Konstruktion eines RC-Cars mit autonomer Hinderniserkennung
Autonome Fahrzeuge sind präsenter als je zuvor und prägen die Zukunft des Verkehrs. Autohersteller werben im Internet und im Fernsehen mit den neuesten Technologien der Fahrzeuge, welche durch Funktionen wie die Objekterkennung, die Sicherheit und die Effizienz auf ein neues Level heben. Auch im RC-Bereich könnten die Produkte von solchen Funktionen profitieren, jedoch sind ferngesteuerte Fahrzeuge, welche mit einer Hinderniserkennung ausgestattet sind, auf dem Markt kaum zu finden …
Ausgangslage
Die heutigen RC-Cars sind sehr robust, und können ihre Funktion auch nach mehreren Crashs erfüllen. Nach einer gewissen Kollisionsmenge ist das Fahrzeug beschädigt und der Fahrspass vorbei. Auf dem Markt gibt es kaum RC-Cars, die mithilfe von Sensoren einen Zusammenstoss verhindern können. Die RC-Welt entwickelt sich nicht wie die Autoindustrie weiter.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Produkt zu erstellen, welches einen ersten Schritt zur Autonomie in der RC-Welt macht. Dabei soll es Gegenstände erkennen und Kollisionen vermeiden. Die herkömmlichen Funktionen eines ferngesteuerten Autos bleiben bestehen und sind ebenfalls Teil der Projektziele. Bei dieser Arbeit liegt der Fokus nicht auf der Performance oder dem Design, sondern auf der Funktionalität und Originalität der Endprodukte.
Erwartungen
Mittels Joysticks sollen die Befehle des Benutzers erfasst und über eine Funkverbindung an das Fahrzeug übermittelt werden. Die beiden Produkte enthalten einen Mikrocontroller zur Steuerung der Aktoren und Sensoren. Die Autonomie wird mithilfe von zwei Ultraschallsensoren ermöglicht, die Objekte erkennen und darauf reagieren. Das Fahrzeug entfernt sich selbstständig von der Stelle, indem es die Distanz ausweitet. Das ganze Projekt soll möglichst kostengünstig umgesetzt werden.
Vorgehen
Die Realisierung erfolgte in drei Teilbereichen: die mechanische Konstruktion des Fahrzeugs und der Fernsteuerung, die elektronische Verarbeitung der Komponenten und die Programmierung der Logik sowie der Autonomie. Mit dem Abschliessen eines Teilbereichs konnte der nächste Abschnitt gestartet werden.
Als Basismaterial für die gesamte Konstruktion wurde Holz verwendet. Für die Antriebsmechanik war dieses Material ungeeignet, und es wurde nach einer alternativen Lösung gesucht. Mithilfe eines 3D-Druckers konnten passende Zahnräder für das Projekt erstellt werden. Nach der fertigen Konstruktion des Fahrzeugs und der Fernbedienung folgte die Auswahl der Komponenten für die Elektronik. Dieser Realisierungsschritt erforderte eine intensive Planung und gründliche Recherche, um ein nahtloses Zusammenspiel der verbauten Komponenten zu ermöglichen. Nachfolgend wurden die Mikrocontroller programmiert, um die Komponenten anzusteuern und den Projektanforderungen gerecht zu werden.
Ergebnisse
Die Ziele wurden grösstenteils erreicht: Die Steuerbefehle der Fernsteuerung werden vom Fahrzeug präzise und zuverlässig umgesetzt. Bei einem sich annähernden Hindernis reagiert das Fahrzeug, indem es eigenständig die Entfernung vergrössert. Dabei wird der Steuerbefehl des Controllers pausiert und erst wieder freigegeben, wenn die festgelegte Distanz erreicht ist. Die Autonomie kann vom Benutzer während der Fahrt ein- oder ausgeschaltet werden. Einige Abweichungen der Erwartungen traten bei der Performance und Objekterkennung des Fahrzeugs auf.
Andrin Germann
Multimediaelektroniker EFZ, angeh. Dipl. Techniker HF Informatik Systemtechnik, Messtechniker Saphir Group AG Lausen
a.germann@gmx.ch
