System Design Project Einführungsveranstaltung

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1 System Design Project Einführungsveranstaltung Prof. Dr. Martin Riedmiller Prof. Dr. Wolfram Burgard Albert Ludwigs-Universität Freiburg 19. Oktober 2010 M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

2 Skript Skript im Netz unter ml.informatik.uni-freiburg.de/teaching/ws1011/sdp Prof. Dr. Martin Riedmiller, MLL Prof. Dr. Wolfram Burgard, AIS M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

3 Was sollen Sie hier machen? Sie sollen in 4-er bis 5-er Teams ein System entwerfen (ein selbständig agierender Roboter/Fahrzeug) die Hardware planen und aufbauen eine Regelstrategie entwerfen die Software programmieren das System testen, die Parameter abgleichen das System bei einem Wettbewerb vorführen Ihre Arbeit dokumentieren M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

4 Zeitplan (heute) Organistorische und thematische Einführung Einführung in die Programmierung mit NXC Einteilung in Vierergruppen und Verteilung der LEGO-Kästen (überprüfen auf Vollständigkeit) fehlende Teile können nachbestellt werden Ausgabe fehlender Teile Deadline, Fortschritt per dokumentieren! Projektdurchführung mit Hilfestellung , 13:00 Start des Wettbewerbs Dokumentation und Rückgabe der LEGO-Kästen M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

5 Als erstes sollten Sie: Besorgen Sie sich einen Rechenzentrums-Account Wer diesen nicht hat wendet sich bitte an Frau Schneider aus dem Prüfungsamt Führen Sie die Belegung des SDP wie unten beschrieben durch: Vorlesungsverzeichnis Wintersemester 2010/11 Technische Fakultät Studiengang Mikrosystemtechnik (MST) /Microsystems Engineering (MSE) 1. Bachelor Grundlagenmodule System Design Projekt Login und danach Veranstaltung belegen Überlegen Sie sich, mit wem Sie in einer Vierergruppe oder Fünfergruppe arbeiten wollen Nach der Belegungsfrist (bis ) können keine Belegungen mehr durchgeführt werden. M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

6 Wo ist die Testbahn? in Geb. 102 Kellerraum Öffnungszeiten 8:00-18:00 Uhr Betreuungszeiten werden nächste Woche mitgeteilt. M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

7 Was ist ein System? In allgemeinster Definition ist ein System (griech. systema = Zusammengesetztes) eine aus Elementen materieller oder geistiger Art geordnet zusammengesetzte Ganzheit. M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

8 Bausteine eines Systems Prozess Zielsetzung Sensoren (LEGO-Sensoren, aber auch eigene erlaubt) Aktoren (max. 3 Motoren) Informationsverarbeitung Algorithmen Kommunikation Architekturen M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

9 Ressourcen - Lego Mindstorms NXT - Teststrecke zur Linienverfolgung M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

10 Eindrücke der letzten Jahre M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

11 Der Wettbewerb Wann: , 13:00 Wo: Georges-Köhler-Allee 101 im Foyer Zuschauer: Studierende Professoren Sponsoren Presse M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

12 Was müssen Sie leisten Sie müssen sich in 4-er Gruppen zusammenfinden sich anmelden die LEGO-Kästen abholen (Mietvertrag) Ihren Fortschritt per bestätigen ein selbstständig geregeltes Fahrzeug bauen am Wettbewerb teilnehmen einen Abschlußbericht schreiben den Abschlußbericht und den LEGO-Kasten abgeben M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

13 Beim Wettbewerb Sie müssen am Wettbewerb erscheinen Maximal 2 Versuche innerhalb von 5 Minuten Ihr Fahrzeug muss zumindest versuchen, einer vorgegebenen Bahn zu folgen Extra: Wenn Ihr Fahrzeug unter den ersten 3 das Ziel erreicht, erhalten Sie zusätzlich einen Preis und eine Urkunde. Zusätzlich gibt s noch einen Sonderpreis Eindrücke vom Wettbewerb 2008/09 (Video) M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

