DorfBuddy - Gemeinde Moosbrunn

Das Problem The Problem Problem

Warum wir DorfBuddy gebaut haben

Why we built DorfBuddy

Dlaczego zbudowaliśmy DorfBuddy

Vandalismus & Müll

Vandalism & Waste

Wandalizm i śmieci

Graffiti, Sachbeschädigungen und Müllablagerungen im öffentlichen Raum werden oft erst spät bemerkt – manchmal erst nach Tagen.

Graffiti, property damage and litter in public spaces are often noticed late – sometimes only after days.

Graffiti, zniszczenia i śmieci w przestrzeni publicznej są często zauważane późno – czasem dopiero po kilku dniach.

Manuelle Kontrolle

Manual Inspection

Ręczna kontrola

Kontrollgänge sind zeitintensiv, lückenhaft und nicht skalierbar – Personal und Budget sind begrenzt.

Manual patrols are time-consuming, incomplete, and not scalable – personnel and budget are limited.

Obchody kontrolne są czasochłonne, niepełne i trudne do skalowania – personel i budżet są ograniczone.

Reaktives Vorgehen

Reactive Approach

Reagowanie po fakcie

Systematische Prävention und Früherkennung fehlen – Schäden werden erst nach Beschwerden behoben.

Systematic prevention and early detection are missing – damage is only addressed after complaints.

Brakuje systematycznej prewencji i wczesnego wykrywania – szkody usuwa się dopiero po skargach.

Die Lösung The Solution Rozwiązanie

So funktioniert DorfBuddy

How DorfBuddy works

Jak działa DorfBuddy

Von der Kamera am Gehweg bis zur Meldung in der Leitstelle.

From the camera on the sidewalk to the report in the control room.

Od kamery na chodniku do zgłoszenia w centrum dyspozytorskim.

Erfassung

Capture

Rejestracja

Zwei Kameras, 4D-LiDAR und GNSS erfassen die Umgebung

Two cameras, 4D LiDAR and GNSS scan the surroundings

Dwie kamery, LiDAR 4D i GNSS skanują otoczenie

KI-Inferenz

AI Inference

Analiza AI

YOLOv11 auf dem NVIDIA Jetson Orin Nano Super

YOLOv11 on the NVIDIA Jetson Orin Nano Super

YOLOv11 na NVIDIA Jetson Orin Nano Super

Anonymisierung

Anonymisation

Anonimizacja

Gesichter & Kennzeichen werden an Bord verpixelt

Faces & plates are blurred on board

Twarze i tablice rejestracyjne są rozmywane na pokładzie

Meldung

Report

Zgłoszenie

Upload über Tailscale-VPN an die REST-API

Upload over Tailscale VPN to the REST API

Wysyłka przez VPN Tailscale do REST API

Dashboard

Panel

Karte, Heatmaps & Telemetrie für die Leitstelle

Map, heatmaps & telemetry for the control room

Mapa, mapy cieplne i telemetria dla centrum dyspozytorskiego

Technologie-Stack

Technology Stack

Stos technologiczny

ROS2 Humble Jetson Orin Nano Super YOLOv11 / YOLOv8 Unitree L1 4D-LiDAR Nav2 + MPPI L1/L5-GNSS Python / C++ ESP32 Next.js PostgreSQL + Prisma Tailscale Fusion 360 · ASA-3D-Druck

Funktionen Features Funkcje

Was DorfBuddy kann

What DorfBuddy can do

Co potrafi DorfBuddy

Ein fertiger Prototyp – von der Fahrt über die Erkennung bis zur Meldung an die Gemeinde.

A finished prototype – from driving and detection to reporting to the municipality.

Gotowy prototyp – od jazdy i rozpoznawania aż po zgłoszenie do gminy.

Autonom auf dem Gehweg

Autonomous on the Sidewalk

Autonomicznie po chodniku

Nav2 mit MPPI-Bahnplanung: Aus Bordsteinkanten, die das 4D-LiDAR erkennt, berechnet DorfBuddy laufend die Mitte des Gehwegs und fährt sie selbstständig ab.

Nav2 with MPPI path planning: from kerb edges detected by the 4D LiDAR, DorfBuddy continuously computes the centre of the footpath and follows it on its own.

Nav2 z planowaniem trasy MPPI: na podstawie krawężników wykrytych przez LiDAR 4D DorfBuddy na bieżąco wyznacza środek chodnika i samodzielnie nim jedzie.

