Offene Projekt- und Abschlussarbeiten im Labor Robotik

Mobile Sensor-Suite Box

Mobile Sensor-Suite Box

Beschreibung

Smartphones sind bereits seit geraumer Zeit vollgestopft mit Sensoren, um Informationen über die Umgebung sammeln zu können. Jedoch gibt es hierüber hinaus viele weitere Sensoren, die aus Platz- und Nutzbarkeitsgründen nicht in einem Smartphone enthalten sind.

Dieses Problem wurde schon in div. Fernsehserien erkannt und bereits Lösungen hierfür vorgestellt: Die Sensorbox. Dies ist eine geschlossene Box, welche weitere viele Sensoren zur Verfügung stellt, und neben einer eigenen Informationsbereitstellung über ein Display, ihre Daten auch zum Smartphone (BTLE) oder Server (LoRa) schicken kann. Daraus ergeben sich viele Möglichkeiten, wie Beispielsweise der Erfassung unterschiedlichster Umweltdaten, die zur Analyse oder gar zum Schutz dienen können. Die Sensorbox sollte hierbei nicht nur als Datenüberträger dienen, sondern auch im Standalone-Modus auf einstellbare Ereignisse der Umgebung den Benutzer warnen.

Anforderungen (Vorschläge)

  • Einlesen in die Thematik RaspberryPi/ESP32, LoRa, BT-LE, GPIO und einzelne Sensoren
  • Hardwareanforderungen und Nutzerszenarien (Handheld, Standalone, Warnmodus, …)
  • Verbindung zu einzelnen Sensoren herstellen, ggf. Kalibrieren (Sensorbeispiele)
    • BME280 (Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck)
    • MLX90614 (Kontaktfreie Temperaturerkennung über Infrarot)
    • MQ-135/MiCS-6814/CCS811 (Luftqualität und div. Gase)
    • SDS011 (Feinstaub)
    • TSL2581FN (Lichtsensor)
    • VEML6075 (UVA/UVB)
    • PN532 (NFC/RFID Modul)
    • PIR-Bewegungssensor
    • Laser/Sonar Distanzmessung
    • Magnetsensor
    • Hygrometer (z.B. für Pflanzen)
    • Lärmpegel
    • Kamera
    • Universaltaster (z.B. zu Steuern oder als alg. Zähler)
    • PAX-Zähler
    • SSD1306 (Display) oder kleiner Touchdisplay
  • Design der Sensoranordnung/Gehäuses für einen 3D Drucker
    • Feste Komponenten innerhalb des Gehäuses (z.B. ESP32+Akku, Temperatur, …)
    • Abnehmbare Sensoren (z.B. Hygrometer, kontaktfreie Temperaturmessung, …)
  • Entwurf und Entwicklung einer App zur Kommunikation über LoRa und Bluetooth (LE)
    • Visualisierung der Daten
    • Speichern der Daten
    • Einrichten von Trigger der Umweltdaten

Vorteilhafte Vorkenntnisse (optional):

  • Grundkenntnisse über RaspberryPi und GPIO
  • Lötkenntnisse (nicht zwingend erforderlich)
  • Linux, Python/C++, Java

Randbedingungen

Bachelor Abschlussarbeit oder Teamprojekt von ca. 2-4 Personen

DIY 3D-Drucker – Modularer 3D-Drucker im Eigenbau

Beschreibung

3D Drucker sind teuer und unterstützen i.d.R. nur einen Datentyp.
Als Eigenbaudrucker kann man diesen nach seinen Wünschen auslegen und erweitern, sowie unterstützte Protokolle selbst festlegen und definieren.

Anforderungen (Vorschläge)

  • Einlesen in die Thematik 3D-Drucker, Schrittmotoren und RaspberryPi
  • Hardwareanforderung aufstellen (beliebig Erweiterbar, z.B. durch Scanner/Laserengraver)
  • Auswahl von notwendigen Libraries und Protokollen
  • Aufbau eines Druckers im Labor Robotik
  • Entwurf und Entwicklung eines Druckerservers inkl. Ansteuerung der Hardware
    • Anfahren beliebiger Positionen im Konfigurationsraum (x,y,z,θ)
    • Drucken über Netzwerk und Dateien
    • Bereitstellen einer API für externe Sensoren/Aktoren
  • Validierung des Aufbaus durch verschiedene Testdrucke

Vorteilhafte Vorkenntnisse (optional):

  • Grundkenntnisse zum Thema RaspberryPi
  • C++
  • Keine Angst vor Hardware

Randbedingungen:

Teamprojekt von ca. 3-4 Personen

Weitere Informationen/Links

https://www.pinterest.de/explore/diy-3d-drucker/
https://praxistipps.chip.de/3d-drucker-selber-bauen-3-empfehlenswerte-bausaetze_96133

Entwicklung und Evaluierung einer ROS-Schnittstelle für die Roboter Pioneer 2DX und 3AT

Beschreibung

Unsere im Labor Robotik verwendeten Roboter Pioneer 2DX und 3AT verfügen über eine vom Hersteller bereitgestellte Schnittstelle. Diese wird leider nicht mehr weiterentwickelt, beinhaltet jedoch noch einige Fehler, die den laufenden Betrieb stören.
Zur zentralen Darstellung und Programmierung der Roboter benötigen diese eine Schnittstelle zu einem verwalteten Robot-Operating-System (ROS). Zur vollständigen Unterstützung muss eine bereits vorhandene Schnittstelle weiterentwickelt, oder diese neu Implementiert werden. Hierfür muss ein ROS-Server eingerichtet, und eine Pioneer-Node erstellt, und unter gewissen Kriterien getestet werden

