Mein Kunsttier (BEAM) mit Elektronik

[PICture]

Hallo!

Die Mechanik von Pumpi ist noch nicht ganz fertig. Ich habe aber versucht die Antriebsachse schon zu skizzieren, weil die Funktionsweise wahrscheinlich auf dem später folgendem Foto nicht ganz klar wird.

Im Prinzip funktioniert der Antrieb genauso wie beim Kartanel. Da bei Räder das nicht angetriebenes Rad nicht selbstbremsend ist, wie eine Kette, gibt es zusätzliche in einer Drehrichtung wirkende Bremse. Sie verhindert Drehung des Rads während Drehungen des Bots wenn nur ein Rad angetrieben wird.

Ich bitte um Entschuldigung, falls ich etwas unfachmänisch skizziert bzw. genannt habe ...

MfG

                     Botboden
     ______________________________________________
    |______________________________________________|
      #########                          #########
      |  AL   |  Kunstoffplättchen       |  AL   |        _
      | +-----+  /                       +-----+ |      _/M\  M = Motor
      | | +-+   /   Stift                   +-+| |     /R\o )
      | | |L|  V      |                     |R|| | -> ( o )/  R = Rad
      | | |R| --- +-+ V+-+ +-+     +-+      |R|| |     \_/
      | | | |#|B|#|F#---V|#|BF\    | |      | || |
      +-+ +-+ +-+ +-+\\+-+ +---+   | |      | |+-+
      ---------------------------#-#-#------#-#---
      +-+ +-+ +-+ +-+\\+-+ +---+ | FF|      | |+-+
      |_| | |#| |#|D| ||D|#| |    \  |      | ||_|
          | | +-+ +-+ |+-+ +-+     +-+      | |
          | |         |                     | |
          +-+       Feder                   +-+

     AL = Achsenlagerung

     XR = Antriebsrad

      B = Bremse

     FD = Fester Drehmomentübergeber

     VD = Verschiebbarer Drehmomentübergeber

     BF = Beweglicher Freilauf

     FF = Fester Freilauf

      # = Feste Verbindung

[Rabenauge]

Meinst du nicht, dass du wenigstens mit Paint etwas deutlichere Skizzen hinbekämst?
Muss ja nicht gleich CAD sein...ehrlich gesagt ist es ziemlich schwierig, das nachzuvollziehen.

Von der Antriebsvariante "Motorwelle drückt gegen Rad" halte ich persönlich überhaupt nichts, erstens gibt es zwischen Motorwelle und Rad jede Menge Reibungsverluste, zweitens wird der Rotor _im_ Motor regelrecht verkantet und somit die Lager vergewaltigt. Da ist ein einstufiges Getriebe wohl entschieden die bessere Wahl.
Ich weiss, in Minirobotern wird sowas öfter verwendet, aber wie lange funktionieren die dann?

Falls du nicht weisst, wie du so kleine Getriebe bauen kannst: die meisten Servomotoren der Microservo-Klasse laufen bei 2V (weiter runter hab ich bisher nicht probiert, kann ich aber mal tun) bereits ohne weiteres, und haben das Ritzel eh drauf, und _im_ Servo findet sich der Rest zum Getriebe dann auch.

[PICture]

Hallo Rabenauge!

Meine skizzen sollten nur ungefähr den Aufbau erklären und ich, als Elektroniker, habe mich nie im Leben (ausser Schaltplänen) mit technischen Zeichnungen beschäftigt. Ich glaube leider nicht, das ich es mit Paint besser hinbekommen könnte.

Das ist mir klar, dass theoretisch gesehen, ist solches Getriebe das Schlechteste. Ich hatte aber damit schon früher experimentiert und bei geringer mechanischer Belastung und Einstellung der Kraft, mit der die elastisch befestigter Motor auf das mit sehr weichem Gummi überzogenem Rad drückt, funktioniert es sehr lange gut. Es ist momentan aber ganz unbekannt wie es letztendlich gemacht wird.

Wenn ich ein Foto vom Pumpi (hoffentlich) bald poste, dann wird es alles besser erklären, wie es von mir gemacht wurde...

MfG

[PICture]

Hallo!

Die Mechanik ist so gut wie fertig (Fotos folgen bald) und ich wollte sie zuerst langfristig ohne Solarpanel mit einem Micro-Akku und provisorischer Steuerung testweise fahren lassen.