KI-Erkennung von Müll & Graffiti

AI Detection of Litter & Graffiti

Rozpoznawanie śmieci i graffiti przez AI

Ein eigens trainiertes YOLOv11-Modell erkennt Müll und Graffiti in rund 8 ms pro Bild – über zwei seitliche Kameras, eine für jede Gehsteigseite.

A custom-trained YOLOv11 model detects litter and graffiti in about 8 ms per image – through two side cameras, one for each side of the sidewalk.

Własnoręcznie wytrenowany model YOLOv11 rozpoznaje śmieci i graffiti w około 8 ms na obraz – za pomocą dwóch bocznych kamer, po jednej na każdą stronę chodnika.

Datenschutz an Bord

Privacy on Board

Ochrona danych na pokładzie

Gesichter und Autokennzeichen werden mit Meta EgoBlur direkt auf dem Roboter unkenntlich gemacht – noch bevor ein Bild hochgeladen wird.

Faces and licence plates are blurred with Meta EgoBlur directly on the robot – before any image is uploaded.

Twarze i tablice rejestracyjne są rozmywane przez Meta EgoBlur bezpośrednio na robocie – zanim jakiekolwiek zdjęcie zostanie wysłane.

Leitstellen-Dashboard

Control-Room Dashboard

Panel centrum dyspozytorskiego

Web-Oberfläche mit Echtzeit-Karte, Heatmaps der Vandalismus-Hotspots, Routenplanung und Telemetrie – abgesichert mit Rollen und Zwei-Faktor-Login.

Web interface with a live map, vandalism hotspot heatmaps, route planning and telemetry – secured with roles and two-factor login.

Interfejs webowy z mapą na żywo, mapami cieplnymi miejsc wandalizmu, planowaniem tras i telemetrią – zabezpieczony rolami i logowaniem dwuskładnikowym.

Sicherheit zuerst

Safety First

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Auf Schritttempo (≈ 2 km/h) begrenzt, mehrstufiger Not-Halt mit Totmannschaltung und eine 2D-LiDAR-Notbremse bei Hindernissen unter 30 cm.

Limited to walking pace (≈ 2 km/h), multi-stage emergency stop with dead-man switch and a 2D LiDAR emergency brake for obstacles closer than 30 cm.

Ograniczony do tempa spaceru (≈ 2 km/h), wielostopniowy wyłącznik awaryjny z czuwakiem i hamulec awaryjny z LiDAR 2D przy przeszkodach bliżej niż 30 cm.

Ampeln, Licht & Sprache

Traffic Lights, Lights & Voice

Światła, sygnalizacja i głos

Erkennt Fußgängerampeln per YOLOv8, blinkt beim Abbiegen automatisch und warnt Passanten per Sprachausgabe.

Recognises pedestrian lights with YOLOv8, indicates automatically when turning and warns passers-by by voice.

Rozpoznaje sygnalizację dla pieszych za pomocą YOLOv8, sam włącza kierunkowskaz przy skręcie i ostrzega przechodniów komunikatem głosowym.

Der Prototyp The Prototype Prototyp

Vom Alu-Rahmen zum fertigen Roboter

From aluminium frame to finished robot

Od aluminiowej ramy do gotowego robota

Gebaut aus Hoverboard-Teilen, Aluminiumprofilen und rund 341 Stunden 3D-Druck.

Built from hoverboard parts, aluminium profiles and about 341 hours of 3D printing.

Zbudowany z części hoverboardów, profili aluminiowych i około 341 godzin druku 3D.

Aluminium-Rahmen mit Nabenmotoren — 01
Der Rahmen
The frame
Rama

Aluminiumprofile auf vier 6,5″-Hoverboard-Nabenmotoren, Akku und Elektronik tief und mittig.

Aluminium profiles on four 6.5″ hoverboard hub motors, battery and electronics low and central.

Profile aluminiowe na czterech silnikach w piastach 6,5″ z hoverboardów, akumulator i elektronika nisko i centralnie.

CAD-Modell des Gehäuses in Fusion 360 — 02
Das Gehäuse
The housing
Obudowa

In Fusion 360 konstruiert und aus UV- und wetterfestem ASA gedruckt – modular gesteckt.

Designed in Fusion 360 and printed in UV- and weather-resistant ASA – modular and plug-together.

Zaprojektowana w Fusion 360 i wydrukowana z odpornego na UV i warunki atmosferyczne ASA – modułowa i składana.

