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alte Projektgruppen

Projektgruppen SS 2012

 

SS2012 Echtzeitfähige Vernetzung von HiL-Prüfständen

Echtzeitfähige Vernetzung von HiL-Prüfständen

Einsatzbereich:

  • Zur praktischen Untersuchung des Energiemanagements im RailCab sollen die Prüfstände der selbstoptimierenden Funktionsmodule Antriebsmodul, aktive Luftspaltverstellung, aktives Federungssystem und hybrides Energieversorgungsmodul informationstechnisch miteinander verkoppelt werden. So lassen sich realistische Situationen nachbilden, die sich auch auf andere Systeme, wie Flugzeugbordnetze oder gekoppelte Antriebe mit Energiespeicherung übertragen lassen.
  • Die für die Bewertung notwendigen Systemgrößen, wie beispielsweise die aktuelle Leistungsaufnahme einzelner Verbraucher, können gemessen und über das Netzwerk an die anderen Systeme übermittelt werden.
  • Eine zuverlässige Kommunikation der einzelnen Prüfstände stellt somit eine Grundvoraussetzung des Energiemanagements des RailCabs dar.
  • Die Informationsverarbeitung der Prüfstände läuft auf Hardware-in-the-Loop (HiL) Systemen der Firma dSPACE, welche über Ethernet miteinander gekoppelt sind und aktuell das unsichere User Datagram Protocol (UDP) verwenden.

Mögliche Arbeitsschwerpunkte:

  • Erstellung eines sicheren und echtzeitfähigen Kommunikationsprotokolls auf Basis der UDP-Kommunikation.
  • Verifikation des Kommunikationsprotokolls anhand des in der Fachgruppe Schaltungstechnik entwickelten modularen Rapid Prototyping Systems (RAPTOR).

Voraussetzungen:

  • Grundkenntnisse im Bereich Ethernet (UDP) sind vorteilhaft.
  • Programmier-Kenntnisse (C / C++) und VHDL-Kenntnisse sind vorteilhaft, aber nicht zwingend.

Ausschreibung als PDF-Dokument

 

SS2012 Head-Motion-Based Robot Control

Head-Motion-Based Robot Control

Motivation

Human can interact with robots in different modes. Depending on the context, one mode can be more suitable than the others. As an example, for some people who have upper and lower limb motor impairment, they need different interfaces to interact with robots or wheelchairs, such as brain interface, eye movement tracking interface, and head movement interface. In this project, one of the aforementioned modalities, i.e. the head movement, will be explored for controlling robot remotely.

Goal

The goal of the project is to develop a system that can be used for controlling a robot by moving the head equipped with a 3D orientation sensor. As the feedback to the user, a video stream is transmitted by the robot. The figure below shows the block diagram of the system.

Ausschreibung als PDF-Dokument

Head-Motion-Based Robot Control

Projektgruppen SS 2011

Telewerkbank

Die Telewerkbank, mittlerweile in der zweiten Generation, ist eine leistungsfähige Experimentierplattform für Multi-Roboter-Experimente. Eine interessante Neuerung bildet dabei ein Greifer, mit dessen Hilfe sich verschiedene Testszenarien für Experimente automatisch erstellen lassen. Folgende Aufgabenstellungen stehen für die Projektgruppen im Rahmen der Telewerkbank zur Auswahl:

  • Bildbearbeitung (Erkennung der Bauklötze).
  • Mensch-Roboter-Interaktion (Eye-Tracking, Bewegungserkennung, Spracherkennung).
  • Multiroboter (Exploration einer unbekannten Umgebung, Multiroboter Formation, Leader-Follower).
  • Online Spiele mit Roboter (Pac-Man, Robo-Racing).

Ansprechpartner: M. Sc. Andry Tanoto

Software-Defined Radio mit GNU Radio und dem DB-SDR

Software-Defined Radio ist ein Ansatz, bei dem die Algorithmen für die drahtlose Kommunikation vollständig in Software ausgeführt werden. GNU Radio ist ein Open Source Projekt, in dem bereits viele Übertragungsverfahren realisiert wurden. Mit dem Universal Software Radio Peripheral (USRP) ist ein kommerzielles Radio-Frontend verfügbar, welches in die GNU Radio Umgebung integriert ist.

In der Fachgruppe Schaltungstechnik wurde mit dem DB-SDR ein ähnliches System entwickelt. Als Erweiterungsmodul für das RAPTOR-System ermöglicht es drahtlose Kommunikation in vielen Frequenzbereichen von 0 bis 5 GHz.

