Linienverfolgunsroboter Diplomarbeit

[cmock]

... das schuljahr hat grad angefangen, die letzten 6 monate sind also in der hinsicht gar nicht vorhanden gewesen zum verplempern ...

GAR nicht vorhanden? Seltsam. Die Ferien in Wien dauern von 04.07. - 05.09.

ich wollt eigentlich darauf hinaus, daß die mit dieser diplomarbeit befassten möglicherweise erst vor kurzem von ihrem glück erfahren haben... jedenfalls wenn ich von der konfusen organisation am gym meines buben auf die HTL mödling schließen darf.

Die Regelungstechnik ist eindeutig die größte Herausforderung, geht auch Hand in Hand mit der maximalen Nutzung der Fahrbahnhaftung.

yup. und wenn so eine diplomarbeit fachübergreifend ist, dann sollte man wohl mit der physik anfangen und einmal grob durchrechnen, wie schnell das ding in den von den regeln vorgegebenen kurvenradien maximal sein kann, wie schnell daher die maximale geschwindigkeit auf den geraden sein kann, und darauf den antrieb auslegen. dann stellt man sich an einem sonnigen samstag ca einen km von der HTL entfernt an die weinstraße und schaut sich das mit den kurven und der haftung in der praxis an...

cm.

[recycle]

ist es nicht sinn einer DIPLOMarbeit, soetwas herrauszufinden? soll ja auch niveau haben und nicht nur aus einem forum abgeschrieben worden sein...*meine meinung*

Also in Deutschland macht man eine Diplomarbeit z.B. dafür um Ingenieur zu werden.
Für eine Diplomarbeit muss man immer auf irgendwelche anderen Informationsquellen zurückgreifen. Traditionell waren das meist Bücher, heutzutage ist es aber auch das Internet.
Ob man dabei Informationen von irgendwelchen wissenschaftlichen Abhandlungen von´Universitäten oder aus Foren nutzt sollte ziemlich egal sein.
Ob man die Information in dem einfach Forum nur findet, oder erhält indem man nachfragt, sollte eigentlich auch völlig egal sein. Wissenschaftler diskutieren ja auch miteinander.
Sich schon vorhandenen Projekte anzusehen ist auch völlig legitim. Ein Ingenieur der das nicht macht wäre ein lausiger Ingenieur, daher sollte dasselbe für den Diplomanden gelten.

Die Aufgabe einer Diplomarbeit ist es, sich aus den vielen vorhandenen und besonders Internet leider auch oft falschen Informationen die richtigen rauszusuchen, diese richtig zu verknüpfen und richtig darzulegen, warum man etwas so und nicht anders macht.
Die Informationen die man dazu verwendet, gehören natürlcih als Quellenangabe aufgelistet.

Wenn man wie hier die Aufgabe hat etwas zu entwickeln, was es schon x-fach gibt (z.B.: Linienfolger) hat der Diplomand halt die schwierige Aufgabe sein eigenes Projekt besser zu machen.
Falls das tatsächlich nicht mehr geht, bleibt ihm eigenlich nur darzulegen, warum er es genauso macht und es nicht bessser/sinnvoller/effektiver geht.
Letzterer Fall ist aber ziemlich unwahrscheinlich und wenn er tatsächlich eintritt hätte der Professor der die Diplomarbeit vergeben hat gepennt.

kann mich da meinem vorredner eigentlich anschließen. .........dann sollten wenigstens die vor und nachteile der einzelnen antriebs- und sensorkonzepte herausgearbeitet und verglichen werden.

Richtig. Aber das gehört dann in die Diplomarbeit und nicht unbedingt hier ins Forum.

vorallem ist ein forum als quelle nicht wirklich sinnvoll zu verwenden.

Warum nicht? Alle Informationsquellen sind sinnvoll. Man muss nur richtig beurteilen, ob die gefundenen Informationen korrekt sind, was in einzelnen Beiträgen in Forum sicherlich häufig nicht der Fall ist.

