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Projekt ‘car’: Ein autonomes und fernsteuerbares RC-Fahrzeug¶

Vision und Zielsetzung¶

Das Projekt ‘car’ verfolgt das ambitionierte Ziel, ein funkferngesteuertes (RC) Fahrzeug zu entwickeln, das sowohl in der Lage ist, vollständig autonom zu agieren, als auch über das Internet ferngesteuert werden zu können.
Die Vision ist es, eine vielseitige, programmierbare Plattform zu schaffen, die als Testbett für verschiedene Algorithmen des autonomen Fahrens und der Robotik dient.

Prototypen-Entwicklung und Konstruktion¶

Der erste funktionstüchtige Prototyp wurde konsequent auf Basis des 3D-Drucks realisiert, was eine schnelle Iteration des mechanischen Designs ermöglichte.
Diese Konstruktionsmethode erlaubt eine hohe Anpassungsfähigkeit und die Integration spezifischer Komponenten.

Technologische Ausstattung und Komponenten¶

Die technische Basis des Roboters ist auf Flexibilität und erweiterte Navigationsfähigkeit ausgelegt:

Robot Operating System (ROS):
Als zentrales Framework dient ROS, das die modulare Entwicklung, Integration und Kommunikation der verschiedenen Softwarekomponenten (Nodes) ermöglicht.
Dies erleichtert die Implementierung komplexer Navigations- und Steueralgorithmen.
Mecanum-Räder:
Die Wahl fiel auf Mecanum-Räder, da sie dem Fahrzeug eine hochgradige Manövrierfähigkeit verleihen (Omnidirektionalität).
Dies ist besonders relevant für präzise Bewegungen und das Umfahren von Hindernissen in engen Umgebungen.
Sensorik und Wahrnehmung:
Kamera-Turm: Ein beweglicher oder starrer Kameramodul-Turm dient als primäres Organ zur Umgebungswahrnehmung und visuellen Odometrie.
Zusätzliche Sensoren: Eine Vielzahl weiterer Sensoren (z. B. LiDAR, Ultraschall, IMU – Inertial Measurement Unit) ist integriert, um eine robuste und redundante Wahrnehmung der Umgebung zu gewährleisten.

Schwerpunkte der autonomen Funktion¶

Das autonome Fahren bildet einen Kernbereich des Projekts.
Die Hauptfunktionen umfassen:

Umgebungsreaktion und Navigation:
Das Fahrzeug soll mithilfe der Kameradaten und Sensormessungen seine Umgebung in Echtzeit wahrnehmen, eine interne Karte erstellen oder nutzen (SLAM – Simultaneous Localization and Mapping) und entsprechend darauf reagieren.
Lokale Lokalisierung und Kartierung:
Ein Schwerpunkt liegt auf der Weiterentwicklung der Fahrzeugplattform zur Durchführung verschiedener Testläufe für autonome Fahrfunktionen, insbesondere in Bezug auf die präzise lokale Lokalisierung des Fahrzeugs innerhalb einer gegebenen Umgebung.
Hindernisvermeidung:
Das Fahrzeug wird so programmiert, dass es selbstständig Hindernisse erkennt, diese umfährt und so eine Kollision vermeidet.
Spur- und Streckenverfolgung:
Die Programmierung zielt darauf ab, dass das RC-Auto einer vorgegebenen, möglicherweise komplexen Strecke oder einem vordefinierten Pfad folgen kann (Path Following).

Fernsteuerung und Konnektivität¶

Neben der Autonomie ist die Fernsteuerung über das Internet ein wesentliches Feature:

Internet-Anbindung:
Die Möglichkeit der Fernsteuerung ermöglicht es dem Bediener, das Fahrzeug über weite Distanzen zu kontrollieren.
Datenübertragung:
Über diese Verbindung sollen Befehle und Steuersignale an das Fahrzeug gesendet werden.
Telemetrie-Rückmeldung:
Ebenso wichtig ist die Rückmeldung von Telemetriedaten (Standortupdates, Batteriestatus, Sensordaten und Kamerabilder) in Echtzeit, um dem Bediener eine fundierte Steuerung und Überwachung zu ermöglichen.

Screenshot