14 Die Strecke beim Wettbewerb Bahnbreite = 60 cm, dann kommt Abgrund oder Wand Linienbreite = 3-6 cm Streckenlänge = 16 m bei max. 30 Steigung/Gefälle Zielstange (Ø = 4 cm) muss nicht unbedingt berührt werden, die Zeit wird bei Zieldurchfahrt gestoppt. Hindernisgröße = ca. 10 cm x 10 cm, Höhe = 10 cm oder höher Mit unausgeglichener Beleuchtung muss gerechnet werden (Sonne, Deckenstrahler, Tunnel) Wandberührung oder ein Abweichen von der Linie führen nicht zur Disqualifikation solange der Roboter eigenständig die Linie wiederfindet und in der vorgegebenen Richtung weiterfährt. M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

15 Die Strecke beim Wettbewerb (vereinfacht) M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

16 Plagiate Sie sollten die Roboter selbst gebaut die Software selbst entwickelt den Bericht selbst verfasst haben. Verwendete Texte, Bilder, Software müssen mit Quellenangaben versehen sein. M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

17 Abschlussbericht Ihr Abschlußbericht darf maximal 4 Seiten umfassen und muss enthalten (Beispiel wird ins Netz gestellt): Ihre Projektplanung einschließlich Zielspezifikation, Arbeitsplanung und Zeitplanung Welches Gruppenmitglied welche Arbeit durchführte Eine kritische Beurteilung des Projektverlaufs und des Wettbewerbs Die Unterschrift aller Gruppenmitglieder optional freuen wir uns über Vorschläge zur Verbesserung! M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

18 Warum Projektplanung? Probleme die zu erwarten sind : Mechanik Software zu langsam Parameter Signal / Rauschverhältnis Verwendung von Project Management Software möglich z.b ToDoList mögliche Probleme (Video) M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

19 Projektaufgabe Pathfinder Schwierigkeiten: Hindernisse auf der Strecke müssen umfahren werden Die Strecke muss nach Umfahren wiedergefunden werden Starke Knicke bergab M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

20 Regelung M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

21 Regelung M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

22 Aufgaben einer Regelung Stabilisierung Ausgleich von Störeinflüssen Regelgröße an die Führungsgröße anpassen Robustheit bei veränderten Prozesseigenschaften M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

23 Stabilität instabile Regelung stabile Regelung M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

24 Programmierung NXC (Not Exactly C) als Programmiersprache ermöglicht sanften Einstieg in C mächtig genug um kompliziertere Ansätze zu verfolgen läuft mit verschiedenen Betriebssystemen (Win, MacOSX, Linux) für Windows auch als GUI- Umgebung BricxCC verfügbar M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

25 Programmierung Verwendung der LEGO-Programmierumgebung ist möglich, aber Unterstützung von den Hiwis gibt es nur für NXC M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

26 Sonderaufgabe (optional) Mit dem Mindstorm-Kasten lassen sich auch noch andere Dinge realisieren... Kür statt Pflicht (eigener Wettbewerb) bei Interesse bitte bei Abgabe des ersten Zwischenberichts bei Stefan Welker melden M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

27 Wer kann Ihnen bei Fragen helfen? Betreuer (HiWis) stehen ab dem in der Regel 1,5h pro Tag als Ansprechpartner zur Verfügung. Die genauen Zeiten werden an der Tür zum Kellerraum bekannt gegeben. In wichtigen Fällen (und bitte nur in diesen) können die Betreuer Benjamin Fuchs, Richard Rietzel, Karsten Klameth und Farina de Waard auch per unter erreicht werden. Für organisatorische Fragen stehen euch Max Beinhofer und Stefan Welker zur Verfügung M.Riedmiller / W.Burgard () System Design Project 19. Oktober / 27

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