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Thema: Low-Cost Experimentträger

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Low-Cost Experimentträger

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    Hallo an alle,

    anlässlich einer Frage die mich im Moment quält stelle ich in diesem Thread ein kleines Roboterprojekt für meine FH vor.

    Hintergrund:

    An unserer FH (Jade Hochschule Wilhelmshaven *schleichwerbung*) findet jährlich ein Konstruktions- und Roboterwettkampf statt. (www.design-challenge.de *nochmehrschleichwerbung*) Bei diesem Wettkampf bekommen die teilnehmenden Teams eine Kiste mit Materialien (sinvolle Materialien wie Plexi, Stahlblech, Schrauben, Muttern, Motoren, Elektronik, uvm. sowie "sinnlose" Utensilien á la Bierflaschen, BHs, 5-Minuten-Nudeln, Quietscheentchen) aus denen sie innerhalb von ca. zwei Wochen einen ferngesteuerten Roboter konstruieren und bauen müssen. Mit diesem Bot wird dann am Wettkampftag eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen sein (jährlich wechselnd, orientiert am Hauptsponsor).

    Das Besondere, und der Hauptgrund für diesen Bot, ist, dass das Orga-Team, bestehend aus Studenten der FH, jedes Jahr meistens komplett erneuert wird. Ab und an sind Studenten aus dem ehemaligen Teilnehmerfeld oder Ex-Orgas (die ganz Harten) dabei. Im Prinzip beginnt aber jedes Jahr ein neues Team bei fast 0. So kommt es, dass immer mal wieder geplant wird, diverse Sensoren in den Bausatz geben, welche dann aber auf Grund einer fehlenden Testplattform ungetestet oder gar nicht in den Bausatz wandern.

    Da die Roboter der vergangenen Jahre nur ungern für Testzwecke zerlegt werden sollen, soll ich jetzt einen einfachen Bot konstruieren, welcher leicht erweitert werden kann und dem neuen Team als Versuchsträger zur Verfügung gestellt werden kann.


    Rahmenbedingungen:

    Der Bot soll Low-Cost sein. Daraus ergibt sich, dass ich diverse Bauteile verwenden soll, welche bereits in der FH vorhanden sind (Akkus, Motoren, Controller):
    Akku: 2s 1200mAh LiPos vom großen C
    Motor: Anhand der vorhandenen Stückzahlen und deren Kennwerte hab ich mich hier für einen Getriebemotor entschieden. 6V/9Ncm/64upm
    Controller: Ist ein Board mit bereits verbautem Motortreiber, Spannungswandler, LCD-Anschluss uvm. auf Basis eines ATMega32


    Konzept:

    Ich habe mich für ein Chassis im Asuro-Stil entschieden. Die Motoren treiben mit einem einstufigen Getriebe i=2,2 die 70mm Räder von Robotikhardware an.
    Das Chassis wird an der FH aus 5mm PMMA gelasert und mit einem Feder-Nut-Schraube-System verschraubt (Bilder dazu folgen die Tage). Damit entfällt das lästige Gewindeschneiden in die Stirnseiten der Bauteile.


    Kommen wir jetzt zur eigentlichen, ersten Frage:

    Zum Projekt gehört ein erster einfacher Aufbau mit einem SHARP-IR-Sensor der ein Objekt anpeilen soll auf welches der Bot dann zu fahren soll. Daher wird ein Gradeauslauf nötig. Und hier kommt meine Unwissenheit zum Tragen:

    Mein erster Gedanke war, wie auch beim Asuro, Decoderscheiben am Antriebsstrang anzubringen und diese mittels CNY70 auszuwerden. Allerdings ist mir dies nicht genau genug, dass die schwarz-weiß Flächen eine gewissen Größe benötigen um Sicher ausgewertet zu werden. Aufgrund der einstufigen Übersetzung wäre der Winkelfehler, bei einer Montage am Getriebe zu hoch. Eine Dekoderscheibe auf die Laufräder zu montieren sieht blöd aus.

    Meine aktuelle Idee ist, eine Gabellichtschranke wie die TCST 2103 zu verwenden. Eine Scheibe mit den benötigten Schlitzen kann ich ebenfalls an der FH per Laser zuschneiden lassen. Was ich hierbei aber nicht genau abschätzen kann ist, wie schmal die Schlitze/Stege sein können um zuverlässig von der Lichtschranke ausgewertet zu werden. Sind das die im Datenblatt angegebenen 0,6mm? Bezieht sich das auf die Steg- oder Schlitzbreite oder auf beides?

