Beschreibung

Weiterentwicklung einer Roboterplattform (FTW-KE1-4)

Diplomand: Sascha Zentner

Aufgabenstellung

Das Ziel der bisherigen, mit der Roboterplattform durchgeführten Entwicklungen war, das Fahrzeug in unbekannten Räumen einzusetzen, um einerseits frei im Raum zu fahren und andererseits bei Erkennen von Hindernissen wie einer Wand dieser auszuweichen und sich dann an dem weiteren Verlauf der Wand zu orientieren.
Die Aufgabe meiner Diplomarbeit war die Weiterentwicklung der Roboterplattform FTW-KE 1-3.
Die Roboterplattform FTW-KE 1-3 war die zweite Weiterentwicklung eines Kettenfahrzeuges, die sich im überwiegenden Teil mit der Anpassung an veränderte Bibliotheken des Bewegungs- und Steuerprogrammes des FTW-KE 1-2 beschäftigte.
Der Schwerpunkt meiner Weiterentwicklung lag in der Neuerstellung des Bewegungsprogramms unter Verwendung der Ultraschallsensoren für die Abstandsmessung und der Gabellichtschranken zur Wegstreckenmessung, sowie die Integration eines Funkmoduls zur Telemetrie. Weiterhin untersuchte ich einen Sensor zur Pyrometrie, dieses erfolgte durch Erstellung eines Testaufbaus und der Anfertigung einer Messreihe dahingehend, ob und wie eine Verwendung und Integration auf der bestehenden Plattform realisierbar und sinnvoll ist.

Durchführung

Das neuentwickelte Bewegungsprogramm  ermöglicht der Roboterplattform "FTW-KE 1-4" die freie Fahrt im Raum, bis eine Wand, bzw. ein Hindernis erkannt wird. Nachdem sich das Fahrzeug einmal für das Rechts- oder Linksherumfahren im Raum entschieden hat, je nach dem, wie der Ausrichtevorgang verlaufen ist, wird dieser Vorgang in einer Endlosschleife ausgeführt. Die festgestellten Unregelmäßigkeiten bei den Messungen der Ultraschallsensoren in der vorhergehenden Entwicklungsstufe konnte auf die Reflektion von Unregelmäßigkeiten des Testuntergrundes zurückgeführt und durch leichtes Anheben der Sensoren behoben werden.
Der Wandabstand während der "Geradeausfahrt" wird durch die Messwerte der Ultraschallsensoren stetig korrigiert, also in einem definierten Bereich gehalten. Die Kurvenfahrt wird anhand der Auswertung der Impulse der Gabellichtschranken ausgeführt und erfolgt somit unabhängig von der Geschwindigkeit (Akkuladezustand) immer um den zuvor definierten Abbiegewinkel (hier 90°).

Um Daten von der Roboterplattform an einen PC zu senden wurde ein XBeePro-Funkmodul integriert, dass die Datenübertragung im ZigBee-Standard ermöglichen sollte. Zur Anpassung an die vom Modul benötigte Betriebsspannng von 3,3 V wurde in der WE-4 ein Mountboard entwickelt, auf die das Modul aufgesteckt wird.
Die Kommunikation mit dem PC erfolgt über ein weiteres XBeePro-Modul auf der ebenfalls in der WE-4 entwickelten ZigBee-PC-Platine, die per USB an den Rechner angeschlossen wird. Die Interpretation und Darstellung der über Funk empfangenen Daten erfolgte mit der graphischen Benutzeroberfläche "XBee-Communicator" (eine Entwicklung der WE-4).

Im letzten Abschnitt dieser Diplomarbeit untersuchte ich einen Sensor zur kontaktlosen Temperaturerfassung, der Pyrometrie. Der Pyrosensor "TPA81" enthält eine Sensorzeile mit acht Pixeln, die durch eine Optik in der Lage sind Temperaturen in einem Messwinkel von zirka 12° zu erfassen. Weiterhin kann die Umgebungstemperatur des Sensors abgefragt werden. Bei der Aufnahme einer Messreihe fiel auf, dass der Sensor eine Wärmequelle in Abständen bis zu 1,3 m punktgenau erkennt.

Ausblick

Als zukünftige Entwicklung bietet sich die Installation des Temperatursensors auf dem Kettenfahrzeug an, um anschließend zur Lokalisierung einer Glühlampe, einer Person oder anderer Wärmequellen genutzt werden zu können.
Weiterhin ist es sinnvoll, die Funkübertragung so zu erweitern, dass Karteninformationen erstellt werden können.


Sascha Zentner, November 2008

Seitenansicht

Perspektive

Steuerplatine

XBee