Der Pumpi soll bei jedem "echtem" Hindernis (z.B. einer Wand) sich um stehenden Antriebsrad über durch Monoflop (MF) festgelegte Zeit drehen und danach wieder geradeau vorwärts fahren. Dafür möchte ich eine Stosstange mit Bumper verwenden. Später kommen noch zwei Fotosensoren (LDR) dazu um bei "virtuellen" Hindernissen (Grenze des Sonnenscheins) sich genauso zu bewegen.

Als erste ist also eine aus Transistoren diskret gebaute H-Brücke und ein MF notwendig. Weil später die Steuerung mit höherer als 1 V Spannung aus der Solarzelle versorgt wird, möchte ich danach auch einfache SMD IC´c anwenden um die ganze Steuerung minimal zu haben.

Mein Problem ist, dass ich bisher nirgendwo genaue Regel gefunden habe, wie komplizierte IC's (SSI, MSI, LSI) beim BEAM-er verwendet werden dürfen, damit man die kleinste Roboter noch so nennen darf. Ich denke, so einfache IC's, wie z.B. OpAmp, Komperator, logic Gatter, MF, FF, usw. heutzutage schon zu Grundbauelementen gehören, da ich schon Beschreibungen von BEAM-er mit solchen Bauteilen gelesen habe. Vielleicht ist ein µC auch zulässig...

Wenn sich jemand besser als ich auskennt, dann bitte um Hilfe, weil mein Pumpi, sollte ein BEAM-er bleiben ...

MfG

[Rabenauge]

Schlussendlich wird es dem Tierchen gewaltig egal sein, ob er nun in die BEAM-Schublade passt oder auch nicht, oder denkste?
Wer hat die Regeln eigentlich formuliert?
Ich schätze, wenn ich lange genug Google, geht auch ein AtMega irgendwie durch, wenn man vielleicht ein oder zwei Beinchen hochbiegt...
Kurz gesagt: bau doch was dir gefällt.

[PICture]

Hallo Rabenauge!

Herzlichen Dank für deine Baugenehmigung!

Ich denke auch, dass es für Bauteile, die bei BEAM-er benutzt werden dürfen, eigentlich keine scharfe Grenzen gibt. Da ich seit einiger Zeit nur aus SMD auf Lochrasterplatinen alles baue, mache ich es weiter, weil ich keine Lust auf TTL-Grab mehr habe ...

Voraussichtich werde ich dafür 2 x n-p-n, 3 x p-n-p Transistoren, 1x HC74123, 1 x LM 339, 2x LDR und einige Widerstände und Kondensatoren brauchen. Ausser großen Elkos und LDR's wird alles in SMD.

MfG

[PICture]

Hallo!

Der Fahrgestell ist anders als von mir geplannt geworden (siehe Fotos). Der Motor aus Kassettenrekorder war einfach zu groß und ich habe einen sehr kleinen aus CD-Laufwerk genommen. Die Trägerplatine (Lochraster) ist 70 x 52 mm groß. Der Abstand zum Boden beträgt vorne 17 und hinten 11 mm, obwohl gleiche geplannt waren.

Als Folge des Motorwechsels ist das andere Getriebe mit Gesamtuntersetzung 120 :1. Die erste Stufe besteht aus zwei Zahnräder mit 8 Zähne auf der Motorwelle und 64 Zähne auf der Achse von Schneckengetriebe mit Untersetzung 15:1. Bei diesen Motor und Getriebe bewegt sich der unbelastete Fahrgestell mit Geschwindigkeit ca. 2,5 cm/s.

Der Motor braucht bei 1 V im Leerlauf ca. 15 mA und während der Fahrt ca. 25 mA. Das ist für mich ziemlich viel, habe aber keinen sparsameren so kleinen Motor gefunden und im schlimmsten Fall werde ich grösseren als geplannt Solarpanel nehmen müssen.

Bei der Bremse musste ich anstatt geplanntes Kunstoffplätchen ein Stück 1 mm Kupferdraht verwenden, weil der auf das Bremsrad (aus alten Feuerzeug) druckender Gewicht zu klein war.

Nach einem Schnelltest kann ich alle geplannte Bewegungseigenschaften des Fahrgestells als sehr gut bewerten und mit der Steuerung anfangen. Eventuelle Nachteile werden sich erst später im Dauertest zeigen.

Ich habe vor, die provisorische Steurung auf einer Zusatzplatine teilweise mit vorhandenen bedrahteten Bauteilen aufzubauen, damit die Lötpunkte auf dem Fahrgestell für ausprobierte SMD Schaltung unbeschädigt bleiben.

MfG

[Searcher]

Hallo PICture,

ich finde Deine Fortschritte prima und verfolge den thread sehr interessiert.

