Master Projekt Systementwicklung

Im Wintersemester wird das Projekt des Vorsemesters weitergeführt, wieder gemeinsam mit Mathematikstudierenden. Eine genauere Aufgabenbeschreibnung liegt noch nicht vor, wird sich aber thematisch am Vorsemester orientieren.

Im Wintersemester 18/19 möchten wir unser Projekt zu autonomen mobilen Systemen fortsetzen. Abgedeckt werden dabei wie immer Themengebiete aus dem Bereich Embedded Systems, Computer Vision/Grafik und Machine Learning.

Hinweis: Das Projekt findet in D19/2.13 statt (der Raum steht nicht im OBS).

Kooperation mit FBMN:

Die Projekte werden in Kooperation mit dem FB Mathematik durchgeführt. Eine grobe Projektbesprechung wurde mit den Mathematik-Studierenden bereits durchgeführt. Die Zusammenfassung für Mathematik inkl. Quellen finden Sie hier

Die genauen und gemeinsamen Projektziele besprechen wir am ersten Termin (Donnerstag, 11.10.2018 um 10:15 Uhr in D19/2.13), ebenso wie die Aufgabenverteilung. 

Bitte beachten Sie, dass einige der Aufgabenstellungen für Teilnehmer des FB Informatik bzw. FB Mathematik ausgelegt sind. Der tatsächliche Umfang hängt ebenfalls von der Zahl der Teilnehmer ab und kann nachträglich angepasst werden. 

Projekt #1:

Im kommenden Semester möchten wir eine stabile und performante Lösung zum tracken und ansteuern von RC Cars (Carson Micro X-Warrior) entwickeln. Konkret sollen mehrere RC Cars im Maßstab 1:43 bis 1:32 identifiziert und getrackt werden. Hierfür sollen die Cars mit retroreflektiven Markern in eindeutigem Mustern ausgestattet werden. IR-Strahler und eine im IR Bereich sensible Global Shutter Kamera mit einem Weitwinkelobjektiv (3.5mm) erfassen dabei die Strecke (ca. 4x4m) und darauf befindliche Cars. 

Entwickelt werden soll eine Bildverarbeitungskomponente, welche die Kalibrierung der Kamera (geometrische Verzerrung) und das Zuweisen von IDs zu Marker-Mustern erlaubt. Weiterhin sollen benötigte Pre-Processing Schritte (z.B. Rauschunterdrückung) evaluiert und implementiert werden. Die Ausgabe dieser Softwarekomponente ist die aktuelle Position des Cars (x/y-Koorinate), sowie dessen Ausrichtung. Weitere Optionen sind z.B. die aktuelle Geschwindigkeit und Vorhersage des Pfades (Prototyp zur Pfadvorhersage auf Basis eines Neuronalen Netzes existiert bereits). 

Die Ansteuerung der Cars erfolgt mittels der mitgelieferten, aber modifizierten Fernsteuerung. Die ersten Schritte inkl. Proof-of-Concept sind bereits erfolgt. Die Cars lassen sich via SPI und externen DAC/ADC über die Kommandozeile eines Raspberry Pi 3 ansprechen. Darauf aufbauend soll eine graphische Oberfläche implementiert werden, welche die Kalibrierung, Ansteuerung und Logging von Car Parametern erlaubt. 

Projekt #2:

Als weiteres Projekt möchten wir erste Schritte in Richtung Schwarm-Intelligenz mit unseren Nano-Quadcoptern vom Typ Crazyflie 2.0 machen. Hierzu soll eine graphische Softwarekomponente zur Ansteuerung und Konfiguration der Crazyflie entwickelt werden (ggf. Evaluation und Anpassung von: La Mouche Folle). 

Zur Umsetzung der Kommunikation bedarf es einer Softwarekomponente, welche die Steuerung zwischen mehreren Crazyflies koordiniert (z.B. Abstände zum 'Nachbarn', Festsetzen des 'Leaders', der zu fliegenden Pfade, etc.). Hierzu gehören auch die Auswahl und Implementierung von geeigneten Algorithmen. Die Crazyflies sollen koordiniert Flugaktionen wie z.B. das hindurch- oder umfliegen eines Hindernisses oder Labyrinthes durchführen können.

Die Positionsbestimmung erfolgt über die internen Sensoren (Sensor Fusion) und externe Tracking Systeme. Hierbei stehen sowohl das funkbasierte System Loco, als auch ein optisches Motion Tracker System mit zwölf Flex 13 Kameras zur Verfügung.

Projektmanagement:

Die Projekte werden agil in drei Sprints (ca. 4 Wochen je Sprint) entwickelt. Für Management und Zeitplanung verwenden wir www.scrumwise.com.

Die Versionsverwaltung erfolgt mittels Gitlab (am FBI gehostet).

Zur Kommunikation nutzen wir die wöchentlichen Treffen, sowie Slack.

Software:

Studierende des FB Informatik nutzen für die Umsetzung des Projektes Ubuntu 16.04 (ggf. in einer VM) und ROS. Als Programmiersprache kann C/C++, Python oder Matlab verwendet werden. 

Studierende des FB Mathematik können auf die Nutzung von ROS (läuft nur unter Ubuntu) verzichten und ein Betriebssystem nach Wahl (Windows, Linux, macOS) nutzen. Als Programmiersprache stehen C/C++, Python und Matlab zur Wahl. 

Eigene Ideen

Natürlich ist in unserem Projekt auch Platz für eigene Ideen. Bringen Sie diese einfach mit und wir besprechen sie beim ersten Termin! 

Projekt Abschluss:

Das Projekt wird durch eine Präsentation und Demo des laufenden Prototypen, sowie vollständige Dokumentation abgeschlossen. Der genaue Termin wird noch bekannt gegeben. Je nach Wetter, lassen wir die Veranstaltung durch ein Abschlussgrillen auf dem Balkon des FB Informatik ausklingen.

Wir freuen uns auf ein spannendes und innovatives Projekt mit Ihnen!

Sollten Sie Fragen zum Projekt haben, so kontaktieren Sie uns bitte direkt per eMail.