Aufgabe der Projektgruppe ist die Integration des DB-SDR in die bestehende GNU Radio Entwicklungsumgebung. Dieses beinhaltet unter anderem die Anpassung der Software-/Hardwareschnittstelle und die Anpassung des VHDL Designs für das DB-SDR.

Vorkenntnisse in C/C++ oder VHDL sind hilfreich, aber keine Vorraussetzung.

Weitere Informationen finden sich hier.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Thorsten Jungeblut

Projektgruppen SS 2010

Graphische Hardwarebeschreibung

In der Fachgruppe Schaltungstechnik wurde mit vMAGIC eine flexible (Java-) Bibliothek zur Manipulation und Erzeugung von Hardware in VHDL entwickelt. Typischerweise wird vMAGIC eingesetzt um spezielle Hardware-Generatoren zu erzeugen, die z.B. einen Adressdecoder o.ä. sehr einfach und schnell erzeugen können. In dieser Projektgruppe soll es darum gehen, eine deutlich allgemeinere, graphische Beschreibungssprache zu Erzeugen, mit der dann Schaltungen ähnlich wie in Matlab/Simulink aufgebaut werden können. Der komplette Hardware-Teil kann sehr einfach mit vMAGIC gelöst werden, für die graphische Darstellung bieten sich bestehende Bibliotheken wie das JUNG Framework an, die dann in eine Projektumgebung integriert werden müssen. Unabhängig davon, dass viele Designaufgaben so sehr elegant gelöst werden können, liegt der besondere Reiz dieser Darstellung als Graph in der Möglichkeit, zahlreiche vorhandene Graphenalgorithmen direkt in dieser Hardwareentwicklungsumgebung zu verwenden.  Damit können dann u.A. Optimierungsalgorithmen wie man sie aus extrem teuren kommerziellen Werkzeugen kennt,  implementiert werden.

Da vMAGIC auch die Möglichkeit bietet, vorhandenen VHDL Code zu parsen, können auch bestehende Designs in diese Graphenform überführt werden. Eingebettet in eine VHDL-Entwicklungsumgebung, die derzeit ebenfalls entwickelt wird, eröffnet dies die Möglichkeit, sogar innerhalb einer VHDL Datei zwischen Graphischer und textueller Beschreibung zu wechseln. Welche Aufgaben genau in dieser Projektgruppe zu bearbeiten sind, wird beim ersten Treffen diskutiert.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Christopher Pohl
Vorbesprechung am Dienstag, 20.04.2010, F0.560

Telewerkbank

Die Telewerkbank, mittlerweile in der zweiten Generation, ist eine leistungsfähige Experimentierplattform für Multi-Roboter-Experimente. Eine interessante Neuerung bildet dabei ein Greifer, mit dessen Hilfe sich verschiedene Testszenarien für Experimente automatisch erstellen lassen. Folgende Aufgabenstellungen stehen für die Projektgruppen im Rahmen der Telewerkbank zur Auswahl:

  • Untersuchung und Implementierung von Algorithmen zur optimalen Ausnutzung eines Ablagetisches (Stichwort: BinPacking-Problem)
  • Integration der Telewerkbank in die Simulationsumgebung Player/Stage
  • Mensch-Roboter-Interaktion (Eye-Tracking, Bewegungserkennung, Spracherkennung)
  • Extrapolation einer unbekannten Umgebung mit einem Multi-Roboter-System und Aufbauen eines globalen Weltbilds. Untersuchung von Algorithmen für die Wegfindung.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jaan Welzel 
Vorbesprechung am Dienstag, 20.04.2010, F0.560

Projektgruppen WS 09/10

Das Fachgebiet Schaltungstechnik bietet in diesem Semester zwei Projektgruppen an: 

GigE Vision Modul
Im European Space Agency (ESA) Projekt der Fachgruppe Schaltungstechnik wird ein FPGA-Modul für die Informationsverarbeitung im Weltraum entwickelt. Die Videodatenverarbeitung stellt einen wichtigen Teil der Informationsverarbeitung dar. Ziel der Projektgruppe ist die FPGA-Implementierung eines GigE Vision Camera Moduls. Mit Hilfe des Moduls sollen die von der Kamera empfangenen Videodaten direkt auf dem FPGA weiterverarbeitet werden können. 

