Für allen denen einer abgegangen ist bei unserem Vortrag in ...

Softwaretechnik SeminarGesamtvortrag der Gruppe 1 und 2Redesign und Homogenisierung derbisherigen Cobra-Projektemit Eclipseunter Java und ANSI-CMüller, Trilling, Görsch, GSheldon, MoosmannErläuterung zum Cobra RoboterKurze BeschreibungFunktionsweise des Roboterarmsserielle SchnittstelleSchnittstellenmonitorKurze Beschreibung- Sekuria Cobra Hybrid 6 Roboter- Älteres Baujahr (1987)- Industrieroboter- Roboter werden in der Industrie zurAutomatisierung eingesetzt.- Vorteil: Kostensenkung durch effizientere,schnellere Produktion.

Kurze BeschreibungGreiferSchnittstellenmonitorKurze BeschreibungFunktionsweise des Roboterarms1. Bewegung des gesamten Armes in z-zRichtung (hoch und runterfahren).2. Bewegung des Schultergelenkes um180° (-90° - +90° aus derAusgangsstellung).3. Bewegung des Ellbogengelenkes innegativer Richtung um 180°, , in positiverRichtung um 151°.

Funktionsweise des Roboterarms4. Handschwenkachse um 110° in beideRichtungen drehbar. Bewegung istabhängig von der Stellung desEllbogens.5. Handgelenkmotoren- 1 Motor für f r Hoch und Runter- 1Motor für f r links und rechts kippen.6. Greifermotorserielle Schnittstelle- Roboter wird über die serielle Schnittstelleangesteuert.- Zwei Prozessoren, jeder bearbeitetbestimmte Gelenke.- Können vorgefertigte Befehlssätzeabarbeiten z.B. 8 Initialisierung.SchnittstellenmonitorKurze Beschreibung:- Der Schnittstellenmonitor ist parallel zur Datenübertragungsleitung geschaltet.- Zeigt die Kommunikation zwischen PC Cobra Roboter- Die Anzeigewerte sind als Hexwerte dargestellt

Gesendete Daten PCGesendete Daten RoboterTeilvortrag Gruppe 2Gunnar TrillingOliver GörschGMarkus MüllerMGliederung des Vortrages1. Themenvorstellung2. Vorstellung der vorhandenen Projekte3. Vorstellung der verwendeten Software4. Projektverlauf5. Ergebnis6. Ausblick7. Fragen

1.3 Geänderte AufgabenstellungProblematik:Nur 2 aufeinander aufbauende ProjekteHomogenisierung nicht notwendigNeue Aufgabenstellung:Redesign der Projekte (unter Eclipse)Erstellung einer verwendbaren Dokumentation1.4 Entstandener ZeitplanEinarbeitungbis KW 20 (15)RedesignKW 20- KW 26Dokumentation und PräsentationKW 26 – KW 30Benötigte Stunden pro Woche:1-30, je nach dem ob der Rechner lief…2. Vorstellung der vorhandenenProjekte2.1 Kurze Beschreibung2.2 vorhandene Dateien2.3 Versionsunterschiede

2.1 Kurze BeschreibungAnsteuerung des COBRA Roboters mitJAVA, Christian Bruder und MoritzHeinze, WS 2003/2004Realisierung des Koordinatenbetriebs inJAVA, Daniel Budjarek und ChristianGnädig, SS 20042.2 vorhandene DateienQuellcodedateien• WS 2003/2004• SS 2004Für r serielle Schnittstelle• Comm.jar• javax.comm.properties• win32com.dll2.3 VersionsunterschiedeDoppelt vorkommende Quellcodedateien2 unterschiedliche comm.jarParameter.java und Roboter.javaenthielten fast gleichen InhaltParameter.java und MainGUI.java warennur in zweiten Projekt vorhanden.

3. Vorstellung der verwendetenSoftware3.1 Eclipse 3.03.1.1 über Eclipse3.1.2 Benutzung von Eclipse3.2 Altova UModel UML 2.03.1.1 Eclipse 3.0Kostenlose EnwicklungsumgebungOpen-SourceSource-ProjektAuf JavaplattformModular aufgebaut3.1.2 Benutzung von EclipseAufbau• Projektübersicht• Arbeitsbereich• Konsole• Funktionsübersicht• Kann auch angepasstwerdenFunktionen• Quellcodeformatierung• Einfügen vonKommentaren• Suchen-Ersetzten• Usw…

3.2 Altova UModel UML 2.0Erstellen von UML-Diagrammen undUmwandeln in QuelltextReverse-EngineeringEngineering-Tollum aus vorhandenemQuelltext UML-Diagramme zu erstellenJede Art von UML-Diagramm möglich4. Projektverlauf4.1 Anfangsschwierigkeiten4.2 Einarbeitung in Programme4.3 Vorgehensweise beim Redesign4.1 AnfangsschwierigkeitenWelche Dateien werde benötigt, welchesind überflüssig?Installation von Programmen erforderlich(keine Administrationsrechte)Speichertests (defekter Arbeitsspeicher imPC)Arbeiten mit EclipseArbeiten mit Altova UModel

