Institut für Informatik - Arbeitsbereich Elektronik und Digitaltechnik

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Entwicklung eines Erkundungsfahrzeugs

Die Fahrzeuge aus der Informatikwerkstatt-MR haben einen Abstandssensor (wahlweise Ultraschall oder optische Triangulation), mit dem sie den Abstand nach vorn bestimmen können. In der Version mit Positionsmessung/-reglung können sie definierte Bahnen abfahren und sich auch auf der Stelle drehen. Auf diese Weise können Sie Hindernisse in Fahrrichtung, aber auch ringsherum erfassen und ihnen 2D Positionen zuordnen. Damit können sie prinipiell auch eine Karte aller auf ihrem Weg erkannten Hindernisse erstellen. Über die Bluetooth-Verbindung können die erkannten Hindernispositionen zum PC-übertragen, um dort zu einer Karte zusammengefasst zu werden. Problematisch für diese Aufgabe sind die Messfehler bei der Positions- und Abstandsbestimmung. Zur Minderung der Positionsfehler kann man Hindernisse mit bekannten Positionen oder mit den Bodensensoren lesbare Strichcodes zur Kalibrierung auf der zu erkundenden Fläche anbringen.

Arbeitsplan

• Suche nach Literatur und Internetveröffentlichungen über Lösungen zu vergleichbaren Aufgaben.
• Erstellen von Testbeispielen: Manueller Entwurf von Hinderniskarten. Manuelle Festlegung der Fahrzeugwege durch diese Karten, so dass die Hindernisse gut erfasst werden. Manuelle Erfassung der Hindernisdatensätze, die das Fahrzeug aufzeichnen würde. Die Hindernisdatensätze sollen aus Fahrzeugposition, Blickrichtung und Hindernisabstand bestehen. Dabei sind Regeln zur Festlegung der Fahrzeugpositionen, von denen aus Messungen erfolgen sollen, zu definieren.
• Entwicklung und Test eines PC-Programm zur Berechnung und Darstellung einer Karte aus erfassten Hindernispositionen: Dafür sollen die erfassten Hindernisdatensätze jeweils einmal unverändert und mehrfach überlagert mit unterschiedlichen Positions-, Richtungs- und Abstandsmessfehlen als Testbeispiele verwendet werden. Die dabei gewonnen Erkenntnisse sollen in die weitere Entwicklung einfließen.
• Entwicklung eines über Bluetooth mit dem PC kommunizierenden Fahrzeugs, dem das PC-Programm die abzufahrende Bahn vorgibt und das die Hindernisdatensätze in eine Datei schreibt. Jede programmierte Bahn soll im selben Hindernisraum mehrfach abgefahren und die Messwerte aufgezeichnet werden. Aus den Messwertsätzen gleicher Versuche sind die Erwartungswerte und Varianzen abzuschätzen und kritisch zu bewerten.
• Suche nach Möglichkeiten zur Genauigkeitsverbesserung: Denkbar ist eine automatische Rekalibrierung an Hindernissen mit vorgegebenen oder bereits gemessenen Positionen oder an Bodenmarkierungen. Weiterhin kann untersucht werden, ob die vorhanden PMOD-Module mit Kompasssensor, Gyro-Sensor bzw. GPS-Modul hilfreich sind für die Genauigkeitsverbesserung.
• Spezifikation, Implementierung und Test der finalen Lösung bzw. der Änderungen.