Path-finding algorithm for autonomous robot-car

Diese Masterarbeit befasst sich mit einem Roboterauto, das auf einem ZYNQ System-on-Chip Gerät basiert. Der Roboter ist mit einer Kamera, WiFi Verbindung zum Computer, einer inertialen Messeinrichtung (IMU) und vier individuell ansteuerbaren Motoren mit HALL Sensoren für ein Feedback ausgestattet. Diese Motoren steuern sogenannte Mecanum Räder an. Das Mecanum Rad ermöglicht es dem Fahrzeug, sich in alle Richtungen zu bewegen, ohne mechanische Steuerung. Ziel ist es, aufbauend auf diesem Roboterauto, eine Demonstrationsplattform zu entwickeln, um Algorithmen zur Wegfindung in der Praxis testen zu können und Konzepte des autonomen Fahrens zu erkunden. Die Algorithmen müssen dabei so einfach wie möglich auszutauschen sein. Um einen Pfad unter Laborbedingungen simulieren zu können, wurde mit Klebeband ein Labyrinth auf dem Fußboden aufgeklebt. Dieses Labyrinth wird mit einer Webkamera detektiert, welche an die Decke oder einer erhöhten Position montiert wird. Über eine USB-Schnittstelle wird die Bildinformation an den Rechner übergeben, auf dem die Wegberechnung und Verbindung zum Roboterauto stattfindet. Damit der Roboter durch das Labyrinth geführt werden kann, wurde ein PID-Regler implementiert. Die gesamte Software wurde in Python in der Version 3.8 programmiert. Ebenfalls zur Verfügung steht eine Grafische Benutzeroberfläche, welche mit dem Qt Designer in Python erstellt wurde. Diese ermöglicht die einfache Bedienung des gesamten Programmes und ebenso Daten aus den Registern des Zynq Boards auszulesen. This master thesis deals with a robot car based on a Zynq system-on-chip device. The robot is equipped with a camera, Wi-Fi connection to the computer, an inertial measurement unit (IMU) and four individually controllable motors with HALL sensors for feedback. These motors drive so-called Mecanum wheels. The Mecanum wheel allows the vehicle to move in all directions without mechanical steering. The goal is to develop a demonstration platform based on this robot car to test algorithms for path finding and explore concepts of autonomous driving. The algorithms must be as easy to exchange as possible.To be able to simulate a path under laboratory conditions, a maze was taped to the floor. This labyrinth is detected with a webcam, which is mounted on the ceiling or an elevated position. A USB interface is used to transfer the image information to the computer where the path calculation and connection to the robot car takes place. In order for the robot to be guided through the maze, a PID controller was implemented. The entire software was programmed in Python version 3.8. Also available is a graphical user interface, which was created with the Qt Designer in Python. This allows easier operation of the entire program and to read data from the registers of the Zynq Board. written by Dominic Langbauer Masterarbeit FH JOANNEUM 2022