4.2 Inbetriebnahme des ProjektesException: NoSuchPortException, , da dieserielle Schnittstelle noch nichteingebunden war!MainGUIwurde mit Visual Café erstellt. Klassen inEclipse nicht mehr vorhanden. Einbindennicht möglichmAnfänglich nglich mehrere Mainfunktionen ineinem Projekt, dadurch Schwierigkeitenbeim übersetzen4.3 Einbinden der seriellenSchnittstellewin32com.dll wird ins Verzeichnis < jdk>\jre\binkopiertcomm.jar wird ins Verzeichnis < jdk>\jre\lib\extkopiertjavax.comm.properties wird ins Verzeichnis jdk>\jre\libkopiertDer CLASSPATH-Eintragwird nicht geändertDie comm.jar wird ins verwendete Projekteingebunden.Erst nachdem dies alles durchgeführt hrt wurde,konnten wir die serielle Schnittstelleansprechen4.4 Vorgehensweise beimRedesignMainGUIAnalyse des Quelltextes/Erstellung vom UMLÜberlegungen (was bleibt drin, was fliegt raus,was wird geändert?)Umstrukturierung der ProgrammstrukturAusgliederung vom HandbetriebRoboter wird HauptklasseKoordinatenbetrieb an Roboter anpassenFormatierung des QuelltextesNeues UMLJavaDoc

UML-Diagrammvor Redisgn5. ErgebnisUML-Diagrammnach Redisgn6. AusblickDurch neu entstandenen, modularenAufbau sind Erweiterungen leichteinzubindenErstellen einer MainGUIBildüberwachung des RobotersWebapplikation zur Steuerung desRoboters über das Netz7. Fragen???

Teilvortrag Gruppe 1Redesign der C – ProjekteKlaus MoosmannStephen SheldonGliederung1. Aufgabenstellung2. Vorhandene Projekte3. Definitionen und Werkzeuge4. Projektdurchführung hrung (Inkremente)5. Tests6. Ergebnis und Ausblick7. Projektverlauf und Beurteilung1. Aufgabenstellung1. Redesign der vorhandenenRoboterprojekte:- sinnvolles Zusammenfügen dereinzelnen Projekte zu einem gesamtenProjekt mit unterschiedlichen Modulen.- Homogenisierung des Quellcodes- Entfernen redundanter Funktionen

1. Aufgabenstellung2. Erweiterung der Roboterfunktionen- Realisierung der Kraftarmfunktion3. Dokumentation- Redesign der Dokumente2. Vorhandene Projekte1. Numerische Ansteuerung des Roboters2. Koordinatentransformation undWegplanung3. TeachIn Modus.4. HandbetriebNumerische Ansteuerung- Motoren bewegen sich in Schritten(Inkrementen).- Dadurch lässt lsich eine ArtKoordinatensystem aufbauen.- Im Projekt „numerische Ansteuerung“ istdiese Ansteuerung realisiert.

Koordinatentrafo- Transformation von kartesischenKoordinaten in Roboterkoordinaten.- Rücktransformation derRoboterkoordinaten in kartesischeKoordinaten.- Suche nach dem kürzest kmöglichen mWeg- Umgehung eines Hindernisses auf demWeg von A nach B.TeachInAufzeichnen der gesendetenRoboterbewegungenAufgezeichnete RoboterbewegungenwiederholenHandbetrieb- Explizites Steuern der einzelnen Motoren.- Ein spezifizierter Motor kann eine gewisseZeit lang einzeln bewegt werden.

Werkzeuge1. Betriebssystem: Debian Linux2. IDE: Eclipse Version 3.03. CDT Version 1.5- PlugIn zur Erweiterung von Eclipse aufC/C++ Programmierung.4. Compiler: Gnu C – Compiler5. Debugger: Gnu – Gdb6. Dokumentation: Doxygen, , MS - Word XPDefinitionenFolgende Richtlinien für f r die C –Programmierung.1. Funktionsaufrufe klein schreiben.2. extern – Anweisungen nur in HeaderFiles3. Präprozessordirektivengroß schreiben.4. Kurze und aussagekräftigeBezeichnungen.5. Kommentare in Deutsch.DefinitionenFür r das Softwaresystem soll gelten:1. Dateinamen von Modulen undHeaderdateien klein schreiben.2. Sinnvolle Gruppierung der einzelnenFunktionen zu Modulen.3. Jedes Modul besitzt einen Header mitglobalen Datenstrukturen undFunktionsprototypen.