Der fertige DorfBuddy auf der Straße — 03
Unterwegs in Moosbrunn
Out in Moosbrunn
W drodze w Moosbrunn

Der fertige Prototyp im Realbetrieb – auf Gehwegen, an Bordsteinen und in direkter Sonne.

The finished prototype in real operation – on sidewalks, along kerbs and in direct sunlight.

Gotowy prototyp w realnym działaniu – na chodnikach, przy krawężnikach i w pełnym słońcu.

Vier 36-V-Hoverboard-Motoren treiben alle Räder an, vorne lenkt eine echte Ackermann-Lenkung mit Servo. Gerechnet wird auf einem NVIDIA Jetson Orin Nano Super mit ROS2 Humble. Zur Umgebungserfassung dienen ein Unitree L1 4D-LiDAR, ein 2D-RPLidar, vier seitliche Laser-Abstandssensoren, ein L1/L5-GNSS-Empfänger und zwei Kameras mit Infrarot-Nachtsicht. Strom liefert ein 10S-Lithium-Ionen-Akku mit 3,7 kWh.

Four 36 V hoverboard motors drive all wheels, and real servo-based Ackermann steering turns the front axle. Computing runs on an NVIDIA Jetson Orin Nano Super with ROS2 Humble. The surroundings are sensed by a Unitree L1 4D LiDAR, a 2D RPLidar, four side laser distance sensors, an L1/L5 GNSS receiver and two cameras with infrared night vision. Power comes from a 10S lithium-ion battery with 3.7 kWh.

Cztery silniki hoverboardowe 36 V napędzają wszystkie koła, a przednią oś skręca prawdziwy układ Ackermanna z serwem. Obliczenia wykonuje NVIDIA Jetson Orin Nano Super z ROS2 Humble. Otoczenie rejestrują LiDAR 4D Unitree L1, LiDAR 2D RPLidar, cztery boczne laserowe czujniki odległości, odbiornik GNSS L1/L5 i dwie kamery z noktowizją na podczerwień. Zasilanie zapewnia akumulator litowo-jonowy 10S o pojemności 3,7 kWh.

Das Team The Team Zespół

Vier Diplomarbeiten, ein Roboter

Four theses, one robot

Cztery prace dyplomowe, jeden robot

HTL Spengergasse · Abteilung Informatik · 5/6CAIF · Betreuer: Fitzgerald Rodas Reyna

HTL Spengergasse · Department of Information Technology · 5/6CAIF · Supervisor: Fitzgerald Rodas Reyna

HTL Spengergasse · Wydział Informatyki · 5/6CAIF · Opiekun: Fitzgerald Rodas Reyna

Navigation & Kollisionsvermeidung Navigation & Collision Avoidance Nawigacja i unikanie kolizji

Georg Schönbacher

Entwicklung einer autonomen Ausweich- und Positionssteuerung inklusive Seitenabstandsmessung zur sicheren Fahrzeugnavigation.

Development of an autonomous avoidance and position control system including side-distance measurement for safe vehicle navigation.

Opracowanie autonomicznego systemu omijania przeszkód i sterowania pozycją wraz z pomiarem odległości bocznej dla bezpiecznej nawigacji pojazdu.

Forschungsfrage Research question Pytanie badawcze Mit welcher Kombination aus Sensorik, Sensorfusion und Steuerungsalgorithmen lässt sich ein schmales Sidewalk-Fahrzeug so steuern, dass es zuverlässig Abstand hält, Hindernissen ausweicht und sicher navigiert? Which combination of sensors, sensor fusion and control algorithms makes a narrow sidewalk vehicle reliably keep its distance, avoid obstacles and navigate safely? Jakie połączenie czujników, fuzji danych i algorytmów sterowania pozwala tak kierować wąskim pojazdem chodnikowym, by niezawodnie trzymał odstęp, omijał przeszkody i bezpiecznie nawigował?

Seitenabstand Side distance Odległość boczna

Laser statt Ultraschall

Laser instead of ultrasound

Laser zamiast ultradźwięków

Die ersten Ultraschallsensoren (HC-SR04) streuten in einem Kegel von 15–30° und sprachen sich gegenseitig an. Vier Laser-ToF-Sensoren (VL53L0X/L1X) messen dagegen einen gebündelten Punkt – je zwei links und rechts. Messen vorderer und hinterer Laser gleich viel, steht der Roboter gerade zur Wand.

The first ultrasonic sensors (HC-SR04) spread in a 15–30° cone and interfered with each other. Four laser ToF sensors (VL53L0X/L1X) measure a focused point instead – two on each side. When the front and rear lasers read the same, the robot is parallel to the wall.