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Markus Köster

Telewerkbank
Die Telewerkbank, mittlerweile in der zweiten Generation, ist eine leistungsfähige Experimentierplattform für Multi-Roboter-Experimente. Eine interessante Neuerung bildet dabei ein Greifer, mit dessen Hilfe sich verschiedene Testszenarien für Experimente automatisch erstellen lassen. Folgende Aufgabenstellungen stehen für die Projektgruppen im Rahmen der Telewerkbank zur Auswahl:

  • Entwicklung einer grafischen Oberfläche zur Steuerung des Greifers und die automatische Generierung von Umgebungen, wie z.B. Labyrinthen.

  • Untersuchung und Implementierung von Algorithmen zur optimalen Ausnutzung eines Ablagetisches (Stichwort: BinPacking-Problem)

  • Integration der Telewerkbank in die Simulationsumgebung Player/Stage

  • Mensch-Roboter-Interaktion (Eye-Tracking, Bewegungserkennung, Spracherkennung)

  • Extrapolation einer unbekannten Umgebung mit einem Multi-Roboter-System und Aufbauen eines globalen Weltbilds. Untersuchung von Algorithmen für die Wegfindung.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Jaan Welzel

Beide Projekte bieten ein großes Potential, die eigene Kreativität bei der Entwicklung neuer Algorithmen sowie beim Hardware- und Software-Entwurf unter Beweis zu stellen. Alle interessierten Studierenden sind herzlich zu unserer Info-Veranstaltung am Dienstag, 20.10.2009, um 15:30 Uhr im Raum  F0.560 eingeladen.

Projektgruppen SS 2009

Miniroboter, Sudoku und 1000 Prozessoren – Projektgruppen am Fachgebiet Schaltungstechnik

Das Fachgebiet Schaltungstechnik bietet in diesem Semester drei Projektgruppen an:

  • Unsere Telewerkbank zur Steuerung und Überwachung von bis zu 64 Minirobotern soll an den Player/Stage-Roboter-Simulator angebunden werden.
  • Wer Interesse an FPGA-Implementierungen mit Hilfe von VHDL hat, kann sich in einem internationalen Wettbewerb beweisen und einen Sudoku-Solver realisieren.
  • Mit unserem neuen 72-FPGA-Cluster möchten wir einen Parallelrechner mit mehr als 1000 eingebetteten Prozessoren aufbauen und programmieren.

Alle Projekte bieten ein großes Potential, die eigene Kreativität bei der Entwicklung neuer Algorithmen sowie beim Hardware- und Software-Entwurf unter Beweis zu stellen. Alle interessierten Studierenden sind herzlich zu unserer Info-Veranstaltung am Dienstag, 21.04.2009, um 16:00 Uhr im Raum  F0.560 eingeladen.

Projektgruppen WS 08/09

Software-Defined-Radio-Demonstrator

Drahtlose Übertragungsverfahren wie LTE oder WiMAX ermöglichen neue Applikationen wie hochauflösende Videos oder 3D-Grafik auf zukünftigen Mobiltelefonen. Im Rahmen einer Industriekooperation entwickelt das Fachgebiet Schaltungstechnik eingebettete Parallelprozessoren, die sowohl die Kommunikationssoftware (Software-Defined-Radio) als auch Anwendungen ausführen können. Um die Leistungsfähigkeit der Systeme zu zeigen, soll ein System aufgebaut werden, mit dem die drahtlose Kommunikation demonstriert werden kann.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Thorsten Jungeblut

Online Experiment Analysis Tool of Experiments with Multiple Robots for the Teleworkbench

The Teleworkbench is a teleoperated platform for managing multi-robot experiments. It provides feedbacks via live-video and graphical user interface for programming of multiple robots in parallel and advanced interactive experiment analysis. The goal of this project is to offer an online analysis tool, with which users can scroll through the live-video embedded with synchronized information like e.g. sensor data, robot states, and communication events.

Ansprechpartner: M. Sc. Andry Tanoto

Implementation of a Collision-free Protocol for Wireless Sensor Networks

In our Sport-IT project, a wireless sensor network is applied to monitor the heart rates of multiple athletes in parallel. The sensor network is composed of numerous heart rate modules (sensor nodes) and a central station. A collision-free protocol that realizes TDMA (time division multiple access) and periodic synchronization is required to avoid packet collisions on air. The main task of this work is the development of a C program supporting described features running on the microcontrollers ATMega88 and MSP430.

Ansprechpartner: M. Sc. Feng Xu

Projektgruppen SS 08

Die allgemeine Vorbesprechung findet am 15.04.2008 um 16:00 Uhr im Raum  F0.560 statt.