ProjektdurchführunghrungInkrement 1: EinarbeitungInkrement 2: ToolauswahlInkrement 3: neues Roboterprojekt mit denBasisfunktionenInkrement 4: Koordinatentransformation,Wegplanung, TeachInInkrement 5: Redesign der DokumenteInkrement 6: KraftarmInkr1: Einarbeitung1. Einarbeitung in den Roboter.2. Überblicküber die einzelnen Projekte3. Auswahl der Komponenten, welcheübernommen werden sollten.1. Korrekte Funktion2. Funktionsumfang3. Wie einfach ist die Implementierung zudurchschauen?Auswahl1. Serielle Schnittstelle.2. Numerischer Betrieb (nachRoboterkoordinaten).3. Koordinatentransformation4. Wegoptimierung5. Wegplanung

AuswahlNeu Implementiert:1. Handbetrieb, wegen geänderterFunktionalität.t.2. TeachIn Modus, wegen schwierigerPortierung auf die serielleSchnittstelle.=> Redesign der Idee.Inkr 2 Toolauswahl1. Suche nach geeigneten Tools2. Einarbeitung in diese Tools.3. Auswahl:1. Eclipse2. CDT3. GNU gcc bzw. gdb4. Doxygen5. MS – Word XPInkr3: neues Projekt1. Implementierung eines Main Moduls.1. Enthält die Main Methode desSoftwaresystems2. Enthält eine Kommandozeilenoberfläche,aus welcher sich die Funktionen aufrufenlassen.3. Fehlerhafte Eingaben werden durchentsprechende Überwachungsmechanismenabgefangen.

Inkr 3: neues Projekt2. Serielle SchnittstelleFunktionen:1. Initialisieren der Schnittstelle2. Öffnen der Schnittstelle3. Senden4. Empfangen5. Schließen.en.Inkr 3: neues Projekt3. Numerische AnsteuerungFunktionen zur Ansteuerung des Roboters.1. Initialisierung2. Bewegung nach Roboterkoordinaten3. HandbetriebInkr 4: Koordinatentransformation1. Umrechnung von mathematischenKoordinaten (x,y,z(x,y,z) ) inRoboterkoordinaten.2. Richtet sich nach der Position desGreifers.3. Es müssen mnoch Koordinaten für f r dieWinkel des Handgelenks und dieÖffnung des Greifers mitgegebenwerden.

Inkr 4: KoordinatentrafoInkr 4: KoordinatentrafoInkr 4: WegoptimierungProblem:1. Koordinatentransformation kann zuverschiedenen Lösungen Lfür f r dieRoboterkoordinaten führen. f2. Bei Bewegung von A nach B kann esmehrere Möglichkeiten Mgeben.

Inkr 4: Wegoptimierung1. Speicherung des gegebenen Zustandes.2. Prüfen welche Lösung Lam wenigsten Zeitkostet, d.h. welche wenigInkrementänderungnderung verlangt.Wegplanung1. Berechnet nach Angabe von Start, Zielund Hinderniskoordinaten die optimaleStrecke um dieses Hindernis.2. Hindernis wird hierbei durch einenhalbunendlichen Quader approximiert.3. Strecke wird entsprechend verändert,dass Bewegung nicht durch denHindernisquader geht.Inkr 4: TeachInAufzeichnung: Gesendete Roboterbewegungenwerden in einer Datei gespeichertWiederholung: Roboterbewegungen werden ausder Datei ausgelesen und dernumerischen AnsteuerungübergebenFeatures:- freies Filehandling (defaultDatei, eigeneDateiname- Statusabfrage (Aufzeichnung aktive?)

Inkr 5: Redesign der DokumenteVereinheitlichung des Projektes bedeutetauch Vereinheitlichung der Dokumente.1. Zu jedem Modul eineFunktionsdokumentation.2. Funktionsweise des Roboters wirdzentral dokumentiert.3. Einheitliche Sprache (deutsch).Inkr 6: Kraftarm- Steuerung der Greifermotoren.- Kontrollierte Steuerung, damit Gegenstandnicht zerdrückt wird.- Zur Realisierung blieb leider keine Zeitmehr.Tests- Bei vorhandenen Funktionen: Orientierungan den Tests der anderen Gruppen.- Neu implementierte Funktionen nach demBlack – Box Test.- Genauere Analysen des Quellcodes nurbei Fehlern.

Ergebnis und Ausblick- Software, welche die von unsbeschriebenen Module beinhaltet.- Alle beschriebenen Features sind über einKommandozeilenprogramm aufrufbar.- Quelltext ist homogenisiert.- Dokumentationen sind einheitlich undkompakt.- Erweiterbarkeit.Ergebnis und AusblickEinige Fehler sind noch vorhanden:1. In der numerischen Ansteuerung.2. Kraftarm ist nicht realisiert.Projektverlauf und Beurteilung- Trotz Startschwierigkeiten (Einarbeitung inLinux und die Entwicklungstools) undRechnerproblemen war ein zügiges zundproduktives Arbeiten möglich. m- Aufteilung in Einzelarbeit und Teamarbeit.- Erfahrungsgewinn im Bereich C –Programmierung und Projektplanung

7. Fragen???Vielen Dank für f r eureAufmerksamkeit.