Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Praktikum Informationsverarbeitung Lehrstuhl für Datenverarbeitung Prof. Dr.-Ing. Klaus Diepold Dipl.-Ing. Johannes Feldmaier Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Hallo! • seit September 2011 • daedalus • Affective Computing • Machine Learning & Neural'Networks:' Robotics Representa1on' Neurons'and' the'brain' Machine'Learning' Johannes Feldmaier [email protected] Raum: Z947 Tel.: 089 289 23605 Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 2 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Agenda • Ablauf des Praktikums – Zeitplan • Aufgabenstellung – Themen und Ziele – Verwendete Komponenten • Gruppeneinteilung • Dokumentation • Projektplan – Definition, Inhalt Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 3 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Ablauf des Praktikums Theorieteil • Mikrocontroller Grundlagen • Reglerentwurf (ITK) Praxisteil Dokumentation • Inbetriebnahme • Auslesen der Sensordaten • Höhenregelung • Querreglung Abschlusspräsentation Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier • Kreisflug 4 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Zeitplan 1/2 Termin Zeit Inhalt Einführung & Zusammenstellen der Teams 14.04.15 14:00 – 17:00 Uhr Demonstration der Hardware Plattform Einführung Arduino Inbetriebnahme Hardware Plattform 21.04.15 14:00 – 17:00 Uhr Auslesen der Sensorwerte Transformation der Sensordaten Moving-Average der Barometerwerte 28.04.15 14:00 – 17:00 Uhr Ansteuern der Motoren mit PWM Befestigen der Gondeln am Ballon 05.05.15 14:00 – 18:00 Uhr Teamarbeit: Flugversuche und Höhenregelung 12.05.15 14:00 – 18:00 Uhr ITK Modell- & Regler-Entwurf 19.05.15 14:00 – 18:00 Uhr ITK: Regelungstechnik in 120 min 26.05.15 14:00 – 18:00 Uhr Pfingstferien Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 5 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Zeitplan 2/2 Termin Zeit Inhalt Integration von PID-Reglern 02.06.15 14:00 – 18:00 Uhr Integration Kalman Filter Integration Fernsteuerung 09.06.15 14:00 – 18:00 Uhr Teamarbeit: Querregelung und Geradeausflug 16.06.15 14:00 – xx:00 Uhr Einführung Kreisflug 23.06.15 14:00 – xx:00 Uhr Teamarbeit: Kreisflug 30.06.15 14:00 – xx:00 Uhr Vorbereitung Abschlusspräsentation 07.06.15 14:00 – 16:00 Uhr Abschlusspräsentation 14.06.15 14:00 – 18:00 Uhr Nacharbeiten Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 6 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Bewertungssituationen • • • • Abschlusspräsentation Abschlussbericht (Dokumentation und Wiki-Seite) Kurzaufgaben Funktionalität – Funktion der Hardware – Fernsteuerung, Motoransteuerung – Höhenregelung, Längsregelung und Kreisflug • GIT Aktivität • Gesamtergebnis – Gesamteindruck, Arbeitsweise, Anwesenheit Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 7 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Die Mission • Bau einer Luftschiff-Gondel • Programmierung der Steuerung Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 8 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Das Szenario • Ein Miniatur-Luftschiff soll autonom einen vorgegebenen Kurs fliegen • Das Team hat während der Mission keinen Zugriff auf das Steuerungssystem des Luftschiffes • Es können nur die Inertialsensoren an Board des Luftschiffes zur Bestimmung der Position verwendet werden. Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 9 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Der Steuerkurs Start Ziel y x Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 10 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Randbedingungen 1/2 • Die Durchführung der Mission erfolgt vollständig autonom (bis auf den Start des Luftschiffes). • Es wird ein Start- und ein Ziel-Bereich vorgeben in dem das Luftschiff starten bzw. sich am Ende der Mission befinden muss. • Eine drahtlose Telekommunikationsverbindung zwischen einer möglichen Basisstation und Luftschiff ist erlaubt. Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 11 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Randbedingungen 2/2 • Das Luftschiff darf während der gesamten Mission nicht tiefer als 0.75 m und nicht höher als 2 m fliegen. • Die Dauer eines Durchlaufs zum Absolvieren der Mission beträgt maximal 15 Minuten. Nach dieser Zeit wird der Durchlauf abgebrochen. • Es sind zwei Durchläufe erlaubt. • Mögliche Störungen durch externe Faktoren sind im Vorfeld zu berücksichtigen (z.B. Zugluft) Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 12 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München LDVrotor • Multiwii SE 2.5 • ATmega 328P – Arduino kompatibel • InvenSense MPU6050 – Gyroskop – Beschleunigung • Honeywell HMC5883L – Magnetometer • Bosch BMP085 – Barometer Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 13 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Demo Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 14 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Was kann ich gut? – – – – – – START ENDE 1 2 4 5 3 min Programmieren? „Basteln“? Löten? Präsentieren? Dokumentieren? ... • Warum wird in Gruppen gearbeitet? – Weil die Aufgaben von einer Person allein nicht bewältigt werden können und weil im Idealfall im Ergebnis mehr erreicht wird, als es die Addition der individuellen Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten erwarten ließe. Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 15 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Gruppeneinteilung • 3 Teams à 5 Mitglieder • Interessen und Kompetenzen abstimmen – – – – – Wer programmiert gerne? Wer „bastelt“ gerne? Wer präsentiert gut? Wer kann gut dokumentieren? ... ST 10 E 8 6 4 2 1 • Teamnamen und Mitglieder per Email an Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 16 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Dokumentation http://www.daedalus.ei.tum.de • Anmeldung mit VornameNachname • Menü > Education (erst nach Login) > Projektpraktikum > SoSe 15 > TeamName 1-3 • Jedes Team eine eigene Seite – Dokumentation als ein Teil der Prüfung Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 17 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München - Pause START 15 10 ENDE 1 min 2 4 6 8 min 15 min ! Austausch der Kontaktdaten innerhalb der Gruppe ! Anmeldung am Wiki-System ! Erstellen der Team Homepage Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 18 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Einführung Arduino • Soft- und Hardware bilden sog. Physical-Computing-Plattform • Open Source (HW + SW) • Entwickelt von Massimo Banzi und David Cuartielles (2005) • Die ersten 50 Arduinos gingen an eine Schule Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 19 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Arduino UNO • Herzstück ist natürlich der Mikrocontroller (Atmega 328p) • EEPROM 1KB, SRAM 2KB, Flash Memory 32KB • Taktfrequenz 16Mhz • USB-Anschluss, 14 digitale I/O Ports (6 PWM fähig), 6 Analoge Eingänge • I2C und SPI Schnittstelle • Generell 5V Betriebsspannung Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 20 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 21 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Arduino IDE Preprocess C/C++ Compiler avr-gcc Arduino libraries Linker Binutils bin/hex-Datei Upload Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier avrdude 22 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Beispielprogramm /* Blink Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly. Beschreibung */ // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. Give it a name: int led = 13; Definitionen // the setup routine runs once when you press reset: void setup() { // initialize the digital pin as an output. pinMode(led, OUTPUT); } Setup // the loop routine runs over and over again forever: void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second } Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier Hauptschleife 23 Lehrstuhl für Datenverarbeitung Technische Universität München Hausaufgabe ! Arduino IDE installieren ! Python installieren ! PyQT4 installieren Projektpraktikum Informationsverarbeitung – Kick-Off Lehrstuhl für Datenverarbeitung / Johannes Feldmaier 24
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