Master-Thesis HSLU T&A Engineering FS 2022
Master-Thesis HSLU T&A Engineering FS 2022
| Titel |
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6 Inhalte
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Performance Margin Estimation based on Motion Primitives for an Agricultural Robot
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- Titel
- Performance Margin Estimation based on Motion Primitives for an Agricultural Robot
- Autor/in
- Datierung
- 17.06.2022
- Beschreibung
- Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung von Schutzalgorithmen gegen die Überschreitung
von Leistungsgrenzen bei autonomen landwirtschaftlichen Robotern. Genauer gesagt, geht es um die
Entwicklung einer Geschwindigkeitskontrolle, die auf die wichtigsten Herausforderungen und
Gefahren reagiert, mit denen ein solcher Roboter während eines Geländeeinsatzes konfrontiert
werden könnte: mangelnde Leistung, Schlupf, seitliches/rückwärtiges Kippen und
Geländeunebenheit.
Mit Hilfe bestehender Forschungsarbeiten, die die optimale Geschwindigkeit für Geländefahrzeuge
definieren, und der Verwendung von Grenzfaktoren, die auf den Umgebungsbedingungen basieren,
wird eine Methode zum Schutz der Leistungsgrenzen vorgeschlagen.
Die Idee ist, dass die eingestellte Geschwindigkeit der Maschine eine optimale Geschwindigkeit –
basierend auf dem Schlupf aufgrund des Geländetyps ist – abzüglich des Höchstwerts unter
mehreren geschwindigkeitsbegrenzenden Faktoren. Die Faktoren basieren auf der verfügbaren
Leistung, dem Roll-und Nickwinkel und der Geländeunebenheit, die den Roboter in Schwingungen
versetzt.
This research focuses on the development of an envelope protection for an autonomous agricultural
robot. More specifically, it focuses on creating a speed control that responds to the main challenges
and dangers such a robot could face during an off-road operation: lack of power, slippage, side/back
tipping, and terrain roughness.
With the aid of existing research that defines the optimum velocity for off-road vehicles and the use
of limiting factors based on the environmental conditions, a method for the envelope protection is
proposed.
The idea is that the set speed of the machine will be an optimum velocity – based on the slippage
due to the terrain type – minus the maximum value amongst several velocity-limiting factors. The
factors are based on the available power, roll angle, pitch angle, and terrain roughness that vibrates
the robot.
- Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung von Schutzalgorithmen gegen die Überschreitung
- Urheberrechtshinweis
- Ribeiro Holanda Lima Daniel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 02.11.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Competitive Intelligence in agilen Innovationsprozessen
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- Titel
- Competitive Intelligence in agilen Innovationsprozessen
- Autor/in
- Datierung
- 17.06.2022
- Beschreibung
- Bei agilen Innovationsprozessen liegt der Fokus oft beim Kunden und seinen Bedürfnissen. Mitbewerber
werden aber oft vernachlässigt. Diese Arbeit erforscht die Ursachen für die Vernachlässigung und untersucht
die Schwierigkeiten im Umgang mit Informationen über Mitbewerber. Dazu werden anhand des
Problemlösungszyklus des Systems Engineering die Untersuchungsfelder Theorie, Good Practice und
Situationsanalyse bei CKW erforscht. Diese breite Auseinandersetzung ermöglicht ein grundlegendes
Verständnis der Problemsituation und schafft so die Basis für die Lösungsfindung. Das Ziel dieser Arbeit
besteht schliesslich in der Definition eines agilen Frameworks, welches Innovatoren die Schwierigkeiten
abnehmen und den Nutzen von Mitbewerberinformationen aufzeigen soll. Das Design Thinking-
Vorgehensmodell ermöglichtes eine offene und explorative Vorgehensweise zur Lösungsfindung. Die
Lösung bildet schliesslich das Competitive Intelligence Toolbook, welches praxisorientiert aufzeigt, wie
Informationen über Mitbewerber schnell und effektiv zum eigenen Vorteil genutzt werden können.