Ich möchte auch keinen Einspruch gegen Baugenehmigung erheben Alles was ich so bisher gelesen habe, sollen für pure BEAM Roboter nur analoge Bauelemente/ICs und weitgehendst Elektronikabfall verwendet werden. Und Deinen Planungen gehen ja genau in die Richtung.

Ich Suche im Augenblick selbst nach einer unnützen aber sinnvollen Unanwendung. Mir ist noch nichts Neues eingefallen und so hab ich mal defekte Festplatten zerlegt. Bei Maxtor HDDs sind in der Schreib-/Lesearm Lagerung tolle Kugellager verschraubt - nicht eingepreßt - mit Schraubanschlüssen auf beiden Seiten und die Arme sehen auch recht interessant aus. Die oberste Druckplatte, mit denen die Datenplatten festgeklemmt sind, könnten tolle Radkappen abgeben ... zumindest bei den HDD die ich hier habe ... Mal sehn was draus wird...

Ich finde Deine Berichte und Erfahrungen inspirierend und bin auf neue Ausgaben gespannt.


Gruß
Searcher

[PICture]

Hallo!

@ Searcher!

Vielen Dank für Deinen Beitrag!

Ich war fast und jetzt bin ich ganz sicher, dass mein Pumpi ein echter BEAM-er wird.

Da Du Dich eigentlich auch mit BEAM-er beschäftigst, die sogar Kurven fahren, vielleicht wäre für Dich die Mechanik aus Notebook Festplatten (2,5") interressant, die die Leseköpfe in beiden Richtungen sehr schnell und reibungslos bewegt. Solche und noch kleinere (1,8") defekte Festplatten gibt es fast um sonst bei eBay.

@ alle

Ich bin jetzt in einer Phase, wo ich noch nichts weitermachen kann, bis in meinem Kopf ganz konkrete Vision steht. Ich möchte die ganze überwiegend analoge Steuerung auf der kleiner Fläche des Fahrgestells aufbauen.

Nach Überlegungen, ob ich die Motorspannung auf 2 V erhöhen und TDA2822D (stereo Audioverstärker mit 8 Pins in SMD) als H-Brücke anwenden kann, habe ich die Idee wegen doppelten Anlaufstrom (bis 200 mA! ) schell verworfen. Ich werde dann die H-Brücke aus 4 SMD Transistoren bauen und nur den hübsch kleinen GoldCap 0,1 F als Energiespeicher für Anlauf des Motors nehmen.

Ein Schnelltest im für Pumpi vorgesehenem "Lebensraum" (Badezimmer) auf den Fliessen mit Fügen hat sofort eindeutig bewiesen, dass der Fahrgestell vom Pumpi, wahrscheinlich wegen sehr geringen Gewicht (ca. 30 g), sich überhaupt nicht kontolliert bewegen kann, da die Räder gewaltig rutschen.

Deswegen muss ich für ihm einen Käfig mit geeignetem rutchfestem Boden vorbereiten. Aus dem Grund sind die virtuelle Photobumper nicht nötig und die Steuerung mit den echten Bumper viel einfacher wird.

So wie oft konnte ich mich nicht freuen, dass ich schon alle Probleme gelöst habe. Verwendung üblichen Bumper ist leider nichr möglich, weil das Fahrgestell an Hindernis nur mit einer Kraft um 20 g drückt, was für meiste Bumper ein Grenzwert ist.

Ich habe bei mir leider keine mechanische Bumper gefunden die beim Anfahren eines Hindernisses immer umschalten. Wahrscheinlich muss ich jetzt zwischen virtuellem Bumper und Impulsen an Motorbürsten wählen.

Nach Analise habe ich mich für enfachere Lösung mit Impulsen von Motorbürsten und retriggerbarem MF entschieden. Der kleine Motor mit ca. 4000 U/Min hat so schwaches Drehmoment, dass er bei Anfahren eines Hindernisses stehen bleibt, was durch den MF schon (fast) sofort erkennbar ist.

Ich werde mich natürlich mit ausprobierten Schaltungen irgendwann melden ...

MfG

[PICture]

Hallo!

Bevor ich die Steuerung für Pumpi aufbaue, habe ich mir eine Blockschema skizziert und möchte ich Euch ums Anschauen bitten und bemerkte Denkfehler melden, weil ich kein "Mist" aufbauen will.

Kurze Beschreibung der Funktionen, wie ich mir das vorstelle:

Wenn auf SP Sonnenlicht fällt, laden sich E1, E2 und GC. Die LP nach erreichen auf GC einer Spannung von ca. 1V schaltet ihn von SP ab und die E1 und E2 können sich weiter bis zu Spannung des Solarpanels laden.

