Projektvorstellung

Die Aufgabe unseres Abschlussprojekts ist der Aufbau und die Programmierung eines autonom fahrenden Service Roboters. Über diese Funktion lässt sich auch der Name des Projekts ableiten - RobBut : Roboter Butler.

Die Anforderungen an den Roboter wurden von unseren betreuenden Lehrkräften definiert:

Der Service-Roboter findet seinen Weg durch das Gebäude direkt zu Ihrem Arbeitsplatz und bringt Ihnen Waren, Briefe, Pakete, Akten oder Getränke.

- Anhand des gespeicherten Wegeplans fährt er seine Route ab

- Er kann mit einem Rechner über eine WLAN-Verbindung angefordert werden

- Er findet sein Ziel auch über einen Umweg, wenn der direkte Weg versperrt ist

- Er ist für einen 8-Stunden-Tag gerüstet

- Er fährt zur Ladestation, wenn er frei ist oder wenn es Zeit zum Aufladen seiner Akkus ist

- Er gibt Bescheid, falls er sein Ziel mal nicht erreichen kann

Aufbau:

Neben dem mechanischen Aufbau besteht er aus einer SPS zur Kontrolle der Motoren und Sensoren.

Ein Industrie-PC plant die Routen und hat den Gebäudeplan gespeichert.

Über ein Display läuft die Visualisierung; hier kann konfiguriert, diagnostiziert werden.

Schließlich lässt sich das Fahrmenü hier aufrufen und bedienen.

Beschreibung

Auf dem bereits existierenden Projekt „Pathfinder“ wollen wir einen Service Roboter entwickeln, der in der Lage ist festgelegte Ziele anzufahren. Er soll sich auf einer Etage eines Gebäudes frei bewegen können über die Grundrisse und Hindernisse des Gebäudes. Im Grundriss sind auch die möglichen Ziele des Roboters eingetragen, die er anfahren kann. In die Ziele kann er Gegenstände selbstständig transportieren. Mögliche Orte wären: Büro, Montagehalle, Altenheim und Hotel. Die Bedienung des Fahrauftrags soll über ein Touchscreen erfolgen.

Die Hardware soll durch eine Phoenix Contact-SPS ersetzt werden. Außerdem sollen ein Switch, ein WLAN-Modul, ein Industrie-PC und ein Touchscreen von Phoenix Contact eingesetzt werden. Die Visualisierung soll über ein 15,6 Zoll Touchscreen erfolgen, auf dem auch Karten des Raumes angezeigt werden. Das Kartenmaterial ist ausschließlich auf dem Industrie PC zur Verfügung gestellt und beinhaltet den Umriss des Raumes sowie Hindernisse. Der PC berechnet eine Route und gibt dies der durch Koordinaten an die SPS. Die SPS selbst interpoliert die Wege die der Roboter abfahren muss, um die Zielkoordinate zu erreichen. Die Kollisionserkennung soll durch Aufteilung der Sensoren optimiert werden. Die Front- und Heckseiten werden jeweils durch einen LIDAR im unterem Bereich und zwei Ultraschallsensoren im oberen Bereich überwacht. Der Schwenkbereich wird durch zwei Ultraschallsensoren seitlich überwacht. Der Schwenkbereich ist mit zwei Rollen versehen und soll durch eine Rolle in der Mitte ersetzt werden um die Rolleigenschaften bei lenken zu verbessern. Die Gewichtsverteilung muss optimiert werden. Die Batterien müssen auf die Antriebsräder versetzt werden. Die Blechverkleidungen müssen entfernt werden und neue angefertigt werden. Akkus sollen über eine induktive Ladeplatte und Ladestation selbstständig laden. Der Roboter soll selbstständig bei geringe Spannung zur Ladestation fahren und sich aufladen.

In der Rahmen unserer Planungsphase Herr Ludwig das GANTT-Diagramm geplant und einen detaillierten Zeitplan erstellt. Herr Ludwig auch das Pflichtenheft, die Verdrahtung ,Kommunikation und Programmierung. Herr Wentzel legte den Projektnamen fest und Entwickelte ein Logo. Außerdem setze er eine Website auf. Weitere Aufgaben waren Erstinbetriebnahme der LIDARs, Entwicklung des Infrarotleuchtfeuers, Erstellen der Kommunikationsschnittstelle, Programmierung des Userinterface. Herr Trapp zeichnete die Schaltpläne. Tausche die SPS aus und nahm sie in Betrieb. Weiter Aufgaben waren Peripherie einlesen, Modbus TCP Kommunikation, und Programmentwicklung in strukturiertem Text. Herr Scheuer plante das Projekt mit CAD. Demontierte alle alten Komponenten und war zuständig für Umbau der Räder und Batterie, Umbau der Sensoren und LIDARs, Anfertigung und Umbau der induktiven Ladeplatte, Anbau des Infrarot Leuchtfeuer, Bau einer Anfahrbaren Ladestation, Verkleidung oben und Befestigung des Touch-Panels und Not-Aus-Schalter, Verkleidung Vorne und Hinten + Verkleidungen an der Ladestation und Bestellung von Teilen.

Description

On the already existing project "Pathfinder" we want to develop a service robot that is able to approach fixed targets. He should be able to move freely on one floor of a building over the floor plans and obstacles of the building. The plan also contains the possible targets of the robot that he can approach. In the goals he can independently transport objects. Possible places would be: office, assembly hall, nursing home and hotel. The operation of the driving order should be done via a touch screen.

The hardware is to be replaced by a Phoenix Contact PLC. In addition, a switch, a WLAN module, an industrial PC and a touchscreen from Phoenix Contact will be used. The visualization should be done on a 15.6 inch touch screen, where maps of the room are displayed. The map material is provided exclusively on the industrial PC and includes the outline of the room as well as obstacles. The PC calculates a route and returns it by coordinates to the PLC. The PLC itself interpolates the paths the robot must travel to reach the target coordinate. Collision detection should be optimized by dividing the sensors. The front and rear sides are each monitored by a LIDAR in the lower area and two ultrasonic sensors in the upper area. The swivel range is monitored laterally by two ultrasonic sensors. The swivel range is provided with two rollers and should be replaced by a roller in the middle to improve the rolling properties in steering. The weight distribution must be optimized. The batteries must be transferred to the drive wheels. The sheet metal panels must be removed and new ones made. Batteries should be charged autonomously via an inductive charging plate and charging station. The robot should drive independently at low voltage to the charging station and charge.

As part of our planning phase, Mr. Ludwig planned the GANTT diagram and created a detailed timetable. Mr. Ludwig also the specifications, the wiring, communication and programming. Mr. Wentzel set the project name and developed a logo. He also set up a website. Further tasks were first commissioning of the LIDARs, development of the infrared beacon, creation of the communication interface, programming of the user interface. Mr. Trapp drew the schematics. Exchange the PLC and put it into operation. Other tasks included Reading Peripherals, Modbus TCP Communication, and Structured Text Program Development. Mr. Scheuer planned the project with CAD. Disassembled all old components and was responsible for the rebuilding of the wheels and battery, modification of the sensors and LIDARs, production and conversion of the inductive pallet, installation of the infrared beacon, construction of an approachable charging station, paneling above and attachment of the touch panel and emergency stop. Switch, panel front and rear + panels at the charging station and ordering parts.