Pierwsze czujniki ultradźwiękowe (HC-SR04) rozpraszały sygnał w stożku 15–30° i zakłócały się nawzajem. Cztery laserowe czujniki ToF (VL53L0X/L1X) mierzą natomiast skupiony punkt – po dwa z każdej strony. Gdy przedni i tylny laser pokazują to samo, robot stoi równolegle do ściany.

4×Laser-ToFlaser ToFlaser ToF

940 nmWellenlängewavelengthdługość fali

Orientierung Orientation Orientacja

Ein Kompass aus GPS und Gyroskop

A compass from GPS and gyroscope

Kompas z GPS i żyroskopu

Die Motorströme machen ein Magnetometer unbrauchbar. Den Kurs bestimmt deshalb ein Zustandsautomat: Geradeaus zieht GPS das Heading sanft nach, in Kurven übernimmt das Gyroskop, danach wird wieder auf den GPS-Kurs zurückgeführt – ohne Drift.

Motor currents make a magnetometer useless. A state machine therefore determines the heading: going straight, GPS gently corrects it, in turns the gyroscope takes over, and afterwards it is brought back to the GPS course – without drift.

Prądy silników czynią magnetometr bezużytecznym. Kurs wyznacza więc automat stanów: na prostej GPS delikatnie koryguje kierunek, w zakrętach przejmuje żyroskop, a potem kurs wraca do wskazań GPS – bez dryfu.

3Zuständestatesstany

L1/L5GNSSGNSSGNSS

Sensorwahl & Ergebnis Sensor choice & result Wybór czujników i wynik

Vom Tiefenbild zum 4D-LiDAR

From depth camera to 4D LiDAR

Od kamery głębi do LiDAR 4D

Im Freien überstrahlte Sonnenlicht das Infrarotmuster der Tiefenkamera. Das Unitree L1 4D-LiDAR erkennt Wand und Bordstein auch in direkter Sonne bis 30 m. Nav2 mit MPPI-Regler plant daraus den Weg und weicht aus. Die Ampelerkennung mit YOLOv8n erreicht eine Precision von 0,90.

Outdoors, sunlight washed out the depth camera's infrared pattern. The Unitree L1 4D LiDAR detects walls and kerbs even in direct sun up to 30 m. Nav2 with the MPPI controller plans the path from it and avoids obstacles. Traffic-light detection with YOLOv8n reaches a precision of 0.90.

Na zewnątrz światło słoneczne zagłuszało wzór podczerwieni kamery głębi. LiDAR 4D Unitree L1 rozpoznaje ściany i krawężniki nawet w pełnym słońcu do 30 m. Nav2 z regulatorem MPPI planuje na tej podstawie trasę i omija przeszkody. Rozpoznawanie sygnalizacji świetlnej z YOLOv8n osiąga precyzję 0,90.

21.600Punkte/spoints/spunktów/s

0,90Precision Ampeltraffic-light precisionprecyzja – sygnalizacja

Interface, Datenbank, Design & Sound Interface, Database, Design & Sound Interfejs, baza danych, design i dźwięk

Martin Beneder

Konzeption und Realisierung eines benutzerfreundlichen und sicheren Interfaces mit Datenbankintegration, ästhetischem Außendesign und integrierter Soundsteuerung.

Design and implementation of a user-friendly, secure interface with database integration, an aesthetic exterior design and integrated sound control.

Koncepcja i realizacja przyjaznego i bezpiecznego interfejsu z integracją bazy danych, estetycznym designem zewnętrznym i zintegrowanym sterowaniem dźwiękiem.

Forschungsfrage Research question Pytanie badawcze Wie lässt sich ein benutzerfreundliches und sicheres Web-Interface umsetzen, über das Vandalismus- und Müllmeldungen zuverlässig erfasst, gespeichert und über ein abgesichertes Netzwerk an die Gemeindeverwaltung übertragen werden? How can a user-friendly, secure web interface be built through which vandalism and litter reports are reliably captured, stored and delivered to the municipality over a secured network? Jak zbudować przyjazny i bezpieczny interfejs webowy, przez który zgłoszenia wandalizmu i śmieci są niezawodnie rejestrowane, zapisywane i przesyłane do gminy przez zabezpieczoną sieć?

