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....4.1.5 ING_Do_07_11_2024
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..4.2 INF_day_by_day
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....4.2.10 INF_Fr_13_12_2024
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....4.3.11 FTS_Mi_04_12_2024
....4.3.12 FTS_Mi_11_12_2024
....4.3.13 FTS_Mi_18_12_2024
6 Ing
..6.1 Bauplan
....6.1.1 Bootstick
....6.1.2 Xubuntu
....6.1.3 Webserver
....6.1.4 Hotspot
....6.1.5 Videostream
....6.1.6 Lampe
....6.1.7 Chassis
....6.1.8 Akku
....6.1.9 Motore
....6.1.10 Laborsteckboard
....6.1.11 Antriebstest
7 007
..7.1 Einschalten
..7.2 Vorversuche
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Inhalte zur Vorlesungswoche #5, Einführung in die Ingenieurwissenschaften im Wintersemester 2024/25

(EN google-translate)

(PL google-translate)

Themen heute:

  1. Präesentsation von Jean Luther Muluem
  2. Hinweise zur Prüfung und zum weiteren Verlauf der Lehrveranstaltung
  3. Gruppenlisten für die Bibliotheksführung
  4. Zusammenbau und Test der Fahrzeuge

1 Präesentsation von Jean Luther Muluem

2 Hinweise zur Prüfung und zum weiteren Verlauf der Lehrveranstaltung

  • Bringen Sie Ihren Studierendenausweis zur Prüfung mit!
  • Die Gruppen 1 bis 8 präsentieren am Donnerstag, 09.01.2025, 16:00-19:00, D.1.01
  • Die Gruppen 2 bis 15 präsentieren am Donnerstag, 16.01.2025, 16:00-19:00, D.1.01
  • Die Prüfung gliedert sich in drei Teilaufgaben (s.u.)
  • Präsentiert wird ein 8 minütiges Video. Im Anschluss findet eine 5 minütige Diskussion statt.
  • Laden Sie Ihr Präsentationsvideo vor der Prüfung auf Moodle hoch.
Teilaufgabe 1: Fahrstrategie in Simulationsprogramm
  • Implementieren Sie in Saugroboter011 eine Fahrstrategie, mit der innerhalb einer Minute Fahrzeit ein möglichst hoher Prozentanteil des Bodens abgefahren wird.
  • Die Verbesserung darf nur auf einer verbesserten Fahrstrategie beruhen. Beispielsweise dürfen die maximale Winkelgeschwindigkeit und Vortriebsgeschwindigkeit nicht erhöht werden, ebensowenig darf die Größe des Fahrzeugs verändert werden.
Teilaufgabe 2: Umsetzung mit echtem Fahrzeug
  • Soweit das geht, soll versucht werden, die simulierte Fahrstrategie mit dem gebauten Fahrzeug umzusetzen.
  • Dazu werden die Konturen eines Raumes mit rotem Isolierklebeband am Boden markiert.
  • Diese Konturen darf das Fahrzeug niemals überfahren, gleichzeitig soll es sich so dicht wie möglich den "Wänden" nähern.
Teilaufgabe 3: Theoretischer Entwurf eines smarten Staubsaugroboters
  • Überlegen Sie sich, wie ein Staubsaugroboter beschaffen sein sollte, um möglichst reibungslos und akzeptabel in Ihrem eigenen Haushalt arbeiten zu können und eine echte Erleichterung für Sie zu sein.
  • Wie muss der Staubsaugroboter über dies beschaffen sein, damit dessen Anwesenheit gleichzeitig angenehm, oder sogar eine Bereeicherung für Sie ist?
  • Was kann zudem für die Nachhaltigkeit bei Herstellung und Betrieb des Roboters getan werden?
  • Wie kann Ihr Konzept kostengünstig umgesetzt werden?
  • Sie sind nicht die erste Gruppe, die sich mit möglichen Konzepten für Saugroboter auseinandersetzt. Lassen Sie sich durch die folgenden Artikel anregen und vermerken Sie verwendete Quellen am Ende des Präsentationsvideos:

Die Arbeit einer Ingenieurin, oder eines Ingenieurs beginnt oft damit, dass diese sich ähnliche Gedanken über ein technisches Produkt machen, wie Sie anhand der oben aufgeführten Fragen. Eine valide Untersuchung wird daraus, wenn auch reproduzierbare Versuche gemacht und veröffentlicht werden, um dabei gewonnene Vermutungen zu bestätigen. Solche Arbeiten manifestieren sich dann in wissenschaftlichen Artikeln, die auf Fachkonferenzen präsentiert werden und über die man sich dort austauscht.

