Weitereintwicklung einer Roboterplattform FTW-2WD

Weiterentwicklung einer Roboterplattform (FTW-2W)

Aufgabenstellung

Ziel der Arbeit war es, die Weiterentwicklung der Roboterplattform. In den Schwerpunkten sollte die Stabilität der Kommunikation und die Wartbarkeit der Software verbessert werden. Nebenaufgaben waren die Entstörung der Wegstreckenmessung und die Überarbeitung des grafischen Steuerclients auf dem Laptop.

Durchführung

Um die Aufgabenstellung zu erfüllen, wurde zunächst das Konzept der CAN- und Ethernet-Kommunikation neu entwickelt. Durch dieses Konzept wurde die Bus-Last gesenkt, indem auf dem CAN-Bus nur noch Nachrichten verschickt werden, wenn dies erforderlich ist.

Ebenso wurde die Last im Ethernet-Netz gesenkt. Dies wurde dadurch erreicht, dass der Hauptsteuercontroller nun nicht mehr als reiner Protokollumsetzer zwischen Ethernet und CAN fungiert. Stattdessen werden vom Hauptsteuercontroller Low-Level Funktionen, wie die regelmäßige Funktionsprüfung der angeschlossenen Peripherie übernommen. Der Laptop-Client muss nun nur noch Steueranweisungen und Datenabfragen über das Ethernet-Verschicken, die er für die Fahrzeug- Steuerung benötigt. Mit diesen Entlastungsmaßnahmen und dem klaren Nachrichten-Konzept ist nun ein stabiler Betrieb des Datenaustauschs möglich.

Der Laptop-Client wurde zugleich umgestellt auf die Nutzung von Microsofts .NET-Framework Version 4 und für die grafische Oberfläche WPF. Dadurch konnte der Ethernet-Zugriff vereinfacht werden. Außerdem wurde durch den Einsatz von WPF eine bessere Trennung zwischen Design und Funktionalität erreicht.

Auf den Infineon-basierenden Controllern für Antrieb, Lenkung und Orientierung wurde ein Echtzeitbetriebssystem eingeführt. Dadurch konnten Teile des Programms von der Hardware entkoppelt werden, so dass die Software leichter auf andere Plattformen zu portieren ist. Als Nebeneffekt verbesserte sich die Wartbarkeit der Anwendungen. Als Nebenarbeiten wurden auf dem Antriebscontroller Verbesserungen an der Hardware durchgeführt. So konnte durch das Beheben eines Schaltungsfehlers erreicht werden, dass die Antriebsräder nicht mehr automatisch starten, wenn der Antriebscontroller abgeschaltet ist. Außerdem wurde die Anfälligkeit der Wegstreckenmessung bei niedrigen Geschwindigkeiten bzw. hohen Rad-Vibrationen durch Einsatz einer Tiefpassschaltung eliminiert.

Dirk Osburg 2010