Wenn die Spannung auf E2 ca. 2V erreicht hat, fangen MF1, MF2, MF3 und MF4 (2 x 74HC123 in SMD) zu funktionieren und schalten den M an.

Der MF1 ist ständig durch die von M stammende Impulse gesetzt und wenn der M stehen bleibt, triggert MF1 mit fallender Flanke MF2 und schaltet den M für bestimmte Zeit ab.

Bei fallender Flanke von Impuls aus MF2 wird MF3 ausgelöst und der M dreht festgelegte Zeit rückwäfts, der Bot dreht sich um und nach durch MF4 festgelegte Zeit fährt wieder geradeau vorwärts.

Wenn höheren Anlaufstrom M beim Umpolen zugelassen ist, können MF2 und MF4 weg gelassen und der MF1 mit MF3 direkt verbunden werden.

Die LP ist, genauer gesagt, eine Art von "step-down" Regler, der durch PWM mit variabler Frequenz die Spannung für M auf GC ziemlich stabil hält.

Zur Inbetriebnahme und Testen der realler Schaltung ohne Sonnenlicht, möchte ich anstatt des SP zwei seriell verbundene Micro-Akkus mit ca. 2,4 V / 900 mAh (ca. 25 g) + 1,2 kOhm Widerstand verwenden, mit denen der Fahrgestell noch sehr gut fahren kann.

Übrigens, für eine volle Umdrehung gibt ein Motor mit 3 Spulen am Rotor genau 6 Impulse. Basierend auf dem, kann man einfach mit z.B. einem Oszi die Drehzahl von solchem Motor ziemlich genau messen.

Die hifreiche Kritik und Vereinfachungsvorschläge sind äusserst willkommen !

Heute ist das bestellte Getriebe für Kartanel angekommen (siehe Foto).

Alle Zahnräder sind aus gehärtetem Metall und haben folgende Verzahnung: Motorwelle 8, 24/12, 5 x 30/12 und Ausgangswelle 32. Bei 8 Zahnräder bin ich schon nicht sicher ob ich die gesamte Untersetzung (781:1) richtig ausgerechnet habe ...

Ich habe ein Zahnrad 30/12 aus dem Getriebe entfernt und nach durchboren mit 3mm (war 2,5) auf der Antriebsachse befestigt. Von einem 30/12 Zahnrad wurde nur die Hälfte mit 30 Zähnen zur Übertragung des Drehmoments auf das an Antriegsachse montiertes Zahnrad auch mit 30 Zähnen verwendet.

Die Gesamtuntersetzung ist ca. 125:1. Dann passt es für Kartanel, weil der schwächere Motor niedrigere Drehzahl hat und die Geschwindigkeit ännlich wie beim vorherigen testen des Fahrgestells ist.

Um mehr zufälligen Drehwinkel zu haben möchte ich als Widerstand beim Monoflop ein LDR anwenden. Weil der Freilauf nur in einem Punkt einrasted, nach der Umpolung des Motors für geradeaus vorwärts Fahren, dreht er zurück und der gesamte Drehwinkel schon sowieso zufällig ist.

MfG

           D2       min. +2V
        +-->S---+-------------------------+------+--------+-------+
        |       |+      MR (links/rechts) |      |        |       |
        |      === E2  +------------------|------|--------|---+   |
        |      /-\     |   ME (aus)       |      |        |   |   |
        |       |      |  +---------------|------|---+----|---|---|---+
        |      ===     |  |               |      |   |    |   |   |   |
        |      GND     V  V    L    C     |      |   |    |   |   |   |
     D1 | .---.   +1V.------. ___       .---.  .---. |  .---. | .---. |
   +->S-+-|LP |-+----|      |-UUU-+-||->|MF1|->|MF2|-+->|MF3|-+-|MF4|-+
   |    | '---' |    |      |     |     '---'  '---'    '---'   '---'
   |    |   |   |    |      |     |       |      |        |       |
 .---.  |  ===  |    |      |    /+\     ===    ===      ===     ===
 | + |  |+ GND  |+   |  HB  |   ( M )    GND    GND      GND     GND
 |SP | ===     ===   |      |    \-/
 | - | /-\ E1  /-\ GC|      |     |
 '---'  |       |    |      |-----+
   |    |       |    '------'
  ===  ===     ===      |
  GND  GND     GND     ===
                       GND

 SP = Solarpanel                 ->S- = Schottky Diode

 LP = Ladungspumpe                  E = Elko

 HB = H-Brücke                     GC = GoldCap

 FX = Monoflop                      M = Motor