Praktikum SDE: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 12. Dezember 2023, 12:53 Uhr

Leitung: Prof. Mirek Göbel, Prof. Dr.-Ing. Schneider
Module: Studienschwerpunkt II, III: Systems Design Engineering II, III
Lehrveranstaltung: Mechatronik, 6.-7. Semester
Labor: Autonome Systeme

Einleitung

Das Praktikum SDE findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik/Studienschwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. Ziel ist es die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) praktisch zu vertiefen und auszubauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des CaroloCups orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.

Dieses Praktikum gibt einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.

Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Die Aufgaben unterteilen sich in 3 Bereiche

Rundkurs ohne Hindernisse,
Rundkurs mit Hindernissen und
Einparken.

Die Teams

In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Link:

SDE-Team 2023/24

Teams der Vorjahre

Übersicht

Dokumentation

Hardware

Software

Fahrzeugsoftware

Module

Die folgenden Module stehen in dieser Reihenfolge im Haupt-Simulinkmodell:

Diese Module werden auf dem PC (als exe) gerechnet:

Weiterführende Links

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 [[Kategorie:Projekte]]
-Das ''Praktikum SDE'' findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik / Schwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. <br> Es soll die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) vertiefen und ausbauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des [http://carolcup.de CaroloCups] orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.<br>
+[[Datei:Fahrzeug.jpg|thumb|rigth|550px|Abb. 1: Das Autonome Fahrzeug]]
+'''Leitung:''' Prof. Mirek Göbel, [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
+'''Module:''' Studienschwerpunkt II, III: Systems Design Engineering II, III<br>
+'''Lehrveranstaltung:''' Mechatronik, 6.-7. Semester<br>
+'''Labor:''' [[Labor Autonome Systeme|Autonome Systeme]]
+<!-- [[Vorbereitung WS 20/21]] -->
-= '''Einleitung''' =
-Wie bereist erwähnt soll dieses Praktikum einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.<br>
-Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Der Wettbewerb selbst unterteilt sich in 3 Bereiche ''Rundkurs ohne Hindernisse'',''Rundkurs mit Hindernissen'' und ''Einparken''.
-= '''Das Team''' =
-In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Bildlink:
- <gallery>
-Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2011/12]]
-Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2012/13]]
-Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2013/14]]
-Datei:Fahrzeug.jpg|[[SDE-Team 2016/17]]
- </gallery>
-= '''Allgemeines''' =
-Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den allgemeinen Anforderungen an das Fahrzeug, sowohl Software- als auch Hardwareseitig. Gleichfalls werden hier auch sämtliche Schnittstellen zwischen der Hardware und Software beschrieben und erklärt.
-== [[Anforderungen]] ==
-Die ''Anforderungen'' welche an das Fahrzeug gestellt werden, können in diesem Abschnitt leichter aufgeschlüsselt nachgelesen werden. Grundlage hierfür ist das Regelwerk des Carolo Cups 2014.
-== [[Fahrzeughardware]] ==
+== Einleitung ==
-Im Bereich der ''Fahrzeughardware'' geht es um die grundlegenden Merkmale des Fahrzeuges, vom Chassie bis zum Infrarotsensor wird hier alles aufgelistet und die genaue Positionierung erläutert. Genauso finden sich hier Anleitungen zur Bedienung des Fahrzeuges wieder.