Anforderungen (Vorschläge)

  • Einlesen in die Thematik ROS
  • Aufbau eines Testszenarios im Labor Robotik
    • Einrichten eines ROS-Servers
    • Bereitstellen einer Schnittstelle für die Roboter
  • Testen von ROS im Simulator
  • Entwurf und Entwicklung einer ROSNode
    • Auf einem Pioneer 2DX und 3AT
    • Verwendung der internen Sensoren (u.a. Gyroskop, Odometrie)
    • Verwendung der externen Sensoren (u.a. Sonar, Laser, Kamera)
    • Ansteuerung von Aktoren (u.a. Räder, Gripper, Kamera)
    • Bereitstellen einer Konfigurationsdatei für unterschiedliche Szenarien
  • Validierung unter Betrachtung verschiedener Testszenarien

Vorteilhafte Vorkenntnisse (optional):

  • Teilnahme am Modul Labor Robotik
  • Linux
  • C++

Randbedingungen

Teamprojekt von ca. 2-4 Personen
Bachelor Abschlussarbeit

Weitere Informationen/Links

https://wiki.ros.org/de
https://answers.ros.org/question/11254/pioneer2dx-teleop-in-gazebo/

RaspberryPi Zero als Mass-Store-Device Music-bridge

Beschreibung

Bei einem (Auto-)Radio, welches nur über einen USB-Anschluss verfügt gibt es das Problem, dass entweder mehrere USB Sticks mit unterschiedlicher Musikgenres benötigt, oder auf eine Random-funktion verzichten muss. Wiedergabe von DAB+, Internetradios oder Musik vom Handy ist ebenfalls damit nicht (bei allen Herstellern) möglich.
Bei der Verwendung eines Pi Zero’s könnten auf dessen SD-Karte mehrere Ordern mit unterschiedlicher Musikgenres gespeichert werden, die dann über Auswahltaste als simuliertes Mass-Store-Device für ein Radio bereitgestellt werden könnten. Dies hätte neben der Auswahlmöglichkeit des Genres zusätzlich den Vorteil, dass Musik ggf. über WLan (Zuhause) nachgeladen werden kann, und man zentral auf seinem Heimserver (o.ä.) die Musik zum Synchronisieren bereitstellen könnte.
Weiter besteht die Möglichkeit ein Interface bereitzustellen, mit welchem eine Audiowiedergabe eines Handys mittels Bluetooth (zeitverzögert) wiedergegeben werden kann, oder gar Streamingdienste verwendet werden können, ohne über den Umweg von analogem UKW gehen zu müssen. Zusätzlich könnte man das Modul durch DAB+ erweitern, und eine Art Time-Shift Funktion bereitstellen, um verpasste Radiospots zu wiederholen.

Anforderungen (Vorschläge)

  • Einlesen in die Thematik RaspberryPi, Mass-Store-Device (MSD) und USB Standard
  • Hardwareanforderungen aufstellen
  • Testen der Simulierung eines MSD für den RaspberryPi Zero
  • Entwurf und Entwicklung eines Linux-Daemons
    • Auf einem RaspberryPi
    • Bereitstellen unterschiedlicher Ordner als MSD
    • Ansteuerung des Daemons über GPIO
    • Streamen von Musik über Datei (Daemon erkennt Zugriff auf Datei)
    • Bereitstellen einer Konfigurationsdatei für unterschiedliche Szenarien
  • Validieren des Testszenarios unter Betrachtung der Zeitverzögerung

Vorteilhafte Vorkenntnisse (optional):

  • Grundkenntnisse über RaspberryPi
  • Linux
  • C++

Randbedingungen

Teamprojekt von ca. 2-4 Personen
Bachelorabschlussarbeit

Weitere Informationen/Links

https://www.raspberrypi.org/magpi/stick-pc-pi-zero/
https://www.raspberrypi.org/magpi/pi-zero-w-smart-usb-flash-drive/

Projekt auf Anfrage

Existiert bereits eine Idee (Grundgedanke oder Konkret) für eine Projekt- oder Abschlussarbeit im Bereich Robotik, so kann natürlich über die o.g. Vorschläge hinaus eine Anfrage zur Betreuung dieser Arbeit gestellt werden. Es stehen alle Geräte des Labors hierfür zur Verfügung.
Hierfür sollten folgende Punkte genannt werden:

  • Art der Arbeit (z.B. Projektarbeit, oder Bachelorabschlussarbeit)
  • Vorläufiger Titel der Arbeit
  • Kurze Beschreibung
  • Benötigte Software/Hardware (ggf. die anfallenden Kosten bei einer Neuanschaffung)
  • Terminvorschläge

Eine Anfrage kann entweder persönlich, oder per Mail an robolab(at)hochschule-trier.de gerichtet werden.

Prof. Dr. Georg Rock
Prof. Dr. Georg Rock
Professor FB Informatik

Kontakt

+49 651 8103-596
+49 651 8103-454

Standort

Schneidershof | Gebäude O | Raum 206

Sprechzeiten

Nach Vereinbarung per E-Mail
Christoph Zinnen
Christoph Zinnen, B. Sc.
Assistent FB Informatik

Kontakt

+49 651 8103-579
+49 651 8103-454

Standort

Schneidershof | Gebäude O | Raum 1
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