Web-Interface Web interface Interfejs webowy

Meldungen für die Gemeinde

Reports for the municipality

Zgłoszenia dla gminy

Bild, Adresse, Status und KI-Vertrauen stehen in einer filterbaren Tabelle, Hotspots werden im Raster von rund 111 m sichtbar. Nichts wird gelöscht: Falschmeldungen werden nur ausgeblendet, und jede Statusänderung landet im Verlauf – wer, wann, was.

Image, address, status and AI confidence are shown in a filterable table, with hotspots on a grid of about 111 m. Nothing is deleted: false reports are only hidden, and every status change is logged – who, when, what.

Zdjęcie, adres, status i pewność AI widać w filtrowanej tabeli, a miejsca problemowe na siatce około 111 m. Nic nie jest usuwane: fałszywe zgłoszenia są tylko ukrywane, a każda zmiana statusu trafia do historii – kto, kiedy, co.

Next.jsFrontendfrontendfrontend

PostgreSQL+ Prisma+ Prisma+ Prisma

Live-Betrieb & Sicherheit Live operation & security Praca na żywo i bezpieczeństwo

Steuern, sehen, sprechen

Steer, watch, speak

Sterować, oglądać, mówić

Telemetrie kommt per Socket.IO, Video per WebRTC, Fahrbefehle mit 20 Hz. Lässt man die Taste los oder bricht die Verbindung ab, bleibt der Roboter stehen. Abgesichert ist alles mehrstufig: 2FA-Pflicht, Rollen, OPNsense-Firewall, WireGuard und MQTT über TLS. Texte spricht der Roboter per Sprachausgabe mit drei Ausfallstufen.

Telemetry arrives via Socket.IO, video via WebRTC, driving commands at 20 Hz. Releasing the key or losing the connection stops the robot. Security is layered: mandatory 2FA, roles, an OPNsense firewall, WireGuard and MQTT over TLS. The robot speaks typed text with a three-stage voice fallback.

Telemetria przychodzi przez Socket.IO, wideo przez WebRTC, polecenia jazdy z częstotliwością 20 Hz. Puszczenie klawisza lub utrata połączenia zatrzymuje robota. Zabezpieczenia są wielowarstwowe: obowiązkowe 2FA, role, firewall OPNsense, WireGuard i MQTT przez TLS. Robot wypowiada wpisany tekst z trzystopniowym zapasowym syntezatorem mowy.

20 HzFahrbefehledrive commandspolecenia jazdy

2FAPflichtmandatoryobowiązkowe

Außendesign Exterior design Design zewnętrzny

Ein Gehäuse aus dem 3D-Drucker

A housing from the 3D printer

Obudowa z drukarki 3D

Das Gehäuse ist in Fusion 360 konstruiert, jede Baugruppe als eigene Komponente. Gedruckt aus UV- und wetterfestem ASA, zusammengesteckt mit Schwalbenschwanz-Verbindungen und Gewindeeinsätzen – modular und wartungsfreundlich.

The housing was designed in Fusion 360, each assembly as its own component. Printed in UV- and weather-resistant ASA and joined with dovetail connections and threaded inserts – modular and easy to service.

Obudowę zaprojektowano w Fusion 360, każdy zespół jako osobny komponent. Wydrukowana z odpornego na UV i warunki atmosferyczne ASA, łączona na jaskółczy ogon i wkładki gwintowane – modułowa i łatwa w serwisie.

≈ 341 hDruckzeitprint timeczas druku

≈ 5 kgASAASAASA

KI-Bildanalyse, Licht & 2D-LiDAR AI Vision, Lighting & 2D LiDAR Analiza obrazu AI, oświetlenie i LiDAR 2D

Ksawery Zajac

Implementierung und Realisierung einer KI-gestützten Bildanalyse zur Vandalismuserkennung, einer Sensorik zur Umfeldanalyse sowie einer adaptiven Fahrzeugbeleuchtung.

Implementation of AI-based image analysis for vandalism detection, sensors for environment analysis and adaptive vehicle lighting.

Implementacja analizy obrazu opartej na AI do wykrywania wandalizmu, czujników do analizy otoczenia oraz adaptacyjnego oświetlenia pojazdu.

Forschungsfrage Research question Pytanie badawcze Wie lassen sich KI-gestützte Bildanalyse, adaptive Beleuchtung und eine 2D-LiDAR-Notbremse auf eingebetteter Hardware so umsetzen, dass sie im autonomen Betrieb zuverlässig zusammenwirken? How can AI image analysis, adaptive lighting and a 2D LiDAR emergency brake be implemented on embedded hardware so that they work together reliably in autonomous operation? Jak zrealizować analizę obrazu AI, adaptacyjne oświetlenie i hamulec awaryjny z LiDAR 2D na sprzęcie wbudowanym tak, by niezawodnie współdziałały w trybie autonomicznym?

