Motivation

Der Miniroboter Khepera stellt für die Entwicklung und Optimierung von autonomen Verhalten eine ideale Plattform dar. Um größtmögliche Autonomie zu erreichen und für die Realisierung von Gruppenverhalten mit mehreren Robotern, ist eine Bluetooth-Funk-Erweiterungsplatine entwickelt worden. Folgende Eigenschaften sprechen dabei für die Bluetooth-Technologie:

• Geringer Energiebedarf zur Übertragung
• Kein direkter Sichtkontakt notwendig
• Ca. 10m Reichweite (Klasse 2)
• Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen

Die auf den Khepera aufsteckbare Platine ersetzt einerseits die bisher notwendige serielle Kabelverbindung. Andererseits können mit dieser Implementierung Roboternetzwerke von bis zu vier gleichzeitig kommunizierenden Teilnehmern aufgebaut werden, um so kooperatives Verhalten zu ermöglichen.

Technische Beschreibung

Das entwickelte Modul kann in zwei Versionen bestückt werden: In der kostengünstigen Variante beinhaltet es neben der Spannungsregelung lediglich das Bluetooth-Modul der Firma Mitsumi (WML-C09) und Zugang zu dessen Schnittstellen (SPI, Reset, LED, RS232). Die Kommunikation zwischen Khepera und Bluetooth-Modul erfolgt über die seriellen Leitungen RxD und TxD. Somit ist eine Nutzung des Erweiterungsmoduls durch beliebige andere Geräte wie z. B. PCs möglich. In der kompletten Version beinhaltet das Modul zusätzlich rekonfigurierbare Logik in Form eines FPGAs (Xilinx XC300E) und eines PROMs.

Bei Einsatz des FPGAs können Algorithmen auf das Erweiterungsmodul verlagert werden und der Mikrocontroller des Kheperas wird entlastet. Außerdem kann das FPGA die Steuerung des Bluetooth-Moduls übernehmen und somit z. B. als Protokollumsetzer zwischen dem parallelen Khepera-Bus und dem seriellen Bluetooth-Protokoll fungieren.

In beiden Versionen kann das Erweiterungsmodul problemlos mit anderen Khepera-Erweiterungen durch stapelweises Aufstecken kombiniert werden.

Anwendungsszenarien

Der Ersatz der Kabelverbindung zwischen Arbeitsplatzrechner und Khepera (Punkt-zu-Punkt) bietet folgende Vorteile: Die drahtlose Verbindung ermöglicht Debugging und Sensorvisualisierung im Betrieb, ohne die Bewegungsfreiheit zu beeinträchtigen.

Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen mit einem Master und 3 Slaves ermöglichen neue Anwendungen für den Khepera, wie z. B. das gemeinsame Erkunden einer Umgebung und Service-Discovery Szenarien.

Im Gegensatz zu den Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ist bei diesen Netzen typischerweise kein Arbeitsplatzrechner beteiligt, sondern die Roboter agieren autonom, tauschen Daten aus und koordinieren sich.

Download

 Projektbeschreibung (PDF, 852 KB)

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