Pflichtenheft Projektarbeit RoboSim (NXT)

Pflichtenheft
Projektarbeit
RoboSim (NXT)
Projektarbeit 7301:
Version
Teilnehmer:
Projektbetreuer
RoboSim, Lego-Roboter, Aufgabe 1
1.0 a
Philipp Hoppen (hoppp1), Samuel Zehnder (zehns1),
André Wittwer (witta3)
Dr. J. Boillat
Pflichtenheft RoboSim
Versionsverlauf
Versions-Nr.
1.0 a
1.0 b
hoppp1, witta3, zehns1
Verfasser
André Wittwer (witta3)
André Wittwer (witta3)
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Bemerkungen
Erstellung des Dokumentes
Überarbeitung
gem.
Besprechung
mit
Herrn
Boillat.
05.10.2007
Pflichtenheft RoboSim
Inhaltsverzeichnis
1
Zielbestimmung................................................................................ 4
2
Aufgabenstellung (Aufgabe 1) .......................................................... 4
2.1
Musskriterien .....................................................................................4
2.2
Wunschkriterien .................................................................................4
2.2.1
Grafische Simulation........................................................................4
2.2.2
Roboter .........................................................................................4
2.3
3
Abgrenzungskriterien ..........................................................................4
Projekt-Einsatz................................................................................. 4
3.1
Anwendungsbereiche...........................................................................5
3.2
Zielgruppen .......................................................................................5
4
GUI .................................................................................................. 5
4.1
Benutzeroberfläche .............................................................................5
4.2
Grafische Simulation ...........................................................................5
5
Qualitäts-Zielbestimmung ................................................................ 5
6
Globale Testszenarien ...................................................................... 5
6.1
Verhalten der Wesen (Roboter).............................................................5
6.1.1
alle Wesen .....................................................................................5
6.1.2
Wesen 2a.......................................................................................5
6.1.3
Wesen 2b ......................................................................................6
6.1.4
Wesen 3 (optional)..........................................................................6
7
Entwicklungs-Umgebung .................................................................. 6
7.1
Software ...........................................................................................6
7.2
Hardware ..........................................................................................6
7.3
Orgware ............................................................................................6
8
8.1
Ergänzungen / Sonstiges.................................................................. 6
Quellen .............................................................................................6
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Pflichtenheft RoboSim
1
Zielbestimmung
Als Projektarbeit haben wir die Lego-Roboter-Simulation, Aufgabe 1 ausgewählt.
Als Basis für die Aufgabe 1 gilt das Dokument „Künstliche Wesen“ vom Autor Valentin
Braitenberg.
Abgabetermin des Projekts ist 1 Woche vor Semester-Ende, d.h. ungefähr 10. Januar 2008.
2
•
•
•
Aufgabenstellung (Aufgabe 1)
Lesen Sie das Buch Künstliche Wesen von Valentin Braitenberg sorgfältig durch.
Konstruieren Sie mit Lego einen Roboter, der das im Buch „Künstliche Wesen“
beschriebene Verhalten ausführen kann.
Graphische Simulation des Roboters mit Schwerpunkt auf didaktische Aspekte.
Der Roboter besteht aus 2 Lichtsensoren und 2 Motoren. Das Eingangssignal der beiden
Motoren ist eine Funktion der Ausgangssignale der Sensoren. Die Programmierung erfolgt mit
Java. Der Roboter und die Simulation müssen dieselben Java-Funktionen verwenden.
2.1 Musskriterien
•
•
•
Bau eines Roboters mit zwei Sensoren und zwei Antriebsmotoren bestückt.
Implementation des Verhaltensmuster Wesen 3a sowie 3b.
Grafische Simulation des Roboters. D.h. das effektive Verhalten des Roboters wird
zusätzliche grafisch simuliert. Dabei muss das Basisprogramm für die Bewegung des
Robotors sowie für die Simulation identisch sein.
2.2 Wunschkriterien
2.2.1 Grafische Simulation
•
•
•
•
Verändern der Lichtquelle mit der Maus (Intensität) und den Standort der Lichtquelle.
Hinzufügen von verschiedenfarbigen Robotern.
Ein Control-Panel für die Konfiguration der Einstellungen.