+Das ''Praktikum SDE'' findet jedes Jahr im Studiengang Mechatronik/Studienschwerpunkt System Design Engineering (SDE) / 6.-7. Semester statt. Ziel ist es die Kenntnisse und Erfahrungen im Umgang Autonomen Mobilen Robotern (AMR) praktisch zu vertiefen und auszubauen. Zu diesem Zweck wird ein Fahrzeug entwickelt, welches sich an den Anforderungen und Bedingungen des [https://wiki.ifr.ing.tu-bs.de/carolocup/news CaroloCups] orientiert. Hierbei handelt es sich um einen Wettbewerb, indem studentische Teams mit autonom fahrenden Modellfahrzeugen Parcoure und Einparksituationen meistern müssen.
+Dieses Praktikum gibt einen tiefergehenden Einblick in die Abläufe eines Projektes bieten. Hierbei soll es vor allem um die Verfestigung der Lehrinhalte des Semesters durch praktisches Umsetzung gehen. Aus diesem Grund wurde der Carolo-Cup als Leitfaden gewählt, welcher sich durch das gesamte Praktikum zieht.
-=== [Fahrzeug Abmessungen] ===
+Beim Carolo-Cup geht es um die Entwicklung eines autonomen Fahrzeuges im Maßstab 1:10, welches durch Sensorik eine Fahrspur erkennen kann und diese auch verfolgt. Die Aufgaben unterteilen sich in 3 Bereiche
+# Rundkurs ohne Hindernisse,
+# Rundkurs mit Hindernissen und
+# Einparken.
-Um mit dem Fahrzeug am Carolo Cup teilnehmen zu können müssen die Wettkampfregeln eingehalten werden. Unter anderem sind in diesen Regeln auch die Abmessungen des Fahrzeugs vorgeschrieben diese finden sich auch im Lastenheft unter dem Requirement REQ10.2030 wieder. Momentan hält das autonome Fahrzeug alle Anforderungen bis auf die maximale Fahrzeughöhe ein (siehe Bild "Mast der VrMagic Kamera"). Dieser müsste gekürzt werden, um die 300 mm Marke zu unterschreiten. Da die Kamera allerdings nicht am höchsten Punkt befestigt ist, stellt dies kein Problem da und kann durchgeführt werden.
+== Die Teams ==
+In dieser Rubrik sollen die jeweiligen Teams pro Studienjahr, welche sich mit dem Autonomen Fahrzeug beschäftigt haben, kurz vorgestellt werden. Ziel dieser Dokumentation ist es, dass spätere Teams sich schneller an die jeweiligen Experten wenden können, falls diese Fragen oder Probleme mit ihrer Aufgabe haben. Eine genaue Aufgabenverteilung und die Teammitglieder befinden sich hinter dem jeweiligen Link:<br>
-<gallery caption="Galerie zu den Fahrzeugabmessungen" widths="200px" heights="200px" perrow="2">
+  '''[[SDE-Team 2023/24]]'''
-Datei:Mast_der_VrMagic_Kamera.png|Mast des autonomen Fahrzeug zur Befestigung der Kamera
+{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
-Datei:Tabelle_der_FahrzeugAbmessungen.png|Abmessungstabelle
+| <strong>Teams der Vorjahre&thinsp;</strong>
-</gallery>
-== [[Fahrzeugsoftware]] ==
-Neben der Hardware gibt es noch den Bereich ''Software''. In diesem werden sämtliche Abläufe und Strukturen erläutert. Genauso kann man hier die einzelnen Funktionsparameter nachlesen und weitere Informationen über die Funktionen erlangen.
-== [[Kommunikation]] ==
-Um für einen reibungslosen Ablauf der Hard- und Software zu garantieren, benötigt es eine gute Kommunikation. Die Details zur Art und Weise der Kommunikation wird in diesem Abschnitt detailiert erklärt.
-Die Kommunikation zwischen dSPACE-1104-Karte und PC über den RS232-BUS (COM-Schnittstelle am PC) wird im Artikel [[Kommunikation_zwischen_PC_und_dSpace-Karte_via_RS232]] erläutert.
-; Schnittstellendokumentation
-Im SVN ist der aktuelle Stand der Schnittstelle zwischen dSPACE-1104-Karte und PC dokumentiert.
-→ [https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Anforderungsmanagement/Lastenheft/Schnittstellendokumentation_2018.docx SVN: Schnittstellendokumentation]
-Autor: [[Benutzer:Steffen Topp|Steffen Topp]] ([[Benutzer Diskussion:Steffen Topp|Diskussion]])
-= '''Projekte''' =
-Im folgenden Abschnitt werden die einzelnen Teilprojekte des Praktikums SDE näher erläutert. Die Teilprojekte werden in Kleingruppen erledigt. Ziel ist die Simulation der späteren Berufswelt, indem die Studenten das Arbeiten als Projektteam lernen. Hierbei geht es neben den fachlichen Komponenten auch um das Erlenen der Kommunikationsmittel innerhalb eines Teams und die Wichtigkeit der effektiven Kommunikation.