Bildaufnahme Image capture Rejestracja obrazu

Zwei Kameras für beide Gehsteigseiten

Two cameras for both sides of the sidewalk

Dwie kamery dla obu stron chodnika

Je eine USB-Kamera (720p, 120° Sichtfeld) blickt fast frontal auf eine Gehsteigseite. So werden beide Seiten in einer Vorbeifahrt erfasst, und Objekte erscheinen größer, schärfer und weniger verzerrt.

One USB camera (720p, 120° field of view) faces each side of the sidewalk almost head-on. Both sides are captured in a single pass, and objects appear larger, sharper and less distorted.

Po jednej kamerze USB (720p, pole widzenia 120°) skierowanej niemal na wprost na każdą stronę chodnika. Obie strony są rejestrowane w jednym przejeździe, a obiekty wydają się większe, ostrzejsze i mniej zniekształcone.

2Kamerascameraskamery

120°Sichtfeldfield of viewpole widzenia

KI-Bildanalyse AI image analysis Analiza obrazu AI

Müll und Graffiti erkennen – datenschutzkonform

Detecting litter and graffiti – privacy-compliant

Rozpoznawanie śmieci i graffiti – zgodnie z ochroną danych

YOLOv11l wurde in fünf Läufen auf 21.123 Bildern aus vier Quellen trainiert. Echte Graffiti-Fotos statt Duplikaten brachten den Durchbruch. Bilder ohne Fund werden sofort gelöscht, Gesichter und Kennzeichen mit EgoBlur verpixelt – hochgeladen wird nur über VPN, und ein Mensch prüft jede Meldung.

YOLOv11l was trained in five runs on 21,123 images from four sources. Real graffiti photos instead of duplicates brought the breakthrough. Images without a finding are deleted at once, faces and licence plates blurred with EgoBlur – uploads go only over VPN, and a person checks every report.

YOLOv11l trenowano w pięciu przebiegach na 21 123 zdjęciach z czterech źródeł. Przełom przyniosły prawdziwe zdjęcia graffiti zamiast duplikatów. Zdjęcia bez znaleziska są od razu usuwane, twarze i tablice rozmywane przez EgoBlur – wysyłka odbywa się tylko przez VPN, a każde zgłoszenie sprawdza człowiek.

0,543[email protected][email protected][email protected]

≈ 8 mspro Bildper imagena obraz

Licht & Notbremse Lights & emergency brake Światła i hamulec awaryjny

Signalisieren und schützen

Signalling and protecting

Sygnalizować i chronić

Ein ESP32-S3 steuert zwei 12-V-Scheinwerfer und drei RGB-Strips mit je 74 LEDs: Blinker, Warnblinker, Gelb- und Bremslicht. Ab ±15° Lenkwinkel blinkt der Roboter von selbst. Unabhängig davon bremst ein 2D-LiDAR jeden Fahrbefehl ab 1 m linear und hält bei 0,3 m ganz an.

An ESP32-S3 drives two 12 V headlights and three RGB strips with 74 LEDs each: indicators, hazard, amber and brake lights. Beyond ±15° of steering, the robot indicates by itself. Independently, a 2D LiDAR slows every drive command linearly from 1 m and stops completely at 0.3 m.

ESP32-S3 steruje dwoma reflektorami 12 V i trzema taśmami RGB po 74 diody: kierunkowskazy, światła awaryjne, żółte i stopu. Przy skręcie powyżej ±15° robot sam włącza kierunkowskaz. Niezależnie od tego LiDAR 2D liniowo hamuje każde polecenie jazdy od 1 m i całkowicie zatrzymuje się przy 0,3 m.

0,3 mVollstoppfull stoppełne zatrzymanie

≤ 0,1 sReaktionresponsereakcja

Mechanik, Elektronik & Fahrdynamik Mechanics, Electronics & Driving Dynamics Mechanika, elektronika i dynamika jazdy

Florian Hammerschmid

Entwicklung und Implementierung der mechanischen, elektronischen und fahrdynamischen Steuerung eines autonomen Roboters.

Development and implementation of the mechanical, electronic and driving-dynamics control of an autonomous robot.

Opracowanie i implementacja mechanicznego, elektronicznego i dynamicznego sterowania autonomicznego robota.

