
  • Zustand: „Beide Sensoren abseits der Linie“Aktion:Stoppe Motor Links/Rechts und erhöhe die Ansteuerung Rechts/Links
funktion linienverfolgung17
Funktion - Linienverfolgung
  • Problem mit den MesswertenLösung: Modifikationen der Sensoren
funktion linienverfolgung18
Funktion - Linienverfolgung
  • Modifikation 1 – Schrumpfschlauch
funktion linienverfolgung19
Funktion - Linienverfolgung
  • Modifikation 1 – Schrumpfschlauch
funktion linienverfolgung20
Funktion - Linienverfolgung
  • Modifikation 2 – Schlauch bis zum Boden
funktion linienverfolgung21
Funktion - Linienverfolgung
  • Modifikation 2 – Schlauch bis zum Boden
funktion linienverfolgung22
Funktion - Linienverfolgung
  • Realisierung über die Differenz beider Sensoren
funktion linienverfolgung23
Funktion - Linienverfolgung
  • Problemfall 1: Beide Sensoren auf Hell
funktion odometrie einf hrung
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
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 odometrie arbeitsweise 2
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 odometrie zielsetzung
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 odometrie messwerte ohne modifikation
Funktion - OdometrieMesswerte ohne Modifikation
  • Die Spitzen entstehen durch das Spiel (rutschen auf der Achse) der Zahnräder.
funktion odometrie rutschschutz modifikation
Funktion - Odometrie'Rutschschutz'-Modifikation
  • Eine ausgediente Aspirin-Verpackung zugeschnitten und auf der Achse montiert.
funktion odometrie messwerte mit modifikation
Funktion - OdometrieMesswerte mit Modifikation
  • Die Kennlinien sind deutlich ruhiger geworden, dennoch stören die Peaks.

Ein Peak

funktion odometrie messwertanalyse
Funktion - OdometrieMesswertanalyse
  • Genauere Analyse der Messwerte der rechten Seite.

Krümmung

funktion odometrie messwerte nach filtereinsatz
Funktion - OdometrieMesswerte nach Filtereinsatz
  • Durch Anwendung des Filters sind die Messwerte nun gleichmäßig und ruhig.
funktion odometrie flankenwechsel
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 odometrie geschwindigkeit 1
Funktion - OdometrieGeschwindigkeit #1
  • Über welche Informationen verfügen wir?
    • Anzahl Flankenwechsel
    • Durchmesser des Reifens
    • Anzahl der Felder der Encoder-Scheibe
    • Vergangene Zeit
funktion odometrie geschwindigkeit 2
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 w hrend der entwicklung
Probleme während der Entwicklung
  • Mangelnder Speicherplatz auf dem ASURO
  • Aufwendiges Testen aufgrund der langen Flashzeiten
  • Ungenaue Messwerte durch Mechanik
  • Probleme mit Fließkommazahlen
fazit
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.