Systemsoftware und Verteilte Systeme

Entwurf und Simulation eines autonomen, fehlertoleranten Rasenmähers

Diplomarbeit

Abgeschlossen am 7. Juli 2008 von Christian Oppermann.PDF-Dokument

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Themengebiete

  • Fehlertolerante Systeme

Hintergrund

Rasenmäher, die eine ihnen zugewiesene Fläche auf einer einstellbaren Rasenhöhe halten, sind mitterweile keine technologische Neuheit mehr: sie sind bereits in kommerziellen Versionen verfügbar und kosten in der Regel zwischen 1400,- und 2000,- Euro. Die verbreiteten Steuerungsalgorithmen solcher automatischen Rasenmäher lassen jedoch leider einiges an Benutzerqualität zu wünschen übrig: sie mähen ihr Territorium mehr oder weniger nach einem zufälligen Mustern ohne jede Gewähr, ein bestimmtes Rasenstück in einem gegebenen Zeitfenster überhaupt jemals gemäht zu haben. Um das Gras überhaupt in ein einer akzeptablen Höhe halten zu können, muss ein solcher automatischer Rasenmäher zudem - je nach Größe des ihm zugewiesenen Territoriums - sehr viele Stunden aktiv sein; bei Größen von 1400 qm oftmals 24 Stunden am Tag an sieben Tagen in der Woche.

Aufgabenbeschreibung

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll

  1. eine Übersicht der kommerziell verfügbaren automatischen Rasenmäher erstellt und ihr Verhalten analysiert (ggf. unter Verwendung von Simmulationen) werden,
  2. eine Übersicht ggf. existierender relevanter, alternativer, prototypischer Forschungsentwicklungen erstellt und analysiert (ggf. ebenfalls unter Verwendung von Simmulationen) werden,
  3. ein Konzept für einen alternativen Steuerungsalgorithmus entwickelt werden, der in einer fehlertoleranten Art und Weise mit deutlich geringerer Arbeitszeit pro Woche garantiert alle Stellen des Territoriums genau einmal mäht. Zudem soll der zu entwicklende Algrithmus
  4. Fehlertoleranzeigenschaften aufweisen, so dass er den Rasenmäher in die Lage versetzt, mit Hindernissen auf dem Territorium umzugehen.

Die Eigenschaften des zu entwerfenden Steuerungsalgorithmus sind durch Analyse bzw. Simulation zu belegen.

In einer anschließenden studentischen Arbeit ist daran gedacht, den entwickelten Algorithmus in einen, zu automatischer Arbeit befähigten Rasenmäher unter Austauschung seines bisherigen Algorithmus zu implementieren und durch Echt-Welt-Experimente sein entwurfsgetreues Funktionieren zu belegen. Beide Arbeiten können auch in Teamarbeit durch zwei Studierende gemeinsam abgedeckt werden.

Vorkenntnisse

  • Interesse an Fehlertoleranz und ihrer praktischen Anwendung in realen Einsatzszenarien