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Thema: Tauchroboter

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Tauchroboter

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    Ich plane den Bau eines Tauchroboters mit Kamerafunktion.
    Kompasseinblendung, sowie Anzeigen von Druck und Temperatur sollen auf einem Monitor dargestellt werden.
    Später sollen weitere Komponenten wie Greifer und Sonar dazu kommen.

    Der Bot wird über insgesamt 4 Motoren (Gleichstrommotor 12V/45W/Nennstrom 5,4A) mit Propeller (ca. 10cm Dm) in den 2 Dimensionen bewegt. Die Propelleranbindung erfolgt über eine Magnetkupplung. Der erste Prototyp davon ist bereits im Bau.
    Die Höhensteuerung soll über einen Rotor erfolgen und wird vmtl. mit dem gleichen Motor realisiert, nur das der Propeller wesentlich größer (ca. 20cm Dm) ist und die Drehzahl nicht so hoch sein wird.
    Die Kamera in eigenem Gehäuse (ex-Taucherlampe) soll im Bugsektor schwenkbar sein. Hier werden zwei wesentlich kleinere Motoren verwendet.
    Kabelsteuerung über eine Distanz von ca. 100m.
    Fahrfunktionen:
    vorwärts / rückwärts in Verbindung mit geradeaus / links / rechts
    seitlich links / rechts
    drehen links / rechts
    höher / tiefer
    Kameraschwenkung:
    hoch / runter, links / rechts

    Die mechanische Seite ist für mich das geringere Problem, da ich im väterlichen Anlagenbau genügen Grundwissen mitbekommen und den entsprechenden Zugriff auf Material und Maschinen habe.
    Elektronisch bin ich eine lernfähige Blindniete.
    Daher bitte ich um Eure Aufklärung aus welchen Komponenten eine Steuerung für mein Vorhaben besteht.
    Die Basis ist eine 12V Spannung, die an Land ansteht und über das Kabel an den Bot geht (am und im Bot sind keine eigene Spannungsquellen vorgesehen). Überzeugt mich wenn es anders sinnvoller ist.

    Ich stelle es mir unfähr so vor, dass ich an der Oberfläche eine Art Pult mit Monitor habe mit einem Joystick (2-Wege) für Vorw./Rück. und einen (auch 2-Wege) für L/R.
    Dazu eine einfache Schaltung, wodurch ich die Joystickfunktion von einfach L/R auf seitliches L/R schweben und Drehen L/R um die Mittelachse schalten kann. Alternativ kann ich mir auch eine Laptopsteuerung vorstellen.
    Die Schwenkfunktion für die Kamera erfolgt über einen separaten Joystick (4-Wege).

    Von der Programmierung mal abgesehen, welche Elektronik benötige ich an der Oberfläche = vor dem Kabel?
    Und welche am Bot = nach dem Kabel.
    Was für ein Kabel benötige ich? Meine Vorstellung ist 2x 1,5mm² (Strom 12V) und 2x0,5mm² (Daten).
    Bitte denkt bei Euren Erklärungen daran langsam zu schreiben, damit ich das auch verstehe.
    Wenn Ihr Teile beschreibt bezieht Euch bitte auf z.B. das RN-Controll-Board, also etwas was ich hier im Forum oder auf den Wissensseiten finde, damit ich lesen und nachvollziehen kann.

    Ich bitte um Input. Danke.
    dipper

    PS: Die anderen Seiten zum Thema Tauchroboter (z.B. T-Bot/Luk-AS) habe ich bereits durchforstet.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hi,