In agile innovation processes, the focus is often on the customer and his needs. Competitors, however, are
often neglected. This thesis explores the reasons for this neglect and examines the difficulties in dealing with
information about competitors. For this purpose, the problem-solving cycle of systems engineering is used to
explore the fields of investigation theory, good practice and situation analysis at CKW. This broad
examination enables a fundamental understanding of the problem situation and thus creates the basis for
finding a solution. Finally, the goal of this work is to define an agile framework that will help innovators
overcome the difficulties and demonstrate the benefits of competitor information. Finally, the solution is the
Competitive Intelligence Toolbook, which shows in a practice-oriented way how information about
competitors can be used quickly and effectively to one's own advantage.
- Bei agilen Innovationsprozessen liegt der Fokus oft beim Kunden und seinen Bedürfnissen. Mitbewerber
- Urheberrechtshinweis
- Sager Markus-Antonio, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 19.10.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
PARALLEL MULTI-DEVICE FIRMWARE UPDATE OVER THE AIR WITH A LORAWAN NETWORK
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- Titel
- PARALLEL MULTI-DEVICE FIRMWARE UPDATE OVER THE AIR WITH A LORAWAN NETWORK
- Autor/in
- Datierung
- 17.06.2022
- Beschreibung
- Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Demonstrator-Infrastructur entwickelt, welches als
Konzeptachweises den Prozess eines «Firmware updadates over the air» in einem LoRaWAN
Netzwerk an mehrere «Nodes» gleichzeitig aufzeigen kann. Neben einer selbst entwickelten
Hardware, die jene Nodes im Feld simuliert, und einem FirmwareOverTheAirUpdate-server (FUOTA),
wurde ein Protokoll erarbeitet, das mit Hilfe von vordefinierten Spezifikationen der LoRa-Alliance
ermöglicht, Firmware Patches parallel an eine Gruppe von Nodes zu senden. Ein speziell entwickelter
Bootloader kann diesen Patch dann mit der aktuellen Firmware zu einer neuen Firmwareversion
zusammenführen. Der schlussendlich entwickelte Demonstrator umfasst einen FUOTA-server,
LoRaWAN Netzwerkserver, Gateway und eine LoRaWAN node. Der Demonstrator ist einer der ersten
kompletten Beispielimplementierung des Konzepts «Firmware update over the air» in einem
LoRaWAN Netzwerk und kann für zukünftige Entwicklungen und Recherchen als Anleitung dienen.
In the scope of this thesis, a demonstrator infrastructure was developed as a proof-of-concept, which
can demonstrate the process of a firmware update over the air in a LoRaWAN network to several
nodes simultaneously. Besides a self-developed hardware, which simulates the nodes in the field and
a FirmwareOverTheAirUpdate-server (FUOTA), a protocol was developed that allows to send firmware
patches in parallel to a group of nodes using predefined specifications of the LoRa-Alliance. A
specially developed bootloader can then merge these patches with the current firmware to create a
new firmware version. The final version of the developed demonstrator includes a FUOTA server,
LoRaWAN network server, gateway and a LoRaWAN node. The demonstrator is one of the first
complete example implementations of the concept of firmware update over the air in a LoRaWAN
network and can serve as a basis for future developments and research.
- Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Demonstrator-Infrastructur entwickelt, welches als
- Urheberrechtshinweis
- Obrist Corsin, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 05.10.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Validierung der Echtzeitfähigkeit von ROS 2 in der mobilen Robotik
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- Titel
- Validierung der Echtzeitfähigkeit von ROS 2 in der mobilen Robotik
- Autor/in
- Datierung
- 17.06.2022
- Beschreibung
- In den letzten Jahren ist die Bedeutung von mobilen Robotern schnell gewachsen. Mit dieser neuen
Art von Roboter entstehen neue Anforderungen bei der Entwicklung. Ein Tool, das sich in diesem
Bereich für die Softwareentwicklung durchgesetzt hat, ist das Robot Operating System (ROS).
Anfänglich von und für Hochschulen entwickelt, kommt ROS nach und nach auch mehr in
industriellen Anwendungen zum Einsatz. Diese bringen jedoch auch neue Herausforderungen mit
sich. Um die damit einhergehenden Ansprüche zu erfüllen ist die erste Version von ROS, ROS 1,
komplett überarbeitet worden. Daraus entstanden ist ROS 2. Ziel dieser neuen Version ist es,
zuverlässige und deterministische Applikationen entwickeln zu können, die beispielsweise auch in
sicherheitskritischen Anwendungen zum Einsatz kommen können.
