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Eurathlon2013 Vollautonomes 2.5 Tonnen Logistikfahrzeug Monique Team E15
Heute möchte ich euch ein Projekt vorstellen, das seit einem Jahr von einer Gruppe Studenten in Esslingen gebaut wurde, und immer weiter erweitert wird.
Im September 2012 fiel die Entscheidung zum Bau eins fahrerlosen Fahrzeugs, das zunächst als Logistikfahrzeug auf einem Sonderlandeplatz eingesetzt werden sollte.
Gelandete Segelflugzeuge sollten nach Stillstand automatisch angesteuert, und nach manuellem Anhängen automatisch zum Startplatz oder zur Flugzeughalle gezogen werden.
Als Fahrgestell sollte ein Aufsitzrasenmäher oder ein Quad zum Einsatz kommen. Parallel meldeten wir uns zum Wettbewerb Eurathlon2013 an, welcher als Nachfolger des C-Elrob anzusehen ist. Bei den Szenarien ging es um das ferngesteuerte Handling von Gefahrgut, die autonome Erkundung eines stark verrauchten Tunnels und das autonome Ansteuern mehrerer Wegpunkte in bergigem Gelände in Berchtesgaden.
Die Suche nach einem geeigneten Fahrgestell stelle sich jedoch als große Herausforderung heraus. Einige WOchen später stießen wir auf unseren späteren Hauptsponsor, einen Abschleppdienst aus Reutlingen, der uns bei der Auswahl geeigneter Teile unterstützte. Aus einem autonomen Quad wurde so allerdings schnell ein kleiner PKW und schließlich ein Geländewagen.
Wir bekamen einen Ford Explorer XLT von 1996 zur Verfügung gestellt, und machten uns sofort an die Zerlegung des Fahrzeugs. Die Karosserie wurde komplett abgenommen, der Motor ausgebaut, eine Elektroantrieb eingebaut und eine neue Karosserie entwickelt, die den Anforderungen, möglichst viel Material in extremem Gelände transportieren zu können gerecht wird.
Der Leiterrahmen wurde ebenfalls angepasst und komplett saniert. Das liebevoll Monique genannte Fahrzeug verfügt über einen 4-Rad Antrieb, 2 Geländeuntersetzungen und einen direkt am Explorergetriebe angeschlossenen Elektromotor. Das Schaltgetriebe bleibt fest im zweiten Gang, womit Geschwindigkeiten von 0 bis ca. 40 km/h möglich sind. Die Bremse wurde auf eine Pressluftbremse umgebaut, welche das Fahrzeug zuverlässig auch auf großen Steigungen sicher zum stehen bringt.
Der 11 kW Elektroantrieb ist auf den Betrieb mit einem Akku ausgelegt, der jedoch noch nicht fertiggestellt ist. Aus diesem Grund fährt Monique gerade mit Hilfe zweier Stromerzeuger.
Als Sensoren kommt ein Lidar (Ibeo Alasca XT), 3 Radarsensoren, 16 Kameras (Microsoft Lifecam HD 3000) und 60 Ultraschallsensoren für den Nahbereich (SR-04) zum Einsatz. Die Sensorfusion und Pfadplanung wird auf dem ersten Server durchgeführt, einem Advantech aimb-273 mit einem I7-3610QE mit 16GB Ram und einer 64GB SSD. Auf einem zweiten Server läuft die Mappingsoftware, hierbei handelt es sich um einen kleinen i5 auf einem miniITX-board. Die Ansteuerung der Lenkung und des Antriebs erfolgt über ein Bussystem, welches über einen Raspberry PI mit dem LAN des Fahrzeugs verbunden wird. In diesem (redundanten) LAN sind nicht nur die Server und der Raspberry, sondern auch ein BAT54-F der Firma Hirschmann angebunden, welcher in einem redundantes W-Lan zu Debugging und zu Fernsteuerungszwecken als Basisstation agiert.