    als lernfähgie Blindniete ist das Proekt wahrscheinlich schon fast zu komplex. Würde ich mir überlegen, ob ich soviel Geld da reinstecke um am Ende vielleicht doch zu scheitern.
    Du brauchst am Bot auf jeden Fall mal einen Microprozessor zur zentralkoordination.
    Dann sehr wahrscheinlich kleinere Controller für die Ansteuerung der Motortreiber.
    Akkus, Ladetechnik.
    Sensorik
    Lagesensoren
    Ein System um die einzelnen Module zu verbinden. (z.b.: I2C)
    Ja dann brauchst du noch eine geeignete Übertragunstechnik...
    Da es Kabelgebunden und mit Kamera werden soll bieten sich sicher eine LAN verbindung an. Das können Webcams oft schon so und für µCs gibt es das Mittlerweile auch. Mit einem Router kannst du das dann auch aufs Kabel legen. Oder gleich über Wlan gehen. Am Pc musst du dann ausslchließlich noch die Daten vom und zum Bot verarbeiten. Ein entsprechendes Programm zu schreiben kann sehr sehr kniffelig werden.
    Ansonsten kannst du das ganz auch über rs485 übertragen. ABer da weiß ich nciht wie du das Kamera Signal zum PC bekommen kannst.

    Gruß Tim

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hallo Tim,
    bangemachen gilt nicht. [-X
    Wozu brauchen ich am Bot Akkus und Ladetechnik? Strom kommt doch über das Kabel zum Bot.
    Lagesensoren entfallen, da der Bot selbststabilisierend ist.
    Sensorik beschränkt sich auf Druck und Temperatur.
    Wenn ich das richtig sehe, benötige ich am Bot ein Controllerboard mit diversen H-Brücken für die verschiedenen Motoren (derzeit 4+1+2+...) und Anschlüssen für ein elektr. Kompassmodul, Temperatursensor und Drucksensor.
    In der Steuerung ein weiteres Board, welches mit dem Bot-Board kommuniziert und Steuerbefehle von den Joysticks/Schaltern entgegennimmt und einen Monitor ansteuert !?! Soweit richtig ?
    Zur Kamera: Farb CCD 1/3'', 450TVL (PAL/NTSC:512×582) (oder höher auflösend) mit 75OHM-Ausgang. Kann man das nicht mit auf die Datenleitung drauflegen? Oder stört das? Wer hat so etwas schon gemacht?
    Dann wäre ein 4-Aderkabel (2x1,5+2x0,5) mit geschirmten Leitungen ausreichend !?
    Wenn ich die Akku's zur Stromversorung in den Bot baue (Platztechnisch 3-4x 7,5AH/12V) begrenze ich die Einsatzdauer und verliere im Verlauf Nutzlast. Was gewinne ich? 2 Leitungen weniger, wäre super. Geht das überhaupt, was hat es mit dem Potentialausgleich auf sich von dem SPS-Techniker in diesem Zusammenhang sprechen?

  4. #4
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Wenn ich die Akku's zur Stromversorung in den Bot baue ... Was gewinne ich?
    Dann hättest du eine Chance, dass es überhaupt funktiniert. Bei 12V und 100m 1,5er Kabel wird doch wohl nichts mehr beim Roboter ankommen.

    Braucht ein Tauchrobi nicht generell Ballast an Bord damit er überhaupt untergeht und nicht wie ein Korken schwimmt?

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  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Hallo dipper,
    ich schließe mich radbruch an. Bei 12V und 100m Kabel hat das Kabel einen sehr großen Widerstand, so dass du deine Motoren (>10A) nicht wirst versorgen können. Wenn du mit der Spannung hoch gehst hast du wieder ein Problem, nämlich das Wasser

    Ich habe versucht einen Teichroboter zu bauen. Die Hauptprobleme sind die Kraftübertragung auf's Wasser (Stevenrohr, Kupplung) und Sensoren, ich finde keine wasserdichten Ultraschallsensoren

    Du kannst in deinem "vehicel" problemlos bleiakkus verwenden. Diese sind einfach zu laden, robust, günstig und du brauchst in jedem Fall Ballast. Schau dafür mal bei pollin.de. Du kannst Bleiakkus selber Technologie (möglichst sogar gleiche Charge) parallel schalten.