Ziel dieser Master-Thesis ist es, sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Limitationen von ROS 2
für Echtzeitanwendungen mittels Versuche an zwei verschiedenen Versuchsaufbauten aufzuzeigen
und einzuordnen. Hierzu wird auch eine Speicher Programmierbare Steuerung (SPS), ein industriell
weit verbreitetes System, beigezogen.
Basierend auf den Resultaten der Experimente kann aufgezeigt werden, dass das Verhalten bezüglich
zeitlicher Vorgaben stark durch den/die Entwickler:in beeinflusst wird. Dies beginnt mit dem
Aufsetzen des Betriebssystems und geht weiter über diverse Einstellmöglichkeiten im Quellcode der
zu entwickelnden Anwendung. Ebenfalls muss der Einbindung von externer Hardware (z.B. Sensoren)
grosse Beachtung beigemessen werden.
Zum jetzigen Entwicklungsstand von ROS 2 eignet sich das Tool für Anwendungen mit weichen
Echtzeitanforderungen. Dies sind Anwendungen, bei der eine gestellte zeitliche Anforderung an das
System bis zu einem gewissen Grad resp. zu einer gewissen Anzahl überschritten werden darf. Für
Anwendungen mit harten Echtzeitanforderungen, bei denen die zeitlich gestellten Anforderungen
jeder Zeit eingehalten werden müssen, sind andere Systeme wie beispielsweise eine SPS zu
bevorzugen. Dies kann sich jedoch mit der laufenden Weiterentwicklung von ROS 2 in der Zukunft
ändern.
In recent years, the importance of mobile robots has grown rapidly. With this new type of robot, new
development requirements arise. One tool that has gained acceptance in software development is the
Robot Operating System (ROS). Initially developed by and for universities, ROS is gradually being
used increasingly in industrial applications. However, this also brings new challenges. The first
version of ROS, ROS 1, was completely revised in order to meet the demands. The goal of this new
version is to be able to develop reliable and deterministic applications that can also be used in
safety-critical applications, for example.
This master thesis aims to demonstrate and classify the performance and the limitations of ROS 2 for
real-time applications through tests on two different test setups. For this purpose, a programmable
logic controller (PLC), a widely used industrial system, is used for comparison.
Based on the results of the experiments, it can be shown that the developer strongly influences the
behaviour concerning time specifications. This starts with setting up the operating system and
continues with various setting options in the application's source code to be developed. Likewise,
integrating external hardware (e.g. sensors) must be given great attention.
At the current stage of the development of ROS 2, the tool is suitable for applications with soft realtime
constraints. These are applications where a set time constraint on the system may be exceeded
up to a certain degree or a certain number of times. For applications with hard real-time constraints,
where the time requirements must always be met, other systems such as PLCs are preferable.
However, this may change in the future with the ongoing development of ROS 2.
- In den letzten Jahren ist die Bedeutung von mobilen Robotern schnell gewachsen. Mit dieser neuen
- Urheberrechtshinweis
- Grossmann Marco, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 21.09.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Prinzipien von Low-Tech Gebäuden in warmen Klimaregionen weltweit im Kontext des Klimawandels
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- Titel
- Prinzipien von Low-Tech Gebäuden in warmen Klimaregionen weltweit im Kontext des Klimawandels
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2022
- Beschreibung
- Low-Tech Gebäude zeichnen sich durch ihre einfachen, aber sehr dauerhaften und ressourcenschonenden
Grundsätze. Dabei ist der Einsatz von Technik in Low-Tech Gebäuden auf ein Minimum reduziert.
Neben den Grundsätzen zeichnen sich Low-Tech Gebäude zudem mit einem sehr geringem
Gesamtenergieverbrauch.
Aus den bisherigen Vorarbeiten im Masterstudium (Vertiefungsmodul 1 und Vertiefungsmodul 2) konnten
Erkenntnisse aus der Thematik Normierung von Belegungen mit Fokus auf internationale Bauten in warmen
Klimaregionen und der Analyse von Wärmeströmen in einzelnen Bauteilen gewonnen werden und als
Grundlage für diese Masterthesis genutzt werden. Mit den Erkenntnissen aus den beiden Vorarbeiten wird als
letzter Schritt die Wirksamkeit der Prinzipien in warmen Klimaregionen weltweit ermittelt und untersucht.