Hinzufügen von mehreren Lichtquellen, evtl. Roboter mit eigenen Lichtquellen versehen.
2.2.2 Roboter
•
Einbau eines Berührungs- oder Ultraschallsensor, welcher verhindert, dass der Roboter
vorwärts in die Mauer knallt.
2.3 Abgrenzungskriterien
•
3
Es werden nur die Original-Bauteile (MIT-Kriterien) von Legos eingesetzt.
Projekt-Einsatz
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3.1 Anwendungsbereiche
Die Anwendung wird lediglich im Rahmen des Projekts (Labor) eingesetzt.
3.2 Zielgruppen
•
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4
Dozenten der Berner Fachhochschule, Bereich Informatik
Klassen I 3 pq
GUI
Das GUI wird in zwei Hauptteile Benutzeroberfläche (Console) sowie Grafische Simulation
unterteilt.
4.1 Benutzeroberfläche
Auf der Benutzeroberfläche können diverse Parameter eingestellt werden, welche den Roboter
oder die Umgebung beeinflussen. Zusätzlich können mittels Button die Simulation gestartet
oder gestoppt werden.
4.2 Grafische Simulation
Auf der grafischen Simulation wird der Raum (4 Ecken, 4 Kanten) dargestellt. Die Lichtquelle
wird in die Mitte des Raums gestellt. Als Zusatzoption könnte die Lichtquelle mittels Maus
gesetzt und verschoben werden. Auch der Roboter kann mittels Drag & Drop verschoben
werden.
5
•
•
6
Qualitäts-Zielbestimmung
Die Ausgabe der grafischen Simulation wird möglichst realitätsnah implementiert.
Die Sensoren müssen getestet werden. Damit der Roboter möglichst auf die
Lichtsensoren reagiert, müssen die Sensoren in einem dunklen Raum getestet und
gemessen werden.
Globale Testszenarien
6.1 Verhalten der Wesen (Roboter)
6.1.1 alle Wesen
•
Sobald der Roboter in die Mauer oder in die Lichtquelle fährt, stoppt der Roboter.
6.1.2 Wesen 2a
•
Das Wesen verhält sich so, dass es sich von der Lichtquelle abwendet. Jeder Sensor wird
mit dem Motor derselben Seite verbunden.
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6.1.3 Wesen 2b
•
Das Wesen verhält sich so, dass es sich zur Lichtquelle richtet. Jeder Sensor wird mit dem
Motor der entgegengesetzte Seite verbunden.
6.1.4 Wesen 3 (optional)
•
7
Wenn genügend Zeit vorhanden ist, wird auch das Wesen 3a (Liebt) sowie 3b
(Forschernatur) implementiert.
Entwicklungs-Umgebung
7.1 Software
Auf das Steuergerät wird die Java Virtual Machine leJOS Version 0.4 Beta geladen. Als
Entwicklungsumgebung wird Eclipse Version 3.2.2 mit der Java-Version 1.5 eingesetzt. Als
Betriebssystem wird Microsoft Windows XP eingesetzt. Evtl. werden auch noch Tests mit Linux
gemacht.
Für die Verbindung des Steuergerätes NXT mittels USB wird die Software LibUSB-Win32 Filter
installiert.
7.2 Hardware
Für den Bau des Roboters werden die Bauteile von Lego Mindstorm eingesetzt. Der Roboter
wird mit zwei Lichtsensoren bestückt. Zwei Motoren sind für die Steuerung und Fortbewegung
des Roboters zuständig. Für die Steuerung der Antriebmotoren und das Auswerten der
Lichtsignale aus den Sensoren wird das Steuergerät NXT verwendet.
Folgende Hardware (Notbooks) werden für die Entwicklung eingesetzt.
•
Dell Inspiron 630m, André Wittwer
•
Toshiba Satellite M40, Philipp Hoppen
•
Fujitsu Siemens Lifebook E8020, Samuel Zehnder
7.3 Orgware
Als Repository wird das SVN (Subversion) benutzt, welches von der HTI-Biel zur Verfügung
gestellt wird.
8
Ergänzungen / Sonstiges
8.1 Quellen
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http://www.legomindstorms.com
http://lejos.sourceforge.net/
http://robosim.wikidot.com/
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