Prozessautomatisierung






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Technische und Organisatorische Informationen zum Praktikum

Die Roboter

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Für den Praktikumsbetrieb stehen fünf baugleiche Roboter vom Typ "RoboLaus" zur Verfügung: "Manu", "Bernd", "Heinz", "Paul" und "Karli".

Nachfolgend einige technische Daten zu den Roboläusen:
  • Höhe des Roboters ca. 11 cm
  • Breite des Roboters ca. 17 cm
  • Länge des Roboters ca. 19 cm
  • Spurweite ca. 15,2 cm
  • Akkuspannung max. 9,6 V
  • Betriebsdauer bis zu 5 h
  • zwei Motoren mit jeweils einem richtungssensitiven Rad-Encoder
  • Motorstrom bis 0,6 A
  • maximale Geschwindigkeit ca. 0,2 m/s
  • Raddurchmesser 50 mm
  • Inkremente pro Umdrehung 420
  • Ausgabe über LC-Display und Kommunikationschnittstelle
  • LC-Dislpay 2 Zeilen mit je 16 Zeichen
  • Funkmodule XBee-Pro nach IEEE 802.15.4
  • NEW Kompass CMPS03

  • Übertragungsrate I2C-Bus Standard 400 kHz (max. 500 kHz)
  • Baudrate serielle Kommunikationsschnittstelle Standard 9600
  • zwei mittels Servo drehbare Infrarot-Sensoren GPS2D12 und GP2D120
  • Messbereich des linken Infrarot-Sensors 30-400mm
  • Messbereich des rechten Infrarot-Sensors 90-800mm
  • Stellbereich der Servos ca. -90 bis 90 Grad
  • vier Bumper zur Kollissionserkennung
  • 38 kHz-Infrarot-Empfänger zur Erkennung der Spielfeld und Bojen
  • ein roter, gelber und grüner Taster
  • eine rote, gelbe und grüne LED
  • Messen der Akkuspannung

Ladegeräte

Es ist unbedingt darauf zu achten, dass nach Arbeitsende die Akkus und die Bojen an die dafür vorgesehenen Ladegeräte angeschlossen werden. Nur so kann eine ständige Arbeitsbereitschaft der Geräte gewährleistet werden.

Programmierung und Hinweise zu den Arbeitsplatzrechnern

  • Die ausführliche Dokumentation der verfügbaren Softwarebibliothek ist als Online-Version verfügbar. Dieses Beispielprogramm zeigt die grundlegende Programmierung des Roboters.

  • Zum Programmieren der Roboter stehen vier Arbeitsplätze zur Verfügung. Als Betriebssystem kommt Ubuntu Linux zum Einsatz. Das URZ bietet auf seinen Seiten umfangreiche Unterlagen zur Einführung in das Arbeiten mit Linux an.

  • Auf allen Rechnern ist der Editor kate vorinstalliert. Dieser bietet Syntaxhighlighting, automatische Einrückungen und einige Makros zur Unterstützung eines schnellen Arbeitsflusses: Mittels der Funktionstaste F12 wird das aktuell bearbeitete Programm compiliert. Shift-F12 überträgt das compilierte Programm an den Roboter. Diese Makro-Aufrufe sind auch über das Menü Extras/Externe Programme zu erreichen.

  • Für den Zeitraum des Praktikums erhält jede Praktikumsgruppe ein Login mit dem sie sich auf den Rechnern einloggen kann. Nach Arbeitsende ist der Benutzer abzumelden und der Rechner auszuschalten.

  • Die Anmeldung an den Arbeitsplatzrechnern erfolgt wie folgt:
    • Benutzername: praktXX (die beiden Endziffern entsprechen der Praktikumsgruppennummer)
    • Passwort wird jeder Gruppe persönlich ausgehändigt oder per E-Mail zugesandt

  • In Ihrem Home-Verzeichnis auf den Arbeitsplatzrechnern finden Sie ein besonderes Verzeichniss, das eigentlich ein Link ins AFS ist: Das Verzeichnis WS11 beinhaltet einige nötige Internas, zum Beispiel Skripte zum Compilieren Ihrer Programme und zum Übertragen dieser an den Roboter. Außerdem befinden sich hier einige Dokumentationen und Datenblätter zu den auf dem Roboter verbauten Sensoren. Sie finden ebenfalls das für diesen Versuch benötigte Beispielprogramm unter WS11. Im AFS ist es unter /afs/tu-chemnitz.de/project/proaut/praktikum_robotik/WS11/ zu finden.

  • Um Zugriff auf die im AFS abgelegten Daten zu erhalten, muss sich ein Mitglied der Gruppe mit Nutzerkennzeichen und seinem persönlichen Passwort im anmelden. Dies erfolgt durch das Programm qklog auf der Konsole. Der Zugang ins AFS selber erfolgt über den Link auf dem Desktop.

  • Alle Arbeitsplatzrechner sind an das Campusnetz und somit auch an das Internet angeschlossen. Es wird darauf hingewiesen, daß die vom Universitätsrechenzentrum herausgegebene Benutzungsordnung auch in den von Ihnen genutzten Laborräumen Gültigkeit besitzt. Verstöße gegen diese Benutzungsordnung werden an das Rechenzentrum weitergemeldet.