Hardwarebeschleuniger für Mobilfunkgeräte

Im Rahmen einer Industriekooperation werden im Fachgebiet Schaltungstechnik Prozessoren für zukünftige Mobiltelefone entwickelt. Neben schnellen Übertragungsverfahren wie UMTS oder WLAN sollen diese Handys und Smartphones auch die Anzeige hochauflösender Videos und 3D-Grafik ermöglichen. Im Rahmen der Arbeit werden solche Anwendungen auf ein bestehendes, vierfach-paralleles Prozessorsystem portiert. Die Hardware soll anschließend um Funktionen erweitert werden, um die Ausführung dieser Anwendungen zu beschleunigen und die Energieeffizienz zu erhöhen.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Thorsten Jungeblut

User Interface for multiple wireless sensor data

Im Rahmen eines Kooperationsprojektes unserer Fachgruppe mit dem Arbeitsbereich Sportmedizin der Uni Paderborn kommen verschiedene eigene sowie kommerzielle Hardwaremodule zur Sensordatenaufnahme zum Einsatz. Die leistungsdiagnostischen Daten werden drahtlos an einen zentralen PC übertragen. Zur Zeit benutzten die jeweiligen Module ein eigenes Interface (nur z.T. grafisch). Ziel ist es, ein gemeinsames, benutzerfreundliches und grafisches Interface zu entwerfen, welches die verschiedenen Hardwaremodule gleichzeitig ansprechen kann.

Ansprechpartner: Dipl.-Wirt.-Ing. Per Wilhelm

Embedded Secure Webserver

In diesem Projekt soll ein Webserver auf einem eingebetteten Prozessor realisiert werden. An diesen soll ein Coprozessor zur Beschleunigung des SSL-Protokolls angebunden werden. Als Zielplattform kommt ein Xilinx Virtex-II Pro FPGA mit eingebettetem PowerPC und Linux Betriebssystem zum Einsatz.

Projektbeschreibung

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Christoph Puttmann

Roboternavigation unter Verwendung von Gyroskop und Beschleunigungssensor

Für den im Heinz Nixdorf Institut entwickelten Miniroboter BeBot, der über einen leistungsfähigen Mobilprozessor mit FPGA-Anbindung, Funkschnittstellen sowie verschiedene Sensorsysteme verfügt, sollen speziell Gyroskop und Beschleunigungssensor charakterisiert werden. Weiterhin ist mittels dieser Sensoren eine Roboternavigation zu realisieren.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Ulf Witkowski

Projektgruppen WS 07/08

Die allgemeine Vorbesprechung findet am 16.10.2007 um 16:00 Uhr in der Besprechungsecke des Fachgebiets Schaltungstechnik (F0.540) in der Fürstenallee statt.

Aktuelle Projektgruppen

Hier finden Sie die neuen Projektgruppen im Fachgebiet Schaltungstechnik.

Die allgemeine Vorbesprechung fand am 03.04.2007 um 16:00 Uhr in der Besprechungsecke des Fachgebiets Schaltungstechnik in der Fürstenallee statt.

Eine Vorbesprechung zur Gruppeneinteilung findet am 10.04.2007 um 16:00 Uhr an gleicher Stelle statt.

Projektgruppen SS07

 Multiprocessor-in-the-Loop
 Remote Monitoring of Speed and Distance
 Integration von CompactFlash in die RAPTORX64-Umgebung

145224 Projektgruppe Kognitronik

P5 Termin nach Vereinbarung, Raum F0.540, Witkowski

145222 Projektgruppe Nanoelektronik

P5 Termin nach Vereinbarung, Raum F0.540, Rückert

145224 Projektgruppe Mediatronik

P5 Termin nach Vereinbarung, Raum F0.540, Porrmann

Projektgruppen WS06/07

Kentucky Derby

Erweiterung des beliebten "Kentucky Derby", das in der Fachgruppe Schaltungstechnik nachgebaut wurde. Dabei soll eine Bluetooth-Platine entwickelt werden, die dann die Verbindung zwischen PC und den Bahnen darstellt. Des Weiteren sollen die Sensoren und die Software verbessert werden.

Nähere Informationen finden Sie hier.

