Balancer

Studentische Projektleitung:

• Dominik Baun (Elektrotechnik, B.Sc.)

Projektmitglieder:

• Youssef Aouidat (Elektrotechnik, B.Sc.)
• Steffen Bäumer ( Informatik – Technische Informatik, B.Sc.)

Betreuer:

• Prof. Dr.-Ing. Ralf Tönjes
• Felix Kahmann

In vielen Bereichen moderner Technik spielt die zuverlässige und zeitgerechte Übertragung von Steuer- und Sensordaten eine zentrale Rolle. Besonders in zeitkritischen Anwendungen wie der industriellen Automatisierung, der Telemedizin oder der Raumfahrt können bereits geringe Kommunikationsverzögerungen gravierende Auswirkungen haben. So stellt beispielsweise die Roboter-Chirurgie hohe Anforderungen an minimale Latenzen, während bei der Steuerung von Mars-Rovern aufgrund der großen Entfernungen bewusst mit Verzögerungen umgegangen werden muss.

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines interaktiven Demonstrators, der die Auswirkungen von Verzögerungen in echtzeitkritischen Steuerungssystemen anschaulich darstellt. Als Demonstrationsobjekt dient ein Kugellabyrinth-Balanciertisch, bei dem eine Kugel durch gezielte Neigung der Plattform kontrolliert wird. Die Plattform kann entlang zweier Achsen bewegt werden, die jeweils von Servomotoren angesteuert werden.

Die Steuerung des Systems erfolgt über einen Raspberry Pi, wobei Eingaben manuell über einen Controller oder eine Touch-basierte Benutzeroberfläche vorgenommen werden können. Über das Touch-Display lassen sich verschiedene künstliche Verzögerungen einstellen, die eine verzögerte Kommunikation zwischen Steuerung und Aktorik simulieren. Während die Eingaben weiterhin in Echtzeit erfasst werden, werden die Stellbefehle für die Motoren erst nach einer einstellbaren Verzögerung ausgeführt.

Dadurch wird unmittelbar sichtbar, wie sich zunehmende Latenzen auf die Stabilität und Steuerbarkeit des Systems auswirken. Der Demonstrator schafft so eine anschauliche Verbindung zwischen theoretischen Konzepten der Echtzeitkommunikation und deren praktischer Bedeutung in realen technischen Systemen.