Forschungsfrage Research question Pytanie badawcze Wie lässt sich ein vierrädriges, akkubetriebenes Fahrzeug aus kostengünstigen Standardkomponenten so aufbauen, verkabeln und ansteuern, dass es sich im öffentlichen Raum sicher, energieeffizient und präzise bewegt? How can a four-wheeled, battery-powered vehicle made of low-cost standard components be built, wired and controlled so that it moves safely, efficiently and precisely in public spaces? Jak zbudować, okablować i sterować czterokołowym pojazdem na akumulator z tanich standardowych komponentów, by poruszał się w przestrzeni publicznej bezpiecznie, energooszczędnie i precyzyjnie?

Mechanik Mechanics Mechanika

Rahmen und Fahrwerk

Frame and chassis

Rama i podwozie

Ein Aluminium-Profilrahmen sitzt auf vier 6,5″-Hoverboard-Nabenmotoren. Akku und Mainboards liegen tief und mittig für einen niedrigen Schwerpunkt. Aus drei Antriebs- und vier Fahrwerkskonzepten fiel die Wahl auf Hoverboard-Technik mit Ackermann-Lenkung – spurstabil, effizient und mit guter Odometrie.

An aluminium profile frame sits on four 6.5″ hoverboard hub motors. Battery and mainboards are mounted low and central for a low centre of gravity. Out of three drive and four chassis concepts, hoverboard technology with Ackermann steering was chosen – stable, efficient and with good odometry.

Rama z profili aluminiowych stoi na czterech silnikach w piastach 6,5″ z hoverboardów. Akumulator i płyty główne zamontowano nisko i centralnie dla niskiego środka ciężkości. Spośród trzech koncepcji napędu i czterech podwozia wybrano technikę hoverboardową z układem Ackermanna – stabilną, wydajną i z dobrą odometrią.

56 × 42 cmGrundflächefootprintpodstawa

31 kgohne Gehäusewithout housingbez obudowy

Antrieb & Energie Drive & power Napęd i zasilanie

Zwei Hoverboards, ein Roboter

Two hoverboards, one robot

Dwa hoverboardy, jeden robot

Zwei gebrauchte Hoverboard-Mainboards treiben mit Open-Source-FOC-Firmware alle vier Räder leise und kraftvoll an. Ein eigener ROS2-Treiber sendet 8-Byte-Steuerrahmen mit Prüfsumme und hält die Boards mit 20 Hz wach. Der 10S-Akku versorgt über einen Step-Down-Baum Motoren, Jetson, Sensorik und Lenkservo.

Two used hoverboard mainboards with open-source FOC firmware drive all four wheels quietly and powerfully. A custom ROS2 driver sends 8-byte control frames with a checksum and keeps the boards awake at 20 Hz. The 10S battery feeds motors, Jetson, sensors and steering servo through a step-down tree.

Dwie używane płyty główne hoverboardów z otwartym firmware FOC napędzają cicho i mocno wszystkie cztery koła. Własny sterownik ROS2 wysyła 8-bajtowe ramki sterujące z sumą kontrolną i podtrzymuje płyty z częstotliwością 20 Hz. Akumulator 10S zasila przez drzewo przetwornic silniki, Jetsona, czujniki i serwo skrętu.

16 kHzPWM, unhörbarPWM, inaudiblePWM, niesłyszalne

3,7 kWhAkkubatteryakumulator

Fahrdynamik & Sicherheit Driving dynamics & safety Dynamika jazdy i bezpieczeństwo

Ackermann-Lenkung mit Servo

Ackermann steering with a servo

Układ Ackermanna z serwem

Ein 60-kg·cm-Servo lenkt die Vorderachse, softwareseitig auf das sichere Fenster von 54° bis 216° begrenzt. Glättung, Slew-Rate-Begrenzung und Totband verhindern ruckartige Bewegungen. Eine durchgängige Sicherheitskette deckelt die Geschwindigkeit hart bei 0,55 m/s und stoppt nach 0,5 s ohne Befehl.

A 60 kg·cm servo steers the front axle, limited in software to the safe window of 54° to 216°. Smoothing, slew-rate limiting and a dead band prevent jerky movements. A continuous safety chain hard-caps speed at 0.55 m/s and stops after 0.5 s without a command.

Serwo 60 kg·cm skręca przednią oś, programowo ograniczone do bezpiecznego zakresu od 54° do 216°. Wygładzanie, ograniczenie szybkości zmian i strefa martwa zapobiegają szarpnięciom. Ciągły łańcuch bezpieczeństwa twardo ogranicza prędkość do 0,55 m/s i zatrzymuje robota po 0,5 s bez polecenia.