Ich find es ehrlich gesagt ein bischen albern, das hier immer gleich wie bei 6.Klässlern der Ellenbogen übers Diktat gelegt wird, wenn jemand sagt, dass Informationen für eine Schul- oder Ausbildungaufgabe sucht.

a) ist es trotzdem völlig legitim sich entsprechende Informationen auch in Foren zu suchen
b) werden damit nur die ehrlichen bestraft, diejenigen die nicht angeben wofür sie die Info benötigen bekommen sie ja

[Besserwessi]

Das mit dem Vergleich der Antriebssysteme sehe ich etwas anders als Andun:
Mit 2 getrennt angetriebenen Motoren wie z.B. beim Asuro hat man eine bessere Kontrolle als mit Ketten. Das Hilfsrad, bzw. der Rutscher stört nicht weiter und kann für die Steuerung vernachlässigt werden. Bei Ketten hat man das Probem das die in Kurven seitlich verrutschen müssen und man nicht genau sagen kann, ob die mehr vorne oder hinten rutschen.

Die Omniweels haben wegen der fehlenenden seitlichen Führung weniger Haftung. Für eine Wirklich schnelle Beschleunigung oder hohe Geschwindigkeit in Kurven sind die also nicht gut geeigent.

[recycle]

Intuitiv scheint mir der Antrieb über 2 unabhängig angetriebene Räder plus Rutscher oder Möbelrolle auch am günstigsten.

Ich habe aber irgendwo im Netz mal einen kleinen Linienfolger gesehen, der nicht über unterschiedleich Frehzahl der Antriebsräder sondern wie ein Dreirad über das dritte Rad gelenkt wurde.
Der Autor hat dazu geschrieben und auch irgendwie begründet, dass diese Art Lenkung Vorteile für die Regelung beim Verfolgen der Linie hätte.
Es gab auch ein Filmchen dazu, auf dem man sehen konnte, dass der kliene Linienfolger rasend schnell über die Linie flitze.
Leider finde ich die Webseite nicht mehr.

Welche Antrieb und Lenkung am günstigsten ist, hängt sicherlich auch davon ab, welche Art von Linien verfplgt werden sollen.

Bei gröseren Radien kann ich mir gut vorstellen, dass eine Herkömmlich Lenkung für die Regelung einfacher ist und sich auch das Fahrwerk besser auf schnelle Kurvengeschwindigkeiten auslegen lässt.

Bei sehr engen Kurven, Abzweigungen, Kreuzungen usw. ists vermutlich vorteilhafter, wenn das Fahrwerk mit 2 Rädern und Panzersteuerung auf der Stelle drehen kann.

Einen Kettenantrieb kann ich mir auch nicht sonderlich günstig vorstellen, weil der a) träger als ein einzelne Antriebsräder sein wird und b) darauf basiert, dass die Ketten beim Lenken seitwärts rutschen.

Zur Linienerkennung haben wir uns überlegt das wir 7x Sensoren vom Typ CNY70 (http://www.vishay.com/docs/83751/cny70.pdf) verwenden aber die Anzahl können wir noch ändern.

Hierzu habe ich auch schon öfter recht kritische Berichte gelesen.
Für die Regelung ist es normalerweise vorteilhaft, wenn man analoge, idealerweise lineare Messwertewerte zur Position über der Linie hat.

Die CNY70m kann man zwar auch analog auslesen, aber aus 7 Stück davon eine relative lineare Funktion für die Positionsbestimmung über der Linie zusammenzubasteln stelle ich mir recht kompliziert vor.

Die CNY70 funktionieren glaube ich auch nur auf sehr kurze distanzen, d.h. sie müssen recht nah über der Linie positioniert werden und haben dann einen recht schmalen Erfassungswinkel.
D.h. für eine lückenlose Abtastung muss man sie vermutlich versetzt montieren.
Bei digitaler Auswertung sollte das kein Problem sein, einen analogen Wert für die Position über der Linie zu bekommen macht das aber vermutlich noch schwieriger.

