Projekte.HuBoTUC.Aufgaben (Struktur)

Zielstellungen für die kommenden 6 Monate

Prioritäten in der aufgelisteten Reihenfolge
  1. bidirektionale Datenfunkverbindung zum PC über den Treiber für serielle Schnittstellen; Ausbau auf ein Kommunikationsnetzwerk von mindestens 4 Rechnern und 4 Robotern
  2. Servo-Ansteuerung mit Rücklesen von Servo-Informationen; Servodeaktivierung bei Zerstörungsgefahr; Nachfolgeziele: gut synchronisierte, ruckfreie Servobewegung; Untersuchung, wie gut sich aus den ausgelesenen Servoströmen auf die aktuellen Stellkräfte schließen lässt
  3. Feststellung von groben Bewegungsanomalien (Roboter umgefallen, mit Hindernis kollidiert etc.) mit dem Beschleunigungssensor; Fortsetzung: Ausregelung von feinen Bewegungsanamalien, insbesondere der Schwingungen beim Laufen über posenabhängige Regelkreise
  4. Konzeption einer Bewegungsbibliothek
    • Zusammenstellen einer Menge von Posen (Servostellungen für sinnvolle Roboterhaltungen)
    • Aufstellung der Nachfolgerelation (Zusammenstellen aller zulässigen Folgeposen
      • plus Kostenparameter für den Zeitaufwand)
    • Wegeempfehlung im Posenraum: Berechnung des optimalen Wegs von einer Quellpose
      • zu einer Zielpose (TSP traveling salesman problem)
    • Zuordnung von 3D-Schwerkraftrichtung und Toleranzbereich zu den Posen zur Erkennung von groben Bewegungsanomalien
    • Entwicklung von Notfallstrategien für Anomalien (auf den Rücken gefallen, auf den Bauch gefallen, unterschiedliche Kollisionssituationen mit Hindernissen etc.)
    • Zuordnung von Regelkreisstrukturen und Parameter zu Posen (welche Servos sind mit welchen Parametern zu regeln)
  5. Positionsbestimmung der Roboter mit einer Deckenkamera: Ortung der Roboter über synchron zur Bildaufnahme geschaltet Leuchtdioden auf beiden Schultern; Lichpunktdetektion über Differenzbildmethode; Zuordnung der Lichtpunkte zu Positionsleuchten über Lichtschnittechnik; Synchronisation und Positionsweitergabe über Funk (Kamera als Funknetzmaster?)
  6. PC-Steuersoftware: Übergeordnete Steuerung der Roboteraktionen in Form eines Wege- und Zeitplans im Posenraum; die Posen seinen in der ersten Version Aufzählungsgröße, z.B. "stehen1-arme-unten", "run-P1", "run-P2" etc., eine Parametrierung oder eine Zerlegung in kartesische Produkte könnte in späteren Versionen erstrebenswert sein; ein einfacher Wegeplan ist eine Folge von Posen, ein komplexer Wegeplan soll zusätzlich für Ausnahmesituationen (z.B. Roboter auf den Bauch gefallen) die Alternativstrategie (im Beispiel wiederaufstehen) vorgeben; Kommunikation über den Treiber der seriellen Schnittstelle; Datenübertragung vom PC zum Roboter: Änderung des Wege- und Zeitplans; Datenrückgabe vom Roboter an seinen Steuerrechner: abgearbeitete Schritte, Abweichungen vom Plan incl. eingeleiteter Ausnahmebehandlungen; die eigene Position und Orientierung im normalen Raum sowie die der übrigen liefert die Deckenkamera

Zielvorgabe für die nächste Version der Steuerelektronik

  • Funkmodule mit FPGA-Ansteuerung
  • Servoransteuerung über serielle Schnittstelle
  • 2 Schulter-LEDs
  • Beschleunigungssensor
  • relativ geringe Anforderungen an die Rechenleistung und die Speichergröße
  • Anschluss der Kopfleuchtdiode
  • akustische Ausgabe (wie in der jetzigen Version / Voice-Modul / MP3-Player)
  • serielle, besser über usb getunnelte serielle Schnittstelle
  • optional 4/6-polige Erweiterungsstecker für weitere Digitalsensoren, Mikrokontroller mit Sensoren etc.

Anmerungen:
  • noch keine Kameraschnittstellen
  • keine analogen Eingänge

  • die Spartan2-400-FPGAs und die 4MBit-Speicher sollten ausreichen;
    • der Atmel ist nicht erforderlich; zwei gestapelte Platinen sind o.k
* Datenübergabe: Kopie des Wegeplans im Posenraum für des Sollverhalten


Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 18.04.2011 16:00:06

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