Offene Projekt- und Abschlussarbeiten im Labor Robotik

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

Integration eines Staubsaugroboters in ROS

Beschreibung

Staubsaugroboter finden in immer mehr Haushalten Einzug, und bieten unterschiedliche Leitungen und Funktionen. Diese sind jedoch nicht Erweiterbar oder gar nach seinem eignen Belieben ansteuerbar.
Hierfür soll eine Schnittstelle für den Staubsaugroboter Roborock S50 implementiert werden, welche sich in ROS integrieren lassen, und beliebig angesteuert werden kann. Mithilfe eines bekannten Hacks, wird der Staubsaugroboter gerootet, und es kann über die UART Schnittstellen innerhalb des Ubuntu-Betriebssystems direkt mit der zugrundeliegenden Hardware kommuniziert werden. Der Funktionsumfang kann so ebenfalls um eine vernünftige Wischfunktion erweitert werden.

Anforderungen (Vorschläge)

  • Einlesen in die Software DustCloud, Player und ROS
  • Rooten des Staubsaugroboters
  • Herausfinden der Schnittstellen des Roboters
  • Testen des Zugriffs auf diese Schnittstellen
  • Entwurf und Entwicklung eines ROS-Servers/einer ROS-Nodes
    • Auf dem Staubsaugroboter
    • Verbindung zu einem internen oder externen ROS-Server
    • Verwendung der vorliegenden Hardware
    • Lokalisierung und Kartographierung mittels SLAM
    • Entwicklung von verschiedenen Verhalten des Roboters
  • Entwurf und Entwicklung einer Ansteuerungs-App
    • Webseite oder Smartphone-App
    • Ansteuern des Roboters
    • Betrachtung der aktuellen Karte des Roboters
    • Benachrichtigen über Aktionen
  • Validieren des Testszenarios im Labor-Robotik

Vorteilhafte Vorkenntnisse (optional):

  • Grundkenntnisse zum Thema Robotik
  • Linux und serielle Kommunikation
  • C++/Python

Randbedingungen

Teamprojekt von ca. 2-4 Personen
Bachelorabschlussarbeit

Weitere Informationen/Links

gizmodo.com/hack-can-turn-robotic-vacuum-into-creepy-rolling-survei-1827726378
github.com/dgiese/dustcloud/wiki
github.com/rtv/Stage

Personal and secure voice assistent – Ein datenschutz-konformer Helfer

Beschreibung

Mit der Betrachtung auf die Datenschutzerklärungen von aktuellen sprachgesteuerten Assistenzprogrammen, wie Google Assistent, Siri oder Alexa, gibt es einen großen Datenhunger auf personenbezogenen Daten. Nicht jeder möchte es, und Alternativen sind oft abhängig von der Spracherkennung der oben genannten Dienste.
Abhilfe schafft das Mozilla-Voice Projekt, welches eine Quelloffene Bibliothek von Sprachdaten ist, mit der ein eigenes Spracherkennungsnetz erstellt werden kann. Auf der Grundlage dieses Netzes kann ein persönlicher Sprachassistent erstellt werden, der einerseits innerhalb eines privaten Netzwerks eingesetzt werden kann und andererseits keinerlei personenbezogener Daten erhebt.

Anforderungen (Vorschläge)

  • Einlesen in die Thematik Spracherkennung und Sprachassistenz
  • Trainieren eines Spracherkennungsnetzes
  • Entwurf und Entwicklung eines Programms/SmartphoneApp
    • Erstellung eines Anforderungskatalogs für Bedienmöglichkeiten der App
    • Verwendung des trainierten Netzes
    • Anfragen auf der Basis eines möglichen Lösungsraums gegen Fehler optimieren
  • Validierung der Spracherkennung und der Erledigung von Aufgaben laut des Anforderungskatalogs

Vorteilhafte Vorkenntnisse (optional):

  • Grundkenntnisse zum Thema künstliche Intelligenz
  • C++/Python/Java

Randbedingungen

Teamprojekt von ca. 2-3 Personen
Bachelor-/Masterabschlussarbeit

Weitere Informationen/Links

https://voice.mozilla.org/
https://github.com/mozilla/DeepSpeech?files=1

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/

Raumfüllende Lichterweiterung für visuelle Medien mittels RaspberryPi/Arduino, Kamera und LED-Leiste

Beschreibung

Zur Schonung der Augen gibt es verschiedene Verfahren, die bei der Betrachtung von Videomaterial zusätzliches Licht abhängig vom aktuellen Bild über den Bildschirmbereich hinaus erweitern und somit den Raum mit LED‘s entsprechend ausstrahlen. Bei kommerziellen Produkten ist man jedoch entweder auf einen TV-Hersteller (z.B. bei Ambilight) begrenzt, oder benötigt bei freien Produkten den Zugang zum Videosignal (z.B. HDMI), welches jedoch bei internen „Apps“ von Fernsehern nicht zur Verfügung steht.
Mithilfe eines Einplatinencomputers, einer entsprechenden Kamera und einer IC gesteuerten Lichterleiste kann ein System entwickelt werden, welches eine Hintergrundausleuchtung für einen Monitor dynamisch erweitern kann. Da nicht immer auf ein direktes Videosignal zugegriffen werden kann, soll die Einschränkung der Signalquelle durch Verwendung einer Kamera gelöst werden.

Anforderungen (Vorschläge)

  • Einlesen in die Thematik Bilderkennung, Kamerastack des Pi/Arduino und WS2812B
  • Hardwareanforderungen aufstellen
  • Aufbau eines Testszenarios im Labor Robotik
    • Positionierung einer Kamera
    • Positionierung einer Lichterleiste an einem Monitor
    • Verbinden mit RaspberryPi/Arduino
  • Testen des Zugriffs auf den Kamerastack (um möglichst wenig Zeitverlust zu gewährleisten)
  • Testen einer Ansteuerung vom Pi/Arduino zu einer Lichtleiste, z.B. WS2812B
  • Entwurf und Entwicklung eines Linux-Daemons
    • Auf einem RaspberryPi/Arduino
    • Kamera über USB oder proprietärem „Pi“ Port
    • Ansteuerung der Lichterleiste (z.B. WS2812B) über GPIO
    • Bereitstellen eines Konfigurators für eine Konfigurationsdatei, die unterschiedliche Szenarien darstellen kann
  • Validieren des Testszenarios unter Betrachtung der Zeitverzögerung

Vorteilhafte Vorkenntnisse (optional):

  • Grundkenntnisse zum Thema Bilderkennung
  • Grundkenntnisse über RaspberryPi
  • Lötkenntnisse (nicht zwingend erforderlich)
  • Linux
  • C++

Randbedingungen

Teamprojekt von ca. 2-4 Personen

Weitere Informationen/Links

https://ca.rstenpresser.de/index.php/atmo-main.html
https://www.philips.de/c-m-so/fernseher/p/ambilight
https://tutorials-raspberrypi.de/raspberry-pi-ws2812-ws2811b-rgb-led-streifen-steuern/
https://www.raspberrypi.org/products/camera-module-v2/
http://powerpi.de/atemberaubendes-ambilight-am-eigenen-tv-selber-bauen-raspberry-pi-2-tutorial-teil-1/ 
https://www.allaboutcircuits.com/projects/design-a-color-sensor-with-measurements-displayed-via-an-rgb-led-modul/ 

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.
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