[oberallgeier]

Ich bin (auch) sicher, dass die Zweirad-Lösung mit getrennten Antrieben für einen Linienfolger die optimale Wahl ist. Zwar fährt mein WALL R (Anm.: ist aber kein Linienfolger) mit einem Motor, ohne Differential, aber mit getuntem Fahrgestell und nachgearbeiteter Lenkung per Servo rund 1,5 m/s ohne Schleudern, aber meine laufenden Tests zur Regelung zeigen, dass die Wendigkeit mit einem Zweiräder schon ziemlich gut ist. Meine relativ neue Standard-Testroute (siehe Thread zu MiniD0) dürfte das beweisen.

Über Kettenantriebe kann ich nichts sagen, der Einwand der nicht richtig kontrollierbaren Drifterei hält mich von solchen Fahrzeugen ab. Ähnliches gilt >>auch dieses nur nach meine Ansicht<< für Omniwheels.

... wie ein Dreirad über das dritte Rad gelenkt ... Vorteile für die Regelung beim Verfolgen der Linie ...

Das kann ich mir gut vorstellen. Die Regelung des Zweirades (mit Rolle oder Rutscher) ist ja üblicherweise eine Geschwindigkeitsregelung der Räder, während ein gelenktes Rad ja DIREKT auf die Richtung wirkt. Nur - eine wirklich gut konzipierte Regelung inklusive Odometrie beim Zweiräder dürfte m.E. dem gelenkten Dreirad nicht nachstehen. Nicht bei den Taktfrequenzen im 16/20 MHz-Bereich.

[neumi]

Wie schon weiter oben erwähnt hab ich eine ähnliche DA gemacht und werde jetzt mal meine Erkenntnisse in Kurzform posten:

Zum grundsätzlichen Konzept:
Es gibt drei Möglichkeiten die meiner Meinung/praktischer Erfahrung nach gut für Linienverfolgung geignet sind:
-) "Zweiradlösung" mit getrennten Motoren + Lenkrolle/Gleiter:
mechanisch einfach, kommt auch mit rechten Winkeln und engen Radien klar, haben unter anderem auch wir verwendet
-) 3 Omniwheels:
teuere Bauteile (die Omniwheels), Probleme bei der Bodenhaftung, Vorteil Roboter muss nicht gedreht werden um der Linie zu folgen, hat eine Gruppe Studenten der TU Graz verwendet
-) Roboter mit 2 Achsen und Knick-Lenkung:
sehr vielversprechendes Konzept, sehr hohe Geschwindigkeiten möglich, halte ich für regelungstechnisch am kompliziertesten, hat eine Gruppe Studenten einer oberösterreichischen FH verwendet, ich weiß alldings nicht mehr welche FH

Kettenroboter halte ich auch für wenig geeignet, weil ich glaube sie sind langsamer und haben einen relativ hohen "Rollwiderstand" sofern man das so nennen kann. Ich habe allerdings noch keinen Linienverfolger mit Ketten gesehen also kann es sein, dass ich mich täusche.

Als Sensoren zur Linienerkennung würde ich schon Reflexlichtschranken wie zum Beispiel CNY70 verwenden. Allerdings haben wir die Erfahrung gemacht, dass es wichtig ist viele Sensoren in einer Reihe nebeneinander zu verwenden. Wir haben es mit 5, 3 und 7 Sensoren in einer Reihe vor dem Roboter versucht und mit 7 Sensoren die mit Abstand besten Ergebnisse erhalten.
Alternativ könnte man auch eine Kamera und Videoverarbeitung einsetzen ist allerdings um ein Vielfaches aufwändiger.
Was du/ihr auf keinen Fall vernachlässigen dürft ist der Regelalgorithmus. Wir haben da nur einen sehr einfachen "Regler", sofern man dass überhaupt so nennen darf, der die Motoren abhängig davon unter welchem Sensor die Linie war angesteuert hat verwendet, aber wir hatten keine Zeit für einen richtigen digitalen PID-Regler oder sowas in die Richtung.