0,571 mWenderadiusturning radiuspromień skrętu

≈ 2 km/hHöchsttempotop speedprędkość maks.

Projekt abgeschlossen Project completed Projekt zakończony

Danke!

Thank you!

Dziękujemy!

DorfBuddy ist fertig – und ohne euch wäre das nicht möglich gewesen. Danke an die Gemeinde Moosbrunn als Auftraggeberin, an die HTL Spengergasse und unseren Betreuer Fitzgerald Rodas Reyna, und an alle, die uns über GoFundMe unterstützt haben. Jede Spende ist in Hardware und Bauteile für den Roboter geflossen.

DorfBuddy is finished – and it would not have been possible without you. Thank you to the municipality of Moosbrunn, who commissioned the project, to HTL Spengergasse and our supervisor Fitzgerald Rodas Reyna, and to everyone who supported us on GoFundMe. Every donation went into hardware and parts for the robot.

DorfBuddy jest gotowy – a bez Was nie byłoby to możliwe. Dziękujemy gminie Moosbrunn jako zleceniodawcy, HTL Spengergasse i naszemu opiekunowi Fitzgeraldowi Rodasowi Reynie oraz wszystkim, którzy wsparli nas przez GoFundMe. Każda wpłata trafiła na sprzęt i części do robota.

Samy Altay Gerlinde Beneder Kurt Beneder Raphael Gehring Walter Gottwald Direktor Dr. Gerhard Hager Jasmina Kastner Sandra Kdolsky Barbara Kernbichler Sophía Mejía Feim Mena Veronika Nelec Gerlinde Schönbacher Benjamin Thom Beata Zajac Tomasz Zajac Elisabeth Zöhrer Peter Zöhrer

Gemeinde Moosbrunn · Auftraggeberin Municipality of Moosbrunn · client Gmina Moosbrunn · zleceniodawca

HTL Spengergasse · Schule HTL Spengergasse · school HTL Spengergasse · szkoła

Spenden werden nicht mehr gesammelt.

Donations are no longer being collected.

Zbiórka darowizn została zakończona.

Warum wir DorfBuddy gebaut haben

Why we built DorfBuddy

Dlaczego zbudowaliśmy DorfBuddy

Vandalismus & Müll

Vandalism & Waste

Wandalizm i śmieci

Manuelle Kontrolle

Manual Inspection

Ręczna kontrola

Reaktives Vorgehen

Reactive Approach

Reagowanie po fakcie

DorfBuddy im Einsatz

DorfBuddy in action

DorfBuddy w akcji

So funktioniert DorfBuddy

How DorfBuddy works

Jak działa DorfBuddy

Erfassung

Capture

Rejestracja

KI-Inferenz

AI Inference

Analiza AI

Anonymisierung

Anonymisation

Anonimizacja

Meldung

Report

Zgłoszenie

Dashboard

Dashboard

Panel

Was DorfBuddy kann

What DorfBuddy can do

Co potrafi DorfBuddy

Autonom auf dem Gehweg

Autonomous on the Sidewalk

Autonomicznie po chodniku

KI-Erkennung von Müll & Graffiti

AI Detection of Litter & Graffiti

Rozpoznawanie śmieci i graffiti przez AI

Datenschutz an Bord

Privacy on Board

Ochrona danych na pokładzie

Leitstellen-Dashboard

Control-Room Dashboard

Panel centrum dyspozytorskiego

Sicherheit zuerst

Safety First

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Ampeln, Licht & Sprache

Traffic Lights, Lights & Voice

Światła, sygnalizacja i głos

Vom Alu-Rahmen zum fertigen Roboter

From aluminium frame to finished robot

Od aluminiowej ramy do gotowego robota

Der Rahmen

The frame

Rama

Das Gehäuse

The housing

Obudowa

Unterwegs in Moosbrunn

Out in Moosbrunn

W drodze w Moosbrunn

Klein, langsam, ausdauernd

Small, slow, enduring

Mały, powolny, wytrzymały

Vier Diplomarbeiten, ein Roboter

Four theses, one robot

Cztery prace dyplomowe, jeden robot

Georg Schönbacher

Laser statt Ultraschall

Laser instead of ultrasound

Laser zamiast ultradźwięków

Ein Kompass aus GPS und Gyroskop

A compass from GPS and gyroscope

Kompas z GPS i żyroskopu

Vom Tiefenbild zum 4D-LiDAR