Rekonfigurierbares SIMD-Prozessorfeld

Im Fachgebiet Schaltungstechnik wurde ein Multiprozessor entwickelt, der aus mehreren Vier-Prozessor-Feldern besteht. Eines dieser Felder ist in Bild 1 dargestellt. Die vier enthaltenen N-Core-Prozessoren arbeiten zur Zeit unabhängig voneinander. Eine Single Instruction - Multiple Data-Erweiterung (SIMD-Erweiterung) des Systems (wie z.B. Intels MMX und Motorolas AltiVec) würde die Performanz des Multiprozessors beim Verarbeiten großer Datenmengen erheblich verbessern. SIMD bedeutet, dass der Instruktionsdekoder eines einzigen Prozessors die arithmetisch-logischen Einheiten (ALUs) und Register aller vier Prozessoren steuert.

Nähere Informationen finden Sie hier.

Roboterfußball

Beim Roboterfußball in der KheperaSot-Liga spielen zwei Khepera-Roboter autonom gegeneinander. Ziel des Projektes ist es, den Robotern ein pfiffiges Spiel zu ermöglichen. Hierzu gehört das Erkennen von Spielsituationen und die Planung von Spielzügen. Der Roboter nimmt seine Umwelt hauptsächlich über eine CMOS-Farbkamera wahr. Zu den Herausforderungen des Roboterfußballs gehören die Kamerabildauswertung für die Ball-, Gegner- und Torerkennung, sowie der Entwurf von Strategien für die Orientierung auf dem Spielfeld. Die Verhaltensimplementierung auf dem Roboter kann in C oder VHDL erfolgen. Die entwickelten Algorithmen können auf unseren Spielfeldern getestet werden. Bei Interesse besteht die Möglichkeit der Teilnahme an einer internationalen Meisterschaft.

Nähere Informationen finden Sie hier.

Einführung in KheperaSot und Arbeitspunkte: PG_Roboterfussball-Intro.pdf (766KB)

Projektgruppen SS06

Vergleich von eingebetteten Multiprozessorarchitekturen

Im Fachgebiet Schaltungstechnik werden zur Zeit unterschiedliche Ansätze paralleler Architekturen für den Einsatz in eingebetteten Systemen verfolgt.
Im Rahmen dieser Arbeiten werden hierfür zwei verschiedene Architekturvarianten implementiert:

Die Erste, der Quad-Core besteht aus vier unabhängigen RISC-Prozessoren, die zu einem Multiprozessorcluster zusammengefügt sind. Bei dem Zweiten, dem VLIW-Core handelt es sich um einen Prozessor mit vier Verarbeitungseinheiten, der im Gegensatz zu dem Quad-Core nur einen Instruktions und Datenstrom verarbeitet. Beide Varianten unterstützen Single Instruction - Multiple Data-Erweiterungen (SIMD-Erweiterung) zur Behandlung von datenintensiven Anwendungen.

Ziel der Projektarbeit ist es, das lose gekoppelte Konzept des Quad-Cores mit dem eng gekoppelten Prinzip des VLIW-Cores im Hinblick auf Performanz, Ressourcenbedarf, Skalierbarkeit und Flexibilität zu vergleichen. Dieser Vergleich sollte auf Basis verschiedener Anwendungsszenarien wie z.B. drahtlose Kommunikation oder Multimediaanwendungen erfolgen.

Hardware-in-the-Loop

Bei der Entwicklung von Hardware mit einer Hardwarebeschreibungssprache wie z.B. VHDL ist eine Simulation zur Überprüfung des VHDL-Codes unumgänglich. Die heutigen Simulatoren bieten einen komfortablen und übersichtlichen Zugriff auf das simulierte Modell. Dieser komfortable Zugriff ist jedoch nicht mehr möglich, wenn das System in der Zieltechnologie, wie z.B. einem FPGA, realisiert wurde. Die Auswertung kann dann nur noch mittels Logikanalysatoren oder spezieller Testschaltungen geschehen.
Aus diesem Grund soll in dieser Projektgruppe die Hardware mittels vorhandener Schnittstellen an den Simulator angebunden werden. Die Hardware ist hier das im Fachgebiet Schaltungstechnik entwickelte Rapid-Prototyping-System RAPTOR2000, das unter anderem FPGAs und eine PCI-Bus-Anbindung bereitstellt.
Da die Emulation des Systems auf dem Board schneller als die Simulation mit einem Simulator ist, werden zudem erhebliche Geschwindigkeitsvorteile durch eine Aufteilung des Systems in einen simulierten und einen emulierten Teil erwartet.
Hilfreich wären grundlegende C/C++-Kenntnisse und entweder VHDL- oder SystemC-Kenntnisse.