Fachgebiet LRS

2015/2016/2017: Multi-Roboter Kooperation

Industrie 4.0 heißt der neue Trend in der Wirtschaft. Deswegen beschäftigten sich die Schüler in Lab-Jahr 2015/2016/2017 mit dem Projekt, bei dem mehrere Komponenten miteinander interagieren, um die Gesamtaufgabe zu lösen.


Im Lab-Jahr 2015/2016 wurde Simulation eines Abbaugebietes aufgebaut, wo Materialien lokalisiert, aufgenommen und anschließend nach guten und schlechten Materialien sortiert werden sollten. Zudem sollten die Aufgaben von drei verschiedenen Roboter übernommen werden, damit diese den speziellen Anforderungen möglichst gut angepasst werde konnten. Eine Kamera, die das Abbaugebiet von oben überblickt, wurde eingesetzt um die Roboter zu steuern und die Interaktionen zu koordinieren. Die Anbindungen zwischen den Roboter sowie der Kamera erfolgen durch einen W-LAN Netzwerk.
Ein Selfmade Roboter wurde entworfen, der die Bauelemente transportiert. Die Schüler haben sich für eine fertige Rover-Plattform als Basis entschieden. Als erstes wurde die Versorgungsleitungen des Kommunikationsmoduls und des Micro-Controllers verbunden. Nebenbei wurde die Grundplatte des Roboters zuerst gesägt und den Akku an das Ladegerät angeschlossen. Die Stromversorgung wurde selbst verkabelt. Die Probleme bei der Programmierung sowie Verkabelung wurden behoben. Im Endeffekt konnte der Roboter gesteuert geradeaus fahren und sich drehen.


Während eine Gruppe sich mit dem Selfmade Roboter befasst, beschäftigt sich die andere Gruppe mit dem Aufbau und Ansteuern von zwei Lego-Mindstorm Roboter. Die beiden Roboter sollten zusammenarbeiten, um in den Spielfeld den Bauschutt aufzusammeln und anschließend zu sortieren. Der erste Roboter sollte auf Ketten fahren und vorne einen Greifarm haben, um Objekt aufzunehmen. Hierzu wurde der mithilfe von Ultraschall die Objekte in näherer Umgebung selbstständig lokalisieren und aufsammeln. Er könnte sich auch nach einer Anweisung der Kamera dementsprechend bewegen. Der andere Roboter sollte ein Förderband haben, um die Objekte zu sortieren und einen Aufzug, mit dem Objekt auf die nächste Ebene befördert werden können.

Zur Steuerung der Kommunikation zwischen den Roboter und der Kamera wurde ein State-Diagramm aufgestellt. Die Kamera ortet den Roboter und gibt ihm dann den Weg zu den Objekten vor. Die Bildverarbeitung wurde in C++ geschrieben und baut auf der Opensource-Bibliothek „OpenCV“ auf. Anhand dem von der Kamera aufgenommen Bild wird sowhl Winkel als auch Position der Roboter mithilfe von QR-Code berechnet werden, mit den die Roboter sinnvoll navigieren können.

Im Lab-Jahr 2016/2017 haben sich die Schüler für ein Projekt entschieden, bei dem mehrere Roboter zu bauen, welche mithilfe von Kooperation Aufgaben bewältigen können, welche für einen einzelnen Roboter nicht möglich wären.

Diese Aufgaben könnten zum Beispiel beinhalten, ein Objekt zu bewegen, welches zu schwer für einen Roboter alleine ist. Um dieses Projekt zu realisieren sollen drei Gruppen jeweils einen Roboter bauen, der mithilfe von einer Kamera kontrolliert werden kann. Zusammen sollen diese Roboter dann, gesteuert von der Kamera, Aufgaben erledigen.

Dieses Jahr liegt die Programmierung stärker im Vordergrund als die letzten Jahre, daher sollen für die Roboter Raspberry Pi’s verwendet werden. Ebenso soll das "Robot Operating System", kurz "ROS" verwendet werden, um die Roboter zu steuern und ihr Verhalten am PC zu simulieren.

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