Einige interessante Artikel zu Staubsaugrobotern findet man auch allgemein zugänglich im Internet und Sie werden sehen, dass sich dort tatsächlich ähnliche Themen wiederfinden, wie die gerade diskutierten. Hier ist eine Auswahl solcher Artikel:

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1110016818300899 siehe hier: Development-of-a-vacuum-cleaner-robot_2018_Alexandria-Engineering-Journal.pdf
2. https://www.researchgate.net/publication/370221292_EXPLORING_THE_EFFICIENCY_AND_EFFECTIVENESS_OF_AN_AUTOMATED_ROBOTIC_VACUUM_CLEANER -- EXPLORING_THE_EFFICIENCY_AND_EFFECTIVENESS_OF_AN_AUTOMATED_ROBOTIC_VACUUM_CLEANER.pdf
3. https://www.mdpi.com/2673-2688/4/3/29
4. https://www.researchgate.net/publication/258075139_Lessons_Learned_from_Robotic_Vacuum_Cleaners_Entering_in_the_Home_Ecosystem/link/5a9c57e245851586a2ae2e55/download -- vacuum-ras-v5-printer.pdf
5. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1413/1/012014/pdf -- Yatmono_2019_J._Phys. _Conf._Ser._1413_012014.pdf
6. https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1213349/FULLTEXT02.pdf
7. https://iaeme.com/MasterAdmin/Journal_uploads/IJARET/VOLUME_11_ISSUE_11/IJARET_11_11_069.pdf
8. https://www.scitepress.org/papers/2006/12010/12010.pdf
9. https://www.jetir.org/papers/JETIR1804103.pdf
10. https://umu.diva-portal.org/smash/get/diva2:1577399/FULLTEXT01.pdf
11. https://www.ijraset.com/best-journal/automated-domestic-vacuum-cleaner-robot
12. https://hbr.org/2020/10/robots-save-us-time-but-do-they-make-us-happier -- Robots Save Us Time -- But Do They Make Us Happier?
13. https://www.researchgate.net/publication/374628397_Autonomous_Robotic_Vacuum_Cleaner -- IRJIET504021.pdf
14. https://link.springer.com/article/10.1007/s12369-010-0084-5 -- s12369-010-0084-5.pdf
15. https://en.wikipedia.org/wiki/Robotic_vacuum_cleaner
16. https://www.smh.com.au/technology/the-pleasures-and-pitfalls-of-robot-vacuums-20230809-p5dv1r.html -- pitfalls

Wie wird ein Eintrag im Literaturverzeichnis gestaltet? -- Beispiele 


Zitieren eines Kapitels in einem Buch:
AUTOR*IN     KAPITELÜBERSCHRIFT                                                  BUCHTITEL                             SEITEN       VERLAG        ORT     JAHR
Husserl, E.: Stufenreihen mittelbarer Erfüllungen. Mittelbare Vorstellungen. In: Logische Untersuchungen, second part, pp. 601-602. Felix Meiner, Hamburg (2009)

Zitieren eines Artikels in einer Zeitschrift:
AUTOR*IN               TITEL DES ARTIKELS                                         ZEITSCHRIFT       AUSGABE  SEITEN    JAHR
Motte-Haber, H. de la: Selbständigkeit als Prinzip künstlerischer Settings, In: Neue Musik Zeitschrift, 6, pp. 52-56, 2018.

Zitieren eines Artikels aus einem Internetdokument, das auch andere Artikel enthält:
AUTOR*INNEN             TITEL                                       KONFERENZBAND                 SEITEN    ZEITPUNKT URL-AUFRUF                                                                       JAHR
Hu, H., and D. Gerhard: Modelling 4-dimensional Tonal Pitch Spaces, In: Proceedings of CMMR 2019, pp.38-50, Retrieved Mai 25, 2020, from https://cmmr2019.prism.cnrs.fr/Docs/Proceedings_CMMR2019.pdf, 2019.

