Entwicklung des Drive Subsystems für die Roboterplattformen Rumbler und Panda

Entwicklung des Drive Subsystems für die Roboterplattformen Rumbler und Panda

Die Roboterplattformen FTW-4WD4 „Panda“ und FTW-TV5 „Rumbler“ sind Projekte der wissenschaftlichen Einrichtung 4 der Fakultät ETTI zur Untersuchung von Multi-Prozessorsystemen, autonomer Navigation und Kartenerstellung. Um eine hohe Wiederverwertbarkeit von Softwareentwicklungen zu nutzen, werden in beiden Roboterplattformen
identische Platinen und Controller eingesetzt. Auch beim Einsatz der Sensorik und Aktorik wurde auf Übereinstimmung in beiden Plattformen geachtet. Aufgabenstellung war es, ein Redesign der Software des Drive Subsystems durchzuführen, um ein performanteres Roboterverhalten unter Berücksichtigung der alten Softwarefunktionalitäten und folgenden zusätzlichen Anforderungen zu erreichen:

• Umstellung auf den Mikroprozessor der STM32F4-Serie
• Umstellung auf die CMSIS-RTOS API
• Umstellung auf Gleitkommaarithmetik
• Berücksichtigung von Gyroskop Daten für die Regelung

Das Kapitel Hardware beschreibt zunächst den aktuellen Entwicklungsstand der beiden Roboterplattformen, sodass anschließend der Drive Subsystem Controller zur Ansteuerung der verschiedenen Sensoren und Aktuatoren, sowie die Kommunikation zum Gesamtsystem
erläutert werden kann. Hierzu zählen Motoren, Inkremental Encoder, die
Funkfernsteuerung, weitere Peripherien und Funktionen wie Schalter, Anzeigeelemente und Komponenten zur Strom- und Spannungsmessung. Im anschließenden Kapitel Software wird die Funktionsweise der Subsysteme und deren Zusammenspiel im Gesamtverbund dargestellt. Danach folgt die Beschreibung des neu entwickelten Drive Subsystem, das auf einem Echtzeitbetriebssystem mit insgesamt vier parallel laufenden Teilprogrammen basiert. Es wird mit allen Funktionalitäten und Versuchsreihen wiedergegeben. Der RemoteControl-Thread übernimmt das Verarbeiten von Fernsteuersignalen und der CAN-Thread ist die Kommunikationsschnittstelle zum Gesamtsystem. Der PowerControl-Thread überwacht und steuert die Strom- und Spannungsversorgung.
 
Der MotorControl-Thread steuert mit Hilfe von Wegpunktinformationen bzw. Fernsteuersignalen und einer Regelung die Fortbewegung der Roboterplattformen. Das Redesign konnte unter Berücksichtigung aller Anforderungen erfüllt werden. Für die weitere Entwicklung an den Roboterplattformen bedeutet dies, Anpassungen des Communication Subsystems und des Logic Subsystems vorzunehmen, und an die Änderungen des Drive Subsystems, vor allem in Hinblick auf den Austausch von Wegpunkten und Odometriedaten anzupassen.
 

 
Alexander Lang, Juni 2014

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Abb. 1: Panda Rückseite

 

 

Abb. 2: Panda innen

 

Abb. 3: DS-Controller