-== Module ==
-Im folgenden Abschnitt werden die 5 Hauptbereiche aufgeführt. Hinter den jeweiligen Links lassen sich detaillierte Anleitungen finden, wie die Module funktionieren und welche Logik dahinter steckt.
-<!--=== [[Autonome Längs- und Querregelung]] ===-->
-=== [[BSF - Bahn- und Spurführung]] ===
-enthält auch Dokumentation zum Thema '''Autonome Längs- und Querregelung''', zu einem Artikel zusammengeführt auf Wunsch von Hr. Prof. Dr. Göbel
-=== [[AEP - Autonomes Einparken]] ===
-=== [[AuF - Antrieb und Fernbedienung]] ===
-=== [[OSE - Objekt - und Spurerkennung]] ===
-== Spezialthemen ==
-Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit den Spezialthemen, welche zum gelingen des Fahrzeuges benötigt werden. Sie lassen sich jedoch keinem Modul zuordnen und werden daher hier aufgelistet. Teilweise gibt es Überschneidungen mit Modulen, jedoch sind diese Themen nicht unbedingt dem Modul zuordbar.
-=== [[Bildverarbeitung mit Raspberry Pi und Webcam]] ===
-=== [[CAN-Kommunikation mit Arduino]] ===
-=== [[Filterung Fernbedienung]] ===
-=== [[Geschwindigkeitsermittlung]] ===
-=== [[Gyrosensor (LPR510AL)]] ===
-=== [[Kommunikation zwischen PC und dSpace-Karte via RS232]] ===
-=== [[Lichtsteuerung]] ===
-=== [[Offset-Kompensation Gyro Sensor]] ===
-=== [[Von Matlab zu C Code ]] ===
-=== [[Abstandssensorik]] ===
-=== [[Testmanagement]] ===
-=== Kalman-Filter ===
-[[Kalman-Filter zur Bestimmung von Position und Geschwindigkeit]]<br/>
-[[Kalman-Filter zur Bestimmung der Geschwindigkeit aus den LIDAR-Daten]]<br/>
-===[[Wartung und Instandhaltung der Akkus]]===
-===[[Test der Fahrbahnerkennung]]===
-===[[Kamerabildtransformation in Vogelperpektive]]===
-===[[Lageregelung beim Einparken]]===
-<!-- ===[[uC Powerpanel]]=== -->
-= '''How to''' =
-In diesem Abschnitt sollen Tutorials und "How to"-Anleitungen eingetragen werden. Sinn und Zweck ist es, späteren Kommilitonen den Einstieg und das Arbeiten am und mit dem Fahrzeug zu erleichtern. Die Hilfestellungen sind jeweils danach sortiert, ob sie am Fahrzeug (Hardware) oder mit der Software zu tun haben. Gerne dürfen weitere Tutorials hier im entsprechenden Themengebiet eingefügt werden.
-== Arbeiten am Fahrzeug ==
-{|style="width: 100%"
-! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Thema
-! style="text-align:center;background-color:#c0c0c0;width:60%"  |Zusammenfassung
-|-
-|''[[Fahrzeughardware#Fahrzeug_hoch-.2Frunterfahren | An- und Ausschalten des Fahrzeuges]]'':||Erklärt, wie man das Fahrzeug in Betrieb nimmt und welche Schritte nötig sind, um das Fahrzeug wieder ausschalten zu können..||
-|-
-|''[[UltraVNC | Verbindung zum Fahrzeug über UltraVNC]]'':||Anleitung zur Verbindung des Fahrzeugs mit einem PC über UltraVNC||
-|}
-== Arbeiten an der Software ==
-{|style="width: 100%"
-! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Software
-! style="text-align:left;background-color:#c0c0c0" |Thema
-! style="text-align:center;background-color:#c0c0c0;width:60%"  |Zusammenfassung
-|-
-|'''MatLab'''||''[[Starten der Online-Simulation]]'':||Erklärt, wie man die Online-Simulation am PC und auf dem Fahrzeug starten kann und auf was man dabei achten sollte.||
-|-
-| ||''[[Starten der Offline-Simulation]]'':||Erklärt, wie man die Offline-Simulation startet und welche Besonderheiten diese aufweist. ||
 |-
-| ||''[[Updaten von Bibliotheken]]'':||Wie updatet man die Bibliotheken für die Modelle korrekt und was haben die einzelnen Stati zu bedeuten.||
+| [[SDE-Team 2022/23]]
 |-
-| ||''[[Ändern von Bibliotheken]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Änderung an der Software machen möchte? Wie kann ich die Änderung so umsetzen, dass das Modell weiterhin korrekt funktioniert?||
+| [[SDE-Team 2021/22]]
 |-