    Für die Datenverbindung: Was hältst du von einem Lan-kabel? Die sind nicht zu dick, du kannst bis knapp 128m gehen bei twisted-pair und die Datenrate reicht locker aus. Hat den Vorteil, dass du Standardbauteile verwenden kannst und nicht soviel basteln musst.

  6. #6
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Das Gewicht des Kabels darf man auch nicht unterschätzen!

    Vielleicht kann der Tauchrobi per Funk gesteuert werden? Mit Akkus und Funk wäre das Kabel überflüßig und mit dem gesparten Geld fürs Kabel wäre ein Funk-Board schon halb bezahlt.

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  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Vielleicht kann der Tauchrobi per Funk gesteuert werden? Mit Akkus und Funk wäre das Kabel überflüßig und mit dem gesparten Geld fürs Kabel wäre ein Funk-Board schon halb bezahlt.
    Hängt seeehr stark von der getauchten Tiefe + der Funkfrequenz ab. Salopp gesagt, je höher die Frequenz ist, desto größer ist der Verlust der Sendeleitung beim eintritt in das Wasser, bei 434MHz ist da schon nach wenigen 10 Zentimetern sense (natürlich nur bei bei erlaubter Sendeleistung, wenn ich mit 10W und mit noch einem gebündeltem Strahl sende, geht das tiefer ).
    Bei Modellbaufrequenzen von 27 bzw. 40MHz erreicht man max. 2-3 m abhängig von der richtig berechneten Länge der Antenne und was man unter voller kontrolle versteht, hab noch nie geschaut, wie sicher der Empfang ist (halt, bei einem Modell-uboot ist es halb so schlimm, wenn sagen wir mal, 300ms an gesendetem PCM-Daten verloren gehen, was man bei einer digitalen einweg-Übertragung nicht behaupten kann).

    Das ist auch der Grund, wieso alle Tauchroboter, die ich bisher gesehen habe, entweder vollständig autonom waren, oder aber immer an der Leine hingen .
    MfG
    Mobius

  8. #8
    Moderator Robotik Visionär Avatar von radbruch
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    Nur ein Draht für die Daten, Rückleitung durchs Wasser/Masse? Allerdings kommen dann kapazitive Einflüße zum tragen (wie bei einer Zweidraht-Verbindung übrigens auch) die eine schnelle Übertragung erschwert weil bedämpft.

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  9. #9
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    @radbruch
    Dann hättest du eine Chance, dass es überhaupt funktiniert. Bei 12V und 100m 1,5er Kabel wird doch wohl nichts mehr beim Roboter ankommen.
    Kann man das Problem berechnen? Wie?
    Ich gehe von folgenden Werten aus:
    Motoren ca. 50W/Stk.,also bei 4+1+2 = 350W plus ca. 150W Licht-Technik plus andere E-Technik max. 100W(?) macht zusammen 600W Nennleistung bei 12V. Oben Einspeisung über Akku oder Netzteil = stabile Spannungsversorgung.


    @avion23
    Für die Datenverbindung: Was hältst du von einem Lan-kabel? Die sind nicht zu dick, du kannst bis knapp 128m gehen bei twisted-pair und die Datenrate reicht locker aus. Hat den Vorteil, dass du Standardbauteile verwenden kannst und nicht soviel basteln musst.
    OK. Wenn ich ein LAN-Kabel für die Übertragung nehme und im Bot Blei-Akku's einbaue, was genau brauche ich für Technik im Bot? Oben vmtl. dann ein Laptop/PC mit LAN?


    @Mobius
    Vielleicht kann der Tauchrobi per Funk gesteuert werden?
    Vergiß es. Mindesteinsatztiefe ist 50m. Funk ist keine Option. Und (bevor die Diskussion hier falsch läuft) die Druckdichtigkeit ist kein Problem. Wenn ich auch von der Elektronik nicht viel verstehe ... aber von druchdichten Behälter dafür eine Menge.[/u]

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Ich möchte nur sagen, dass die sich im Wasser befindliche Antennen müssen genau 9 mal kleiner als in der Luft sein. Es gilt für alle Massen.

    MfG

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