Zentrale Fahrdynamikregelung der Robotischen Forschungsplattform RoboMobil

T Bünte, LM Ho, C Satzger, J Brembeck - ATZelektronik, 2014 - Springer
T Bünte, LM Ho, C Satzger, J Brembeck
ATZelektronik, 2014Springer
Die zentrale intelligente Steuerung des ROMO wird auf der Basis moderner Rapid-Control-
Prototyping (RCP)-Systeme entwickelt und implementiert. Sie verknüpft reichhaltige
Messsensorik, wie 360-Stereo-Bilderfassung mit fortschrittlicher Bildverarbeitung, inertiale
Messeinheit (IMU) und weitere Fahrdynamik-Sensoren sowie innovative Bedienelemente
wie ein kraftreflektierender Stick mit drei Freiheitsgraden. Technische Details dazu finden
sich in [1]. Die Ausstattung des ROMO erlaubt mehrere sogenannte Vehicle Level …
Die zentrale intelligente Steuerung des ROMO wird auf der Basis moderner Rapid-Control-Prototyping (RCP)-Systeme entwickelt und implementiert. Sie verknüpft reichhaltige Messsensorik, wie 360-Stereo-Bilderfassung mit fortschrittlicher Bildverarbeitung, inertiale Messeinheit (IMU) und weitere Fahrdynamik-Sensoren sowie innovative Bedienelemente wie ein kraftreflektierender Stick mit drei Freiheitsgraden. Technische Details dazu finden sich in [1]. Die Ausstattung des ROMO erlaubt mehrere sogenannte Vehicle Level Applications (VLA). Das sind Betriebsarten wie das interaktive Fahren im Fahrzeug sitzend oder mittels Fernsteuerung sowie teil-oder vollautonomes Fahren [2, 3]. Damit bietet es eine ausgezeichnete Grundlage für vielfältige Forschung in verschiedenen wissenschaftlichen Domänen wie Fahrdynamikregelung und autonomes Fahren, Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI), fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme, Car-to-X-Kommunikation, Energiemanagement und fehlertolerante Regelung. Die Konstruktion und Realisierung des ROMO erfolgte vollständig unter der Leitung des Robotik und Mechatronik-Zentrums (RMC) des DLR. Das auf einem weißen Blatt Papier begonnene Purpose-Design und der Verzicht auf eine Straßenzulassung ermöglichen nun die Anwendung und Demonstration fortschrittlicher Technologien aus der Robotertechnik, die zur DLR-Expertise gehören, auf Straßenfahrzeuge. Seit seiner Jungfernfahrt im September 2010 hat der mechatronischer Zweisitzer etliche Experimente auf Prüfständen und Testgeländen bestanden und wurde 2012 mit dem eCarTec Award in der Kategorie Produktkonzept/Vision ausgezeichnet. Das RoboMobil wird von vier permanenterregten Synchronmotoren angetrieben, die als Radnabenmotoren in jedem der Radroboter integriert sind,. Jeder dieser Motoren mit maximal 160 Nm Drehmoment erlaubt eine Antriebs-beziehungsweise Rekuperationsleistung von 16 kW pro Rad. Eine 350-V-Lithium-Ionen-Batterie versorgt die direkt antreibenden Radnabenmotoren bei einer Kapazität von 13 kWh. Die ebenfalls im Rad integrierten Lenkaktuatoren erlauben Lenkausschläge von bis zu 95 und Stellraten bis 65/s. Elektrohydraulisch betätigte Scheibenbremsen (EHB) mit einem Aktuator pro Achse liefern maximal 445 Nm Bremsmoment je Rad. Die Daten von 18 Kameras, die zu unterschiedlichen Stereo-Paaren kombiniert werden können, ergänzen die Erfassung des Fahrzustandes durch die IMU mit integriertem zweifach-DGPS und einem Correvit-System. Der Fahrer kann die drei horizontalen Freiheitsgrade der Fahrzeugbewegung über einen kraftreflektierenden Stick unabhängig voneinander steuern [4]. Dieser ermöglicht eine ergonomische Einhand-Steuerung der Fahrzeugbewegung über translatorische Auslenkungen in X-und Y-Richtung sowie die Rotation um seine Z-Achse. Die ROMO-Forschungsplattform und damit verbundene Forschungsinhalte sind durch das Projekt Intelligente Mobilität des DLR-Schwerpunkts Raumfahrt finanziert. Die Fahrdynamikregelung, die im DLR-Schwerpunkt Verkehr entwickelt wurde, wird auf dem ROMO implementiert und validiert. Die Verankerung in den beiden DLR-Schwerpunkten unterstützt den Transfer von Technologien, die für den Mars-Rover [5] und mobile Roboter entwickelt wurden, auf terrestrische Mobilität. Innerhalb des Schwerpunkts Verkehr ist das ROMO einer von mehreren Versuchsträgern zum Forschungsthema Next Generation Car (NGC). NGC bildet die Klammer für die weit reichenden Forschungskooperationen zu Straßenfahrzeugen mehrerer DLR-Forschungsinstitute an unterschiedlichen Standorten.
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