Entwicklung eines Steuersystems für den Manipulatorarm "DuploSorter"

Entwicklung eines Steuersystems für den Manipulatorarm "DuploSorter"

Thema dieser Bachelorarbeit ist die „Entwicklung eines Steuersystems für den Manipulatorarm Duplo Sorter" in der WE4 an der Fakultät für Elektrotechnik und Technische Informatik (ETTI) der Universität der Bundeswehr München.
Beim FTW-ARM II handelt es sich um ein Vorzeigemodell für den Tag der offenen Tür.
Seine Aufgabe ist es einen definierten Baustein, der am Aufnahmepunkt liegt, aufzunehmen, diesen zu den Farbsensoren zu führen, welche die Farbe des Bausteins messen, und anschließend den erkannten Baustein auf die Ablagefläche der jeweiligen Farbe zu legen und die der Farbe zugehörige Box zu öffnen. Im Fall eines Nichterkennens
der Farbe und bei einem roten Duplo Baustein wird dieser vorne an der Plattform
abgelegt. Alle Vorgänge des FTW-ARM II werden dabei am Display angezeigt,
welches auf der Plattform angebracht ist.
In dieser Bachelorarbeit wurden Veränderungen am FTW-ARM II durchgeführt,
welche seine Funktionsweise und sein Erscheinungsbild optimieren sollten. Zusätzlich zu dem schon vorhandenen Farbsensor von PICAXE wurde ein Farbsensor von AVAGO eingebaut. Dadurch wird bei einer Messung demonstriert, dass die Genauigkeit sowie die Funktionsweise von Farbsensor zu Farbsensor variieren. Da die Farberkennung zuvor oft ungenau stattfand und abhängig von den Lichtverhältnissen war, wurde eine "Messkammer" realisiert, in welcher die Farbsensoren so angebracht wurden, dass sich der auf der Ablagefläche abgelegte Baustein in der Mitte dieser beiden Farbsensoren befindet. Bei einer Messung schließt sich die "Messkammer", wodurch der FTW-ARM II unabhängig von äußeren Lichteinflüssen eine exakte Messung durchführen kann. Dies soll den Zuschauer ebenfalls in gespannte Erwartung versetzen, da ihm die genauen Vorgänge in der "Messkammer" verborgen bleiben.
Um eine Farbmessung des FTW-ARM II sogar bei völliger Dunkelheit zu ermöglichen,
wurde eine zusätzliche Beleuchtung an den Fotowiderständen angebracht. Damit das Erscheinungsbild optisch ansprechender wird, wurden die Platinen auf der Unterseite der Plattform angebracht, wodurch nicht ein Kabel mehr in das Blickfeld des Zuschauers fällt. Aus demselben Grund, sowie auch um eine exakte Aufnahme des Manipulatorarms zu ermöglichen, wurde ein fester Aufnahmepunkt geschaffen, in welchen der Duplo Baustein passgenau hineingelegt wird. Ein Touchscreen macht dem Zuschauer die Vorgänge des Duplo Sorters begreifbar, indem jeder Zustand, in dem sich der FTW-ARM II befindet, angezeigt und erklärt wird. Dieses Display stellt bei einer Messung den genauen Messvorgang der Farbsensoren in einem Bargraphen dar. Zusätzlich ermöglicht es durch ein Auswahlmenü zwischen manuellem oder automatischem Modus zu wählen. Da der alte Infineon XC161-Prozessor durch einen neuen ARM-Prozessor Cortex-M4 ersetzt wurde, war es nötig eine gänzlich neue Hard- und Software zu entwickeln. Die Entwicklung der Software erfolgte in der Hochsprache C, wobei mit der Software Keil der Version 5.12.0.0 gearbeitet wurde. Durch diese Veränderungen befindet sich der FTW-ARM II nun aus technischer Sicht auf dem neuesten Stand.

Johann Niklaus, Dezember 2014

 

DuploSorter bei Tageslicht


DuploSorter bei dunklen
Lichverhältnissen