Dabei sind vier Standorte in verschiedenen Klimaregionen vordefiniert. Um auch die Thematik «Zukunft»
miteinbeziehen zu können, werden die Prinzipien neben dem aktuellen Klima, auch mit den Klimaszenarien
(RCP Szenarien aus den IPCC Klimaprognosen) aus der Zukunft analysiert.
Das Klima wurde in vier Haupteigenschaften aufgeteilt. Die Aussentemperatur, Feuchtigkeit,
Globalstrahlung und die Bewölkung. Die Feuchtigkeit und die Globalstrahlungen bleiben auch mit den
Zukunftsprognosen (RCP 4.5 und 8.5 Szenarien) ähnlich wie das aktuelle Klima. Die Aussentemperaturen
werden sich Standortbedingt stärker oder schwächer verändern. Vor allem in warmen Klimaregionen wird
sich der Klimawandel besonders ausgeprägt definieren. Die Bewölkung wird sich ähnlich wie die
Aussentemperaturen standortbedingt verändern.
Das Ziel dieser Masterthesis ist es, Grundlagen für Bauten in warmen Klimaregionen mittels eines Kataloges
für einfache Gebäudetypen (Simple House, Apartment und Office) zu definieren und zu erweitern.
Mit den Ergebnissen aus den zahlreichen Gebäudesimulationen, (vier Klimastandorte, drei Gebäudetypen,
zwei RCP Szenarien, zwei Betrachtungszeiträume, drei veränderbare Parameter an der Gebäudestruktur)
konnten allgemeine Aussagen über das Potential von Gebäudetypen (vordefinierte Gebäudetypen)
hinsichtlich der veränderbaren Parameter getroffen werden. Im Kapitel 4 wurde ein Potentialkatalog mit den
entsprechenden Daten aus den Ergebnissen erstellt.
Low-tech buildings are characterized by their simple, but very durable and resource-saving principle. At the
same time, the use of technology in low-tech buildings is reduced to a minimum.
In addition to the principles, low-tech buildings are also characterized by a very low overall energy
consumption.
From the previous preliminary work in the master's program (specialization module 1 and specialization
module 2), knowledge from the topic of standardization of occupancy with a focus on international buildings
in warm climate regions and the analysis of heat flows in individual components could be taken and
incorporated as input into this master's thesis. With the knowledge gained from the two preliminary works,
the effectiveness of the principles in warm climate regions worldwide will be determined and investigated as
a final step. Four locations in different climatic regions are predefined for this purpose. In order to include the
topic "future", the principles are analyzed not only with the current climate, but also with the climate
scenarios (RCP scenarios) in the future.
The climate was analyzed in four main characteristics. The outdoor temperature, humidity, global radiation
and cloud cover. The humidity and global radiation remain similar to the current climate even with the
climate projections (RCP 4.5 and 8.5 scenarios). Outdoor temperatures will change more steeply or more
sharply depending on location. Especially in warm climate regions, climate change will be defined in a
particularly pronounced way. The cloudiness will change like the outside temperature depending on the
location.
The aim of this master thesis is to define and extend the basics for buildings in warm climate regions by
means of a catalog for simple building types (Simple House, Apartment and Office).
With the results from the numerous building simulations (four climate locations, three building types, two
RCP scenarios, two observation periods, three changeable parameters on the building structure) it is difficult
to make general statements about the potential of building types regarding the changeable parameters. In
chapter 4, a potential catalog was created with the corresponding data from the results.
- Low-Tech Gebäude zeichnen sich durch ihre einfachen, aber sehr dauerhaften und ressourcenschonenden
- Urheberrechtshinweis
- Glavas Matej, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 21.09.2022
- Übergeordnete Sets
- 1
Master-Thesis HSLU T&A Engineering FS 2022
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Master-Thesis HSLU T&A Engineering FS 2022
- Autor/in
- Urheberrechtshinweis
- Hochschule Luzern - Technik & Architektur
- Departement
- Importiert am
- 16.08.2022
- Übergeordnete Sets
- 1