Versionskontrolle mit Subversion

Während des Praktikums haben Sie Zugriff auf das Versionskontrollsystem Subversion (svn) zur Verwaltung Ihrer Quelltexte. Mit Subversion ist es möglich, alle Änderungen an Ihren Programmen zu erfassen und mit einem Zeitstempel versehen in einem Archiv (sog. Repository) zu speichern. Bei Bedarf kann jederzeit ein älterer Stand wiederhergestellt werden. In eigenem Interesse sollten Sie von diesen Möglichkeiten gebrauch machen. Subversion erlaubt Ihnen außerdem, stets den aktuellen Stand ihrer Software abrufen zu können, auch wenn Sie nicht immer am gleichen Arbeitsplatzrechner arbeiten können bzw. auch von zu Hause aus Änderungen am Quellcode vornehmen wollen.

Informieren Sie sich im Internet über die grundlegenden Mechanismen und Terminologie eines Versionskontrollsystems im Allgemeinen und Subversion im Speziellen. Machen Sie sich mit der Arbeitsweise der wichtigsten Befehle update, add und commit vertraut. Unter http://svnbook.red-bean.com/ steht ein sehr empfehlenswertes deutschsprachiges, freies Buch über Subversion zur Verfügung.

Bevor Sie mit dem Praktikum beginnen, berücksichtigen Sie bitte die folgenden Hinweise.

  • Einmalig pro Arbeitsplatzrechner müssen Sie folgendes auf einer Konsole ausführen:
    svn checkout https://borstel.etit.tu-chemnitz.de/svn/praktikum/gruppen/2011/praktXX Verzeichnisname
    Dieser Befehl holt Ihr Projektverzeichnis erstmalig aus dem Repository und legt es als sog. Arbeitskopie im angegebenen Verzeichnis ab.
  • Kopieren Sie sich das Beispielprogramm für den ersten Versuch aus dem AFS in Ihre Arbeitskopie. Zum Beispiel, wenn Sie die Arbeitskopie nach ~praktikum ausgecheckt haben: cp -r ~/WS11/dokumentation/Versuch1/ ~/praktikum/Versuch1 Markieren Sie anschließend mittels svn add Versuch1 das neu erstellte Verzeichnis, damit Subversion weiß, dass es künftig mit in der Versionskontrolle verwaltet werden soll.
  • Ebenso müssen Sie alle weiteren Dateien, die Sie anlegen und mit in die Versionskontrolle aufnehmen wollen, mit svn add hinzufügen.
  • Zukünftig sollten Sie mittels svn update die lokale Arbeitskopie auf den neuesten Stand bringen, bevor Sie beginnen, Ihren Quelltext zu editieren. So stellen Sie sicher, dass eventuell von Ihren Teammitgliedern oder auf anderen Rechnern durchgeführte Änderungen am Quellcode auch lokal zur Verfügung stehen.
  • Mit dem Befehl svn commit -m 'Kommentar' laden sie die lokalen Änderungen wieder in das Repository. Dies sollten Sie immer ausführen, wenn Sie Ihre Arbeit beenden. Der Kommentar sollte aussagekräftig sein und die durchgeführten Änderungen beschreiben.
  • svn update und svn commit müssen in dem Verzeichnis ausgeführt werden, in dem Ihre Arbeitskopie liegt. Alternativ können Sie auch im Editor kate die Tastenkombinationen F2 für svn update und Strg-Shift-F2 für svn commit benutzen. Bei letzterem öffnet sich ein Fenster, in dem Sie einen Kommentar eingeben können.
  • Eine weitere, komfortablere Möglichkeit, mit Subversion zu arbeiten, ist das Tool rapidsvn, welches auf den Arbeitsplatzrechnern installiert ist.

Generelle Hinweise zum Laborraum

  • Für das Praktikum steht allen Teilnehmern im Rahmen der Laborbelegung das Robotik-Labor (Rh31-33, 110) zur Verfügung.
  • Im Rahmen des Laborbelegungsplans steht es den Praktikumsgruppen frei, das Labor und die für das Praktikum freigegebenen Gerätschaften für Praktikumsarbeit zu nutzen. Eingetragene Praktikumsgruppen haben dabei absolutes Nutzungsvorrecht!
  • Sollten Defekte an den Robotern oder sonstigen Geräten auftreten, sind unverzüglich die Praktikumsleiter bzw. die Techniker im Raum 108 / 107 zu verständigen.

Spielfeld und Bojen

spielfeld.jpg boje.jpg
Das ca. 250x250cm große Spielfeld(Labyrinth) ist wie ein Schachbrett aufgebaut. Es besteht aus einer Grundplatte mit 8x8 Einzelfeldern und frei stellbaren, mit Winkelstücken verbundenen Wandsegmenten von n-mal 30cm Länge. Die einzelnen Parzellen sind je 30x30cm groß und zur Navigation durch schwarze Streifen von einander getrennt. Mit dem Labyrinth und seinen Wandsegementen kann während des gesammten Praktikums frei gearbeitet werden.

Als Ziele für die Roboter werden die sogenannten Bojen verwendet. Sie senden ein impulsweitenmoduliertes Infarot-Signal aus, welches die Roboter über ihren IR-Sensor empfangen und auswerten können. Ausgehend von dem Zustand neutral können die Roboter durch einfaches Gegenfahren die Bojen in die Zustände rot bzw. grün schalten. Während das Umschalten beim ersten Gegenfahren zufällig erfolgt, wechseln die Farben rot/grün bei jedem nochmaligen Betätigen hin und her. Der jeweilige Farbzustand wird dann, für den Betrachter sichtbar, durch zwei Leuchtflächen am Bojenkopf angezeigt.

Inbetriebnahme der Bojen:
  • zum Einschalten den Schalter nach links bewegen (grüne LED leuchtet)
  • dann zum Starten den oberen Knopf drücken (rote LED zeigt synchron zur IR-Diode das Signal)