NXT LEGO Roboter

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NXT LEGO Roboter Powered By Docstoc
					NXT LEGO Roboter




Michael Kauer   Max Rose
Matthias Bode   Mana Bunrod
Einleitung    Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    LEGO - Robotik



                            Was sind

              LEGO-MINDSTORMS-ROBOTER ?




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Einleitung    Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    LEGO - Robotik




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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Aufgabenstellung
         Konstruktion eines fahrbaren Roboters

         Spezielle Anforderungen
                 schnelle und sichere Streckenbewältigung
                 Gegenseitiges Starten und Stoppen
                 Ermittlung der Rundenzeiten




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Einleitung         Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Aufgabenbewältigung
         Durchführung erfolgt mit…

                 festgelegtem Algorithmus

                 Hilfe von Sensoren und Motoren




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Einleitung          Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Sicherheit
         Automatisierung birgt Risiken

         Grundlegende Verhaltensregeln für Roboter

         Sicherheit geht vor
                 Schutz des Menschen




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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    CIM und Robotik
         Computer Integrated Manufactoring

         Einordnung im vertikalen CIM-Model
                 Robotereinsatz im operativen Funktionsbereich




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Einleitung          Bedingungen         Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Der Parcours
         Graukeil-Strecke

         schwarzer Mittelstreifen

         Grauschattierung
                 nach außen heller




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Einleitung          Bedingungen        Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    NXT-Mikrocontroller
         4 Sensoreingänge
         3 Motorausgänge
         Lautsprecher
         Display
                 visuelle Ausgabe
                 Menüsteuerung

         Schnittstellen zur Kommunikation
                 USB
                 Bluetooth
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Einleitung            Bedingungen             Umsetzung       Roboter Show   Ausblick


    LEGO Bausteine
         Lichtsensor
                 eigene Lichtquelle
                 Sensorausgabe
                      reflektierte Lichtintensität


         Ultraschallsensor
                 Sensorausgabe
                      Abstand zum nächsten Objekt


         Legosteine
                 als Konstruktionselemente
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Einleitung            Bedingungen              Umsetzung     Roboter Show   Ausblick


    Konstruktion
         erste Idee
                 möglichst kompakt
                 zwei einzeln angetriebene Vorderräder
                      auf der Stelle drehen


         nachlaufendes Stützrad
                 statische Bestimmtheit


         Lichtsensor
                 Linienverfolgung

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Einleitung            Bedingungen          Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Entwicklung
         kleine Spurbreite
                 enge Kurven befahrbar


         kleine Räder
                 tiefer Schwerpunkt
                      mechanische Stabilität




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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Sensorposition
         zwischen Antriebsrädern
                 optimale Linienverfolgung


         möglichst Nah am Boden
                 Grauschattierung besser auflösbar
                 Fremdlichteinflüsse minimieren


         konstanter Sensorabstand zum Boden


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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Zwei-Sensor-Model
         Sensor-Anordnung
                 direkt nebeneinander
                 nah an den Antriebsrädern




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Einleitung          Bedingungen        Umsetzung      Roboter Show   Ausblick


    Regelung
         Ziel
                 Beide Sensoren auf
                  Graukeilstrecke

         Zwei Sensor-Motor Paare
                 Sensor 1 steuert Motor B
                 Sensor 2 steuert Motor A
                 ungestörte Überlagerung

         Multithreading Prozessor

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Einleitung     Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Mehrstufenregelung
         Motorleistung über
          relative Lichtintensität
          regeln




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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Extremfall
         Fahrfehler
                 Roboter kommt von Strecke ab
                 Beide Sensoren im hellen Bereich
         Lösung
                 Roboter fährt rückwärts
                 auf die Strecke zurück




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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Zwei-Sensor-Model
         Vorteile
                 sichere Parcoursbewältigung
                 schnelle Parcoursbewältigung
         Nachteil
                 schlechte Dämpfung




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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Ein-Sensor-Model
         Warum nur ein Sensor?
                 standardgemäß nur ein Lichtsensor mitgeliefert
                 wenige Komponenten ermöglichen Kompaktheit




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Einleitung            Bedingungen         Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Regelstrecke
         Input
                 relative Intensität
                      (0 bis 100%)

         Output
                 Motorleistung
                      (0 bis 100%)




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Einleitung          Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    proportionale Regelung
         Motorleistung ~ Intensität
         Wendekreis ~ Spurbreite
                 Regelung versagt bei engen Kurven




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Einleitung          Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    proportionale Regelung
         Motorleistung ~ Intensität
         Wendekreis ~ Spurbreite
                 Regelung versagt bei engen Kurven




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Einleitung          Bedingungen       Umsetzung      Roboter Show   Ausblick


    proportionale Regelung
         Motorleistung ~ Intensität
         Wendekreis ~ Spurbreite
                 Regelung versagt bei engen Kurven


         große Dämpfung
                 kein aufschwingen


         ruhiges Fahrverhalten
                 aber langsam

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Einleitung          Bedingungen      Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    erweiterte Regelung
         Lichtintensitäts-Änderungsrate
                 bestimmt Motordrehsinn
                 Roboterdrehung auf der Stelle
                 enge Kurven werden befahrbar




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Einleitung          Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Ein-Sensor-Model
         aufwendige Regelung
                 optimale Anpassung an Parcour notwendig
                 Fehleranfällig
                 langsam
         ästhetische Bewegung




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Einleitung    Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Remote-Control-Bot
         Kommunikation via Bluetooth




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Einleitung    Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    Das Rennen!




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Einleitung          Bedingungen     Umsetzung        Roboter Show   Ausblick


    to do...
         Kombination aus
                 Zwei-Sensor-Roboter
                 Ein-Sensor-Regelung


         Nutzung echter IDE-Software
                 längere Einarbeitungszeit
                 flexible Code-Verwaltung
                 komplexere Regelalgorithmen möglich



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