Zitieren eines Artikels aus einem Internetdokument, das auch andere Artikel enthält (Beispiel 2):
AUTOR*INNEN  TITEL                                         KONFERENZBAND               SEITEN      ZEITPUNKT URL-AUFRUF                                                                     JAHR
Chomsky, N.: On Certain Formal Properties of Grammars, In: Information and Control, 2, pp.137-167, Retrieved April 4, 2019, from http://twiki.di.uniroma1.it/pub/LC/WebHome/chomsky1959.pdf, 1959.

Zitieren einer Seite eines einzelnen Artikels im Internet (ARTIKEL 6 weiter oben):
AUTOR*INNEN                   TITEL                                                                                      SEITE ZEITPUNKT URL-AUFRUF                                                                                  JAHR   
Gylling, A and Elmarsson, E.: Improving Robotic Vacuum Cleaners -- Minimising the Time Needed for Complete Dust Removal, p.16, Retrieved September 26, 2024, from https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1213349/FULLTEXT02.pdf, 2018.

Code 0-1: Literaturverzeichnis gestalten.

  • Nutzen Sie auch die Ergebnisse unserer ersten Diskussion zum Thema Saugroboterentwurf:
04_WS2024_25/01_ING_day_by_day/01_ING_Do_26_09_2024
Hinweise zur Herstellung des Videos:

Kostenfreie Tools, die unter Xubuntu und auch Windows zur Verfügung stehen sind OBS-Studio, Audacity und ffmpeg.

  • OBS-Studio kann dazu genutzt werden, den Desktop als Video mit Ton aufzuzeichnen und nötigenfalls auch noch ein Fenster mit dem Bild einer USB-Kamera einzublenden, Ausgabeformat typischer .mkv
  • Audacity kann zur Nachbearbeitung von Audiodateien genutzt werden.
  • ffmpeg kann zum Verketten mehrerer Videos, zum Schneiden von Videos, zum Ergänzen oder ersetzen von Tonspuren, zur Umwandlung von mkv nach mp4 u.ä. Konsolen basiert (aber sehr schnell) genutzt werden.
  • Unter Xubuntu sind alle drei Programme bereits installiert!
https://obsproject.com/de/download
https://www.audacity.de/
https://www.ffmpeg.org/
Anleitung Verketten von Videos mit ffmpeg: https://stackoverflow.com/questions/7333232/how-to-concatenate-two-mp4-files-using-ffmpeg
Anleitung Audio mit Video verbinden mit ffmpeg: https://superuser.com/questions/1137612/ffmpeg-replace-audio-in-video
Anleitung Video zurechtschneiden mit ffmpeg: https://stackoverflow.com/questions/18444194/cutting-multimedia-files-based-on-start-and-end-time-using-ffmpeg
Beurteilungskriterien
  1. Allgemein: Der Dozent erhält im Verlauf der weiteren Veranstaltungen Einblick in Ausrichtung und Fortschritt bei der Bearbeitung der Fragestellungen in den einzelnen Gruppen. Es wird am Ende nichts "aus dem Hut gezaubert".
  2. Allgemein: Alle beteiligten Studierenden einer Gruppe sind gemeinsam in den Donnerstags-Lehrveranstaltungen anwesend und bringen gemeinsam ihr Projekt weiter.
  3. Allgemein: Die Studierenden sind in der Lage, auf die an sie in der Diskussion gestellten Fragen adäquat einzugehen.
  4. Allgemein: Aus dem Video und der anschließenden Diskussion wird eine gleichmäßige Verteilung der Arbeit innerhalb der Gruppe sichtbar, insbesondere zeigt das Video, dass alle Mitglieder des Projekts auch aktiv daran beteiligt sind.
  5. Allgemein: Auszüge aus den Programmquelltexten werden prägnant erläutert und erfüllen den Zweck, die Besonderheiten des eigenen Programms klar zu machen.
  6. Allgemein: Im Falle einer ungleichen Verteilung der Projektarbeit, behält sich der Dozent statt einer Gruppennote zwischen den einzelnen Projektmitgliedern zu differenzieren.
  7. A1: Das Video enthält die Animation einer einminütigen Simulation mit der eigenen Fahrstrategie.
  8. A1: Die eigene simulierte Fahrstrategie kann am Fahrverhalten erkannt werden und auf diese besonderen Eigenarten wird auch als Kommentar hingewiesen.
  9. A1: Die eigene simulierte Fahrstrategie hebt sich in besonderer Weise von allen anderen ab.
  10. A2: Das Video enthält eine Fahrvorführung des realen Fahrzeugs, in der alle wichtigen Aspekte erkennbar sind (Einhalten der Grenzen, Umsetzen einer Fahrstrategie).
  11. A2: Der erfolgreiche Funktionstest mit dem realen Fahrzeug wurde dem Dozenten im Verlauf der weiteren Lehrveranstaltungen vorgeführt.
  12. A2: Das reale Fahrzeug bleibt beim Fahren innerhalb der Begrenzungen.
  13. A2: Das reale Fahrzeug lässt in seinem Verhalten die in der Simulation entwickelte Fahrstrategie erkennen.
  14. A3: Die Darstellung des eigenen Konzepts gelingt in interessanter Weise, beispielsweise unter Verwendung von Zeichnungen und Modellen.
  15. A3: Das dargestellte Konzept verspricht effizient zu arbeiten.
  16. A3: Das dargestellte Konzept verspricht sich in akzeptabler Weise in den Haushalt integrieren zu lassen.
  17. A3: Das dargestellte Konzept verspricht nachhaltig zu sein.

