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Autonomous Robots

Team: Felix Eilmer, Alex Leidwein, Stefan Preiß, Samuel Riha

Das Ziel der Diplomarbeit, basierend auf dem bestehenden Quadrocoptersystem, war der Umstieg von Cortex M3 auf M4, sowie das vollständige Re-Design der Software und Hardware. Anschließend sollte das System um einen Beschleunigungssensor, ein Barometer, ein GPS Modul, sowie ein Zigbee-Funkmodul erweitert werden.

Es war ein Komplementärfilter zu implementieren, welches die Messfehler des Gyro-Sensors ausgleichen und somit einen stabileren Schwebeflug ermöglichen soll. Des Weiteren sollte ein Barometer sowie ein GPS Modul eingebunden werden, um die Druckhöhe sowie die Position zu bestimmen. Die Hardware war, den neuen Anforderungen entsprechend, neu zu layouten und um eine Sensorplatine zu erweitern. Zur Visualisierung des Regelverhaltens und der Sensorwerte sollte die Software SvVis verbessert und verwendet werden.

Zunächst wurde das bereits vorhandene System analysiert. Nach sorgfältiger Analyse wurde ein neues Softwarekonzept entworfen und für den aktuelleren Mikrocontroller programmiert. Nach Feststellung der Funktionsfähigkeit der Software wurde das Komplementärfilter sowie das Barometer und GPS-Modul implementiert. Um die Sicherheit zu gewährleisten, war ein Rotorschutz zu entwickeln. Eine neue Hauptplatine, Sensorplatine sowie zwei Empfängermodule wurden entwickelt und mit der neuen Software getestet. Das Regelverhalten wurde zur Feinjustierung der Regelparameter mit SvVis gemessen.

Die Software wurde auf dem leistungsstärkeren Cortex M4 realisiert und durch Verwendung eines Interrupt-gesteuerten Designs wurden Rechenleistungsressourcen gespart. Der Beschleunigungssensor wurde mittels Komplementärfilter zum Ausgleich des Gyro-Drifts verwendet. Das GPS Modul und das Barometer wurden implementiert. Es wurden eine neue Hauptplatine, zwei Empfängermodule sowie eine Sensorplatine designt. Die Software SvVis konnte verbessert werden und wurde daher zur Aufnahme des Regelverhaltens genutzt.

Zum Schutz der Rotoren wurde in Kooperation mit einem Mitschüler ein Rotorenschutz geplant und mit dem 3D-Drucker ausgedruckt.

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