Das Fahrzeug hat eine Zuladung von mindestens 1300kg (gemessen bei einem Personentransport). Um Dinge greifen und Ventile bedienen zu können verfügt Monique über 2 Greifarme in der Fahrzeugmitte.
Nach nicht ganz einem Jahr Bauzeit schaffte es mein Team aus ungefähr 10 Studenten (hauptsächlich aus dem Studiengang technische Informatik) das Fahrzeug für den Wettbewerb Eurathlon 2013 vorzubereiten, welcher vom 23.-27.9.2013 in Berchtesgaden stattfand.
Leider konnten wir aufgrund eines Ausfalls des ersten Servers nicht am Wettbewerb Mobile Manipulation nicht teilnehmen, konnten die Backups jedoch bis zum dritten Wettbewerbstag wieder einspielen und einen Teil der Software manuell wieder herstellen. So war es uns möglich am dritten Wettbewerbstag beim Szenario "Search and rescue in a smoke filled underground structure" teilnehmen. Da schnell klar wurde, dass sehr viele bewegliche Hindernisse im Tunnel zu erwarten waren, schweißten wir uns aus herumliegenden Schrottteilen einen zweiten Stoßfänger am Heck des Fahrzeugs und beschlossen, den Tunnel rückwärts zu befahren. So konnte auch der teure Lidar in der Front geschürtzt werden, der im Rauch ohnehin nichts gesehen hätte.
Die Erkundung des Tunnels verlief trotz Sichtweiten deutlich unter 1m nahezu reibungslos, bis wir eine Mülltonne trafen. Aufgrund eines kleinen Problems (unzureichende Abschirmung eines selbstentwickelten Lenkungssteuergeräts in Motornähe) kam es zu einer Störung des Lenkungssteuergerätes als der Motor unter nahezu Vollast kam. So lies sich die Lenkung leider nichtmehr steuern und wir mussten das Szenario abbrechen.
Leider setzte in der Nacht starker Regen ein, und eine Kabeldurchführung wurde undicht. So konnte Wasser auf den Raspberry tropfen. Als wir am nächsten Morgen zum Fahrzeug kamen und mit Schrecken feststellten, dass der Raspberry PI als Interface zur Lenkung und dem großen Antriebsmotor unter Wasser stand, beschlossen wir, dass es in der halben Stunde die uns zum Start des Fahrzeugs verblieb unmöglich war das Fahrzeug zu Trocknen und sicher zu gehen, dass die teure Elektronik nicht leidet.
So sagten wir unseren Start bei autonomous navigation ab und konzentrierten uns auf den Erfahrungsaustausch mit anderen Teams und das Verfassen einer Liste mit Verbesserungsvorschlägen durch andere Teams. Diese Liste ist lang, und wir freuen uns schrecklich darauf diese Liste umzusetzen.
Am letzten Tag bekamen wir den Preis für den besten Teamfortschritt verliehen. Dieser Preis wurde nicht nur durch die Jury, sondern auch durch eine Abstimmung unter den anderen Teams verliehen.
Wir freuen uns sehr über diese Anerkennung, und werden die Zeit jetzt nutzen um unsere Verbesserungen umzusetzen. Selbst verständlich halten wir euch über Neuerungen am Fahrzeug auf dem Laufenden.
Bei Fragen einfach Fragen, wir verbessern und erweitern solange unsere Monique für den nächsten Wettbewerb und für ihre Aufgabe im autonomen Transport im Gelände und zur Unterstüztung auf dem Segelflugplatz.
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Monique bei einem kleinen Testlauf auf dem Eurathlongelände:
http://www.youtube.com/watch?v=ameLB...ature=youtu.be
Eurathlon Day 1, Zusammenfassung des ersten Tags, Monique ist am Anfang kurz zu sehen, als sie sich den Weg zum Testgelände bahnt:
http://www.youtube.com/watch?v=fVuyzsz3rVM
[Video vom Tunnel wird gerade hochgeladen und ist bald online, ich editiere diesen Beitrag sobald es verfügbar ist]
Viele Grüße Michi :)
UND DANKE AN DAS GEILSTE TEAM DER WELT :)