3 Gruppenlisten für die Bibliotheksführung

4 Zusammenbau und Test der Fahrzeuge

06_Ing

Es gibt dort eine neue Version des Processing-Projektes mit einem Bereich, in dem Sie Ihre Fahrstrategie implementieren können:


Saugbot202_Bande.zip -- NEU, UPDATE 07.11.2024 Bitte ab jetzt dieses Projekt benutzen!
Test mit roter Grenze.

Bild 0-1: Test mit roter Grenze.

Test mit roter Grenze im Normalbetrieb (Taste 9).

Bild 0-2: Test mit roter Grenze im Normalbetrieb (Taste 9).

06_Ing/01_Bauplan/11_Antriebstest/bande.ogv -- Video: Erreichen einer roten Begrenzung. 
    //************************************
    //HIER EIGENE FAHRSTRATEGIE EINPFLEGEN     
        int i1=70,k1=60,i2=80,k2=100;
        botkamera.markiere(640+20, 0, 320, 240,  i1, k1, i2, k2); //Breite:160 Höhe:120
        boolean rot = botkamera.istRot(i1, k1, i2, k2); //true, wenn irgendein Pixel im angegebenen Bereich rot ist.
        if(rot)
        {
             fill(255,0,0);
             ellipse(750,300,50,50);
        }
        
        if(rot && COUNTDOWN<=0)
        {
             COUNTDOWN = 100;
        }
        
        if(COUNTDOWN>0)
        {
             textSize(20);
             fill(0);
             text("COUNTDOWN="+COUNTDOWN,750,400);
             COUNTDOWN--;
        }
    //ENDE HIER EIGENE FAHRSTRATEGIE EINPFLEGEN     
    //*****************************************

Code 0-2: So sieht der für Ihr Programm reservierte Bereiche aus. Wegen der möglichen Motorbefehle schauen Sie bitte in der weiter unten liegenden Funktion keyPressed() nach.


Wichtige Hinweise:


  • Es kann sein, dass Sie im Arduino-Projekt den Hotspotnamen anpassen müssen und das Programm auf den Mikrocontroller übertragen müssen, siehe:
06_Ing/01_Bauplan -- Anleitung hier weiter unten.
  • Vergessen Sie nicht während des Bootens des Mikrocontrollers den Motortreiber herauszuziehen.
  • Eventuell kommt beim Booten des Mikrocontrollers mit USB-Verbindung zum PC im Seriellen Monitor die Meldung "brown out...". Trotzdem könnte es mit der Batterie funktionieren, nur sehen Sie dann die IP nicht, die der Mikrocontroller erhält. Alternativ kann probiert werden die Broadcastadresse im Processingprogramm zu verwenden, beispielsweise String IP = "10.42.0.255"; statt String IP = "10.42.0.26";.
  • Eventuell wird erst ein Bild gesendet, wenn sich die Szene verändert. Deshalb das Fahrzeug etwas bewegen.