Phase 2 2021/22

Zuerst haben wir uns Gedanken gemacht über den Aufbau und die dafür benötigten Teile. Uns war klar, dass wir außerhalb unseres gekauften Starterkits Teile/Module benötigen. Es gilt die Hürde zu überwinden das Fahrzeug flexibel und dynamisch lenken zu lassen, um die Fehlerquote so klein wie möglich zu halten. Wir haben uns entschieden das Fahrzeug auf Kettenrädern fahren zu lassen nach Vorbild eines Panzers. Dies ermöglicht uns das Fahrzeug aus dem Stand 360° Grad zu drehen und sind somit deutlich flexibler gegenüber einer eingebauten Lenkungsachse. Umgesetzt wird das durch zwei Gleichstrommotoren, die jeweils ein Rad pro Seite diagonal zueinander antreiben. Die Gleichstrommotoren werden durch einen eigens dafür konstruierten Motorhalter am Fahrzeug gehalten und befestigt. Dieser Motorhalter wird durch das 3D-Druck Verfahren hergestellt und ist gleichzeitig auch die Bodenplatte des Fahrzeugs. Dieser Aufbau macht es möglich das Fahrzeug geradeaus fahren zu lassen. Mit den Kunststoffketten können zwei angetriebene Räder, vier weitere antreiben, wodurch wir mehr Drehmoment und Leistung entwickeln können. Die Kettenantriebe sind von Lego Technic, die aus dem Internet bestellt worden sind. Angesteuert werden diese Motoren über den Motortreiber, welcher wiederum über den Microcontroller ESP32 gesteuert wird. Hierfür haben wir unser Wissen über den Motortreiber erweitert, um den passenden für unser Vorhaben zu verbauen. Wir steuern zwei Motoren gleichzeitig an, da der im Starterkit enthaltene Motortreiber dafür nicht ausreicht. Wir benötigen für den Motortreiber noch eine zusätzliche Spannungsquelle, damit dieser funktioniert. Die Spannungsquelle wird durch ein 9 V Blockbatterie realisiert. Die Blockbatterie wird in einer Batteriehalterung im Fahrzeug verstaut. Der Microcontroller ESP32 steuert den Motortreiber an, welcher dann den Arbeitsstrom der externen Spannungsquelle freigibt, damit der T1-Bus fahren kann.5 Dennis Ackermann, Mark Mallon, Ali Jfeily ESP-32 Motortreiber DC-Motor Für die Umsetzung des autonomen Fahrens benötigen wir noch einen Ultraschallsensor am Vorderwagen, der die Entfernung in regelmäßigen Abständen misst. Der Ultraschallsensor misst die Entfernung, indem ein Ausgangston erzeugt wird und die Zeit zwischen dem Ausgangston und Echo gemessen wird. Aus diesem Wert errechnet der ESP32 mit Hilfe einer Formel dann die Entfernung. Damit unser Fahrzeug schließlich auch allein fahren kann, muss es möglich gemacht werden, dass der Ultraschallsensor sich drehen kann. Ein Servomotor bietet uns die Möglichkeit dafür. Der Ultraschallsensor wird durch ein 3D-gedruckten Halter am Servomotor befestigt. Dadurch können wir den Ultraschallsensor in jede Position bringen. Der Servomotor und der Ultraschallsensor werden durch ein 3D-gedrucktes Teildach am Vorderwagen befestigt.6 Dennis Ackermann, Mark Mallon, Ali Jfeily Eine weitere Funktion ist es sich den Abstand zu einem Hindernis akustisch und visuell ausgeben zu lassen, anhand des vom Ultraschallsensors gemessenen Weges zum Objekt. Bei Annäherung eines Hindernisses gibt ein Summer einen immer schneller werdenden Ton von sich, wie man dies auch bei vielen Kraftfahrzeugen heutzutage vorfindet. Anschließend wird der Abstand optisch über eine Reihe LED's angezeigt, welche sich farblich ändern bei bestimmt erreichten Abständen. Die Abstände sind im Programm des ESP 32 hinterlegt und sind in Fahrversuchen erprobt und entwickelt worden. Während der farblichen Änderung der LED ́s wird gleichzeitig die gemessene Distanz über eine 7-Segment-Display angezeigt. Das fertige Projekt fährt allein geradeaus und stoppt bei einem erkannten Hindernis. Der Servomotor muss anschließend den Ultraschallsensor erst nach links und dann nach rechts drehen. Dabei wird jeweils der Abstand der beiden Seiten gemessen. Die Seite, die am meisten Freiheit bietet, wird als freier Weg ausgewählt. Dadurch lässt das Fahrzeug die Motoren im Stand in diese Richtung drehen und anschließend weiterfahren, bis er das nächste Hindernis erkennt. Danach beginnt die Funktion von vorn.