Konstruktion

Der Versuch der Detektierbarkeit unterteilt sich erstens in Messungen bei Tageslicht und zweitens in Messungen unter künstlichem Licht. Als Referenz diente in beiden Fällen ein normales weißes Blatt Papier. 

Der Aufbau ist simpel gestaltet, wie man in Abbildung 1 erkennt. Es sind Abstände von 1-20cm in 1cm Schritten auf ein Blatt Papier gezeichnet worden. Im nächsten Schritt wurde das zu detektierende Objekt mit einem Abstand von 1 cm zum Sensor aufgestellt und mittels MATLAB, der Wert des Sensors ausgelesen. Danach wurde das Objekt auf die 2 cm-Linie gestellt und erneut der Wert ausgelesen. Dieser Vorgang wurde bis auf einen Abstand von 20 cm zwischen Objekt und Sensor wiederholt.

Da ein Roboter mehrere Sensoren besitzt, wurden alle für uns relevanten Sensoren ausgelesen, um die Gleichheit der Sensoren zu beurteilen. 

PLA Verkehrsweiß (RAL 9016) von filamentworld.

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Die Anforderungen an unser Gehäuse wurden im Vorfeld klar definiert. Der wichtigste Punkt ist die Detektierbarkeit der Roboter untereinander bei einem Mindestabstand von 2 cm. Die Sensoren der Roboter sind so ausgelegt, dass die Roboter sich ohne ein neues Gehäuse nicht wahrnehmen können und somit kollidieren würden. Deshalb wurde der RAL-Ton 9016 (Weiß) gewählt, um die beste Detektierbarkeit zu gewährleisten.

Bezüglich der Geometrie des Gehäuses ist es wichtig, dass alle Sensoren, Tasten, die Räder und vor allem das Display nicht eingeschlossen werden, um die Funktionen des Roboters nicht zu beeinträchtigen.

Der letzte wichtiger Punkt ist die Montage, welche durch einfaches Standardwerkzeug ermöglicht werden soll.

Die Grundidee basiert auf dem Platinenschutz, welcher als Standard bei jedem Roboter verbaut ist. Das Gehäuse wird unter dem Roboter verschraubt und ersetzt den bisherigen Platinenschutz. Der Vorteil besteht darin, dass das Gehäuse zusätzliche Stege besitzt. Dadurch sind die Sensoren und die Platine im Falle eines Zusammenstoßes geschützt. Die Funktionen des Roboters werden daher auch weiterhin nicht beeinträchtigt.

Weiterhin ist durch die neue Materialeigenschaft das Gehäuse erstens wesentlich robuster, da die Wandstärke erhöht wurde und zweitens können die Roboter sich durch den RAL-Ton 9016 (Weiß) problemlos detektieren. 

Die Montage des gedruckten Gehäuses ist sehr einfach. Sie unterteilt sich im Wesentlichen in zwei Schritte.

1.Schritt: Demontage des bisherigen Gehäuses

Als erstes müssen die Aufsätze, welche links und rechts am Rand der Platine liegen und dem Austarieren dienen, entfernt werden. Diese werden einfach in die Platine gedrückt und können am besten mit Hilfe eines Schraubendrehers durch Druck von oben gelöst werden. 

Danach sind mit einem Kreuzschraubendreher die vier Kreuzschrauben zu lösen und zu entfernen. Nun kann das schwarze Gehäuse, wie in Abbildung 4, entfernt werden.

2. Schritt: Montage des neuen Gehäuses

Die Montage des neuen gedruckten Gehäuses besteht darin, die Aufsätze links und rechts zuerst in die Platine zu drücken. Danach erfolgt das Aufsetzen des neuen Gehäuses.

Aufgrund der Aussparungen der beiden Bodensensoren besteht nur eine Möglichkeit das Gehäuse aufzusetzen.

Zum Schluss sind noch die vier Kreuzschrauben durch die dafür vorgesehenen Löcher anzuziehen, welche das Gehäuse dann am Roboter fixieren (siehe Abbildung 5).

Bei dem Parcours handelt es sich um die Fläche auf der das Experiment durchgeführt wird. Auch an Diesen sind, seit Beginn des Projektes, Anforderungen gestellt und klar definiert.

Der Parcours soll mindestens eine Grundfläche von 3 mal 3 Metern haben und die Einzelteile sollen variabel steckbar sein, so dass er in Geometrie und Größe variiert werden kann. Außerdem muss die Umrandung des Parcours ebenfalls von den Infrarotsensoren der Roboter detektiert werden können.  Des Weiteren ist ein Wunsch, dass der Parcours eine Auf- und Abbauzeit von 30 Minuten nicht überschreitet.

Weitere Anforderungen ergeben sich daraus, dass eine Person den gesamten Parcours transportieren können muss. Dies soll mithilfe eines Transportbehälters möglich sein, welcher über Tragegriffe und Rollen verfügt. Dabei soll ein Gewicht von 15 Kilogramm nicht überschritten werden. 

Für den Parcours wird ein ebener Untergrund als Grundfläche genutzt und Diese wird mit seitlichen Begrenzungen versehen, um die Größe des Parcours zu definieren. Somit wird nur Material für die Begrenzungen benötigt und der Parcours kann auf allen ebenen und sauberen Flächen aufgebaut werden.

Für den Transport dient ein speziell umgebautes Flightcase, da mit Diesem alle Bestandteile des Parcours einfach und sicher bewegt werden können.

An die Begrenzung werden einige Anforderungen gestellt. Sie sollte weiß sein und mindestens eine Höhe von 20 mm haben, damit sie von den Robotern gut detektiert werden kann. 

Daher fiel die Entscheidung auf weiße Winkelleisten aus dem Baumarkt. Diese gibt es in einer Gesamtlänge von 2600 mm und einer Schenkellänge von jeweils 28 mm. Durch ihre Farbe und ausreichende Höhe sind sie gut detektierbar. Außerdem sind sie aus Hartpappe und damit sehr leicht und dennoch stabil. Da die Winkelleisten, aufgrund ihrer Länge, nicht in dem Case transportiert werden können, sind sie auf 480 mm eingekürzt und passen somit hinein.

Mit Hilfe von 3D Druck sind Verbinder hergestellt worden, die die Leisten miteinander kombinierbar machen. Mit Diesen können die Leisten grade oder im 90 Grad Winkel aneinandergesteckt werden (siehe Abbildung 7). 

Um den Parcours aufzubauen, muss eine ebene und saubere Fläche von 3m x 3m vorhanden sein. Dann müssen 24 Winkelleisten, 20 grade Verbinder und vier 90 Grad Verbinder aus dem Flightcase genommen werden. An jeder der vier Seiten des Parcours werden daraufhin jeweils 6 Leisten aneinandergelegt. Die einzelnen Leisten können dann in die Verbinder geschoben werden (siehe Abbildung 8). Dabei ist darauf zu achten, dass die weiße Fläche in das Innere des Parcours zeigt. An den Ecken können dann die einzelnen Seiten mit Hilfe der 90 Grad Verbinder zu einem Quadrat zusammengefügt werden (siehe Abbildung 8). Durch Variieren der Anzahl von Leisten kann ebenfalls ein kleinerer Parcours erstellt werden. 

Zur Demontage kann der Parcours durch Auseinanderziehen der Leisten wieder abgebaut werden. Die Einzelteile können anschließend zur Verwahrung oder für einen sicheren Transport in das Case einsortiert werden.