-| ||''[[Signal hinzufügen]]'':||Was muss ich tun, wenn ich neuen Parameter in der Software anlegen möchte? Wie kann ich diesen auf den Bus geben, sodass das diesen in ControlDesk wiederfinde?||
+| [[SDE-Team 2020/21]]
 |-
-|'''ControlDesk'''||''[[Aktualisieren der Variablen]]'':||Erklärt, wie man die aktuelle Variablendefinition aus MatLab in ControlDesk lädt, um diese anschließend zu benutzen.||
+| [[SDE-Team 2019/20]]
 |-
-| ||''[[Durchführen von Messungen]]'' und ''[[Messungen mit dSPACE ControlDesk]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Messung durchgeführt möchte?||
+| [[SDE-Team 2018/19]]
 |-
-| ||''[[Exportieren von Messungen]]'':||Was muss ich tun, wenn ich eine Messung durchgeführt habe und diese mit MatLab auswerten möchte?||
+| [[SDE-Team 2016/17]]
 |-
-| ||''[[MTR SDE Praktikum SVN Struktur]]'':||Wo finde ich was im SVN?||
+| [[SDE-Team 2013/14]]
 |-
-| ||''[[Software Versionsverwaltung mit SVN]]'':||Anleitung für die Verwendung von SVN||
+| [[SDE-Team 2012/13]]
 |}
-=''' [[Datenblätter]]''' =
+== Übersicht ==
-Hier lassen sich alle Datenblätter nachlesen, welche in diesem Projekt benötigt werden. Die Dokumente sind jeweils nach ihren Themen sortiert.
+=== Dokumentation ===
-=''' [[Optimierung]]''' =
+* [[AF: Analyse und Fehlersuche|Analyse und Fehlersuche]]
-In diesem Abschnitt sollen Optimierungsvorschläge und Lösungen dargestellt werden. Hiermit soll auch für folgende Teams eine nachhaltige Verbesserung statt finden!
+* [[AF: Anleitungen|Anleitungen]]
-=''' Weiterführende Literatur''' =
+* [[Anforderungen]]
-#[[Hardware]]
+* [[Datenblätter]]
-#:Literatur zu Themen wie: Wie steuer ich einen Servo-Motor an? Wie realisiere ich ein Bussystem?
+* [[AF: Literatur|Literatur]]
-#[[Logik]]
+* [[SDEP_Spezialthemen|Spezialthemen]]
-#:Literatur zu Themen wie: Wie erkenn ich eine Spur? Algorithmen zur Objekterkennung etc.
+* [[Software Versionsverwaltung mit SVN]]
-#[[Sonstiges]]
+* [[MTR_SDE_Praktikum_SVN_Struktur|SVN Ablagestruktur]]
-#:Literatur zu Themen die nicht unter Hardware oder Logik fallen.
+* [[Systemarchitektur]]
+=== Hardware ===
+* [[Fahrzeughardware|Fahrzeughardware - Wagen 1]]
+* [[Fahrzeughardware - Wagen 2]]
+* [[Hard_und_Software_von_dSPACE | Hard- und Software von dSPACE ]]
+* [[AMR_2022 | AMR 2022 Adapterplatine für den 1. Wagen (alt) und für die Wagen WEIß und SCHWARZ]]
+* [[AMR_2013 | AMR 2013 Adapterplatine für den 2. Wagen (alt Kameradummy nicht in Verwendung)]]
+* [[Powerpanel-Platine | Powerpanel-Platine 2023]]
+* [[Powerpanel-Platine | Powerpanel-Platine 2023 mit Modifikation für die Wagen WEIß und SCHWARZ]]
+=== Software ===
+* [[Fahrzeugsoftware]]
+=== Module ===
+Die folgenden Module stehen in dieser Reihenfolge im Haupt-Simulinkmodell:
+* [[SEN - Sensoren online]]
+* [[SAB - Signal-Aufbereitung]]
+* [[BSF - Bahn- und Spurführung]]
+* [[AEP - Autonomes Einparken]]
+* [[FAMO - Fahrtmodus]]
-== Lane Tracking ==
+Diese Module werden auf dem PC (als exe) gerechnet:
-*[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3658746/ Robust Lane Sensing and Departure Warning under Shadows and Occlusions]
+* [[Kom - Kommunikation]]
-*[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0389430401001710 Investigation of automatic path tracking using an extended Kalman filter]
+* [[OSE - Objekt - und Spurerkennung]]
-=''' Weiterführende Links''' =
+== Weiterführende Links ==
+*[[Wiki-Artikel_schreiben | Tipps zum Schreiben eines Wiki-Artikels]]
+*[[ArduMower:_Simulation_der_Kinematik_eines_Fahrzeugs_mit_drei_R%C3%A4dern|Beispiel-Artikel von Prof. Göbel]]
+*[[ArduMower:_Kartierung_in_Matlab/Simulink|Beispiel-Artikel von Prof. Schneider]]
 *[[Camera_Calibration_Toolbox| Camera Calibration Toolbox]]
+*[[Praktikum_SDE_Code_Reviews|Code Reviews]]
+*[[Erwartungen_SDEP_2020|Erwartungen zum Projektabschluss]]
+*[[Medium: Systematische_Fehlersuche.pdf| Systematische Fehlersuche]]
+*[[:Kategorie:DSPACE]]