Also Motoren haben wir zuerst gehackte Servos verwendet, was aber alles andere als empfehlenswert ist, weil viel zu ungenau steuerbar und vor allem bei weitem zu langsam um auch nur annähernd konkurenzfähig zu sein.
Wir haben dann den mechanischen Teil eines Fußballroboters der TU-Wien verwendet und nur die Elektronik selbst entwickelt und gebaut. Dieses Fahrgestell verwendet Faulhaber Gleichstrommotoren mit integrierten Hall-Sensoren zur Richtungs- und Geschwindigkeitsbestimmung. Funktioniert soweit ganz gut, allerdings würde ich im nachhinein Schrittmotoren als Antireb einsetzten, weil diese am genauesten steuerbar sind. Mein nächster Roboter wird auch mit Schrittmotoren gebaut, soviel steht fest.

Hier gibt es übrigens einen Link zu eine Video von unserem Roboter in Action: http://www.htl-hl.ac.at/cms/index.ph...ash=359e1311b8

[Achim S.]

Hallo Freunde
wenn ihr schon über antriebe sprecht, dann kann vielleicht einer mir erklären warum meistens 2 räder und Gleiter verwendet werden und nicht 4 Räder
Achim

[neumi]

Wie meinst du 4 Räder? So wie bei einem Auto zum Beispiel? Wenn ja dann würd ich mal sagen weil es einfacher steuerbar, und wendiger ist als ein 4-Rad-Fahrzeug. Außerdem ist es mechanisch einfacher zu bauen weil man keine Differentiale (schreibt man das seit der letzten Rechtschreibreform noch so? ) oder Lenkgetriebe braucht. Das sind zumindest die Gründe die für mich gegen ein 4-Rad-Fahrzeug sprechen.

[Besserwessi]

Um komkurrenzfähig zu sein, müßte man bei 4 Rädern auch schon in Richtung Allradantrieb gehen. Das wird vor allem Aufwendiger als die 2 Rad version, und nicht so wendig. Bei 4 Rädern braucht man dann auch eine Federung, wenn man keine ganz ebene Fläche hat. Die Vorteile die man mit 4 Rädern hat sind eher minimal.

Probleme hat die 2 Rad Version eher bei unebenem Gelände oder einem hohen Schwerpunkt. Auch wenn sich der Schwerpukt des Bots merklich verschiebt (z.B. variable Last) wird es da schlechter. Aber selbst dann wäre zu überlegen ob man lieber die Achse verschiebbar macht, als 4 Räder zu nehmen.
Für die typischen Linienfolger ist die 2 Rad Version schon fast ideal.
Beim Liniensensor hat der CNY70 den recht kleinen Bereich. Alternativ kann man auch einzelen Fototransistoren und LEDs kombinieren. Das gibt dann ein etwas gröberes Bild und man ist felxibler. Eine Reihe mit abwechselnd IR LED und Fototransistor im 3 mm Gehäuse, oder als SMD wäre mein Vorschlag.

[recycle]

Um komkurrenzfähig zu sein, müßte man bei 4 Rädern auch schon in Richtung Allradantrieb gehen. Das wird vor allem Aufwendiger als die 2 Rad version, und nicht so wendig. Bei 4 Rädern braucht man dann auch eine Federung, wenn man keine ganz ebene Fläche hat.

Da gäbe es 2 Lösungen.
a) der wirklich recht aufwendige Selbstbau
b) ein Fahrgestell von einem Auto aus dem Modellbau.
RC Modelle mit Allrad Antrieb, Federung und guter "Trassenlage" gibt es reichlich und teilweise recht günstig.

Der entscheidende Nachteil dürfte sein, dass für die ab einem bestimmten Kurvenradius einfach Schluss ist und es dann nur noch mit zeitaufwendigem Rangieren weitergehen kann.