    Besten Dank für eure Antworten
    Geändert von Arkon (21.10.2011 um 09:58 Uhr) Grund: Rechtschreibkorrektur, falsche Informationen korrigiert
    Alles ist möglich. Unmögliches dauert nur etwas länger!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Arkon
    ... wie schmal die Schlitze/Stege sein können ... die im Datenblatt angegebenen ...
    Was schreibt denn das Datenblatt? Ich lese dort:
    Zitat Zitat von VISHAY Datenblatt
    ... path of the shutter crossing the radiant sensitive zone ...
    ... und path klingt für mich nach Hell- und/oder Dunkelzone im Betrieb. Aus Sicherheitsgründen würde ich 1mm/1mm nehmen - entsprechend der aperture, oder, wenns doch ne höhere Auflösung sein soll, irgendwas dazwischen. Denk bitte daran, dass das hier die engste Stelle in der "radiant sensitive zone" betrifft, der Schlitz in einer Scheibe ist ja fast immer radial geschnitten.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  3. #3
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    Zitat Zitat von oberallgeier Beitrag anzeigen
    Was schreibt denn das Datenblaund path klingt für mich nach Hell- und/oder Dunkelzone im Betrieb. Aus Sicherheitsgründen würde ich 1mm/1mm nehmen - entsprechend der aperture, oder, wenns doch ne höhere Auflösung sein soll, irgendwas dazwischen. Denk bitte daran, dass das hier die engste Stelle in der "radiant sensitive zone" betrifft, der Schlitz in einer Scheibe ist ja fast immer radial geschnitten.
    So würde ich das auch interpretieren. Ich werde einfach mehrere Scheiben durch den Laser schieben und dann mal testen mit welcher sich am besten arbeiten lässt.

    Die Dekoderscheibe kann max. 30mm im Durchmesser erreichen.Bei einer Steg-Schlitz-Breite von 1mm komme ich auf rund 90 Segmente (45 Schlitze/45 Stege). Grob überschlagen würde ich damit auf eine Abweichung von +-20mm auf 1m Fahrstrecke kommen. Das sollte für ein Low-Cost-Projekt akzeptabel sein.
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  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Arkon
    ... Dekoderscheibe ... max. 30mm ... Steg-Schlitz-Breite von 1mm ... rund 90 Segmente ...
    So ungefähr - ja. Allerdings würde ich die Teilung auf ca. 0,8 mm in Fenstermitte machen, diesen Teilkreis auf R 13,3 mm legen, Fensterhöhe (Kreisringsegmente !!) 2,6 mm. Den äusseren Ring von 0,4 mm Breite stehen lassen! Das gibt eine wesentlich geringere Verletzungsgefahr für Mensch und Encoderscheibe als die nach aussen offenen Schlitze. Denk daran: die Anwender sind nicht durch die Bank feinmotorische Genies und vermutlich nicht alle perfekt in mechanischen Arbeiten. Die 2,6 mm Fensterhöhe ergibt 0,2 mm Toleranz in der Lagerung von Gabellichtschranke zu Encoderscheibe. Damit bekommst Du 42 Fenster-Schlitz-Paare. Der Cutter darf ruhig sein Programm so gestalten, dass der Anschnitt innerhalb des Fensters erfolgt, allenfalls (gegen Protest *gg*) am kleineren Radius des Fensters.

    Aber es ist DEIN Projekt.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  5. #5
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    Genau so hab ich es geplant
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  6. #6
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    Die Encoderscheiben kann man auch ganz gut mit einem Laserdrucker ausdrucken, ggf. auch auf Folie. Das ist wesentlich günstiger als per Laser schneiden. Da macht es auch nichts wenn man 2-3 Versuche braucht. So viel größer als 1 mm müssen die Flächen beim CNY70 auch nicht sein. Die Frage wäre gff. ob man mit einer Lichtschranke je Rad auskommt, oder mit 2 Lichtsschranken auch die Richtung mit detektiert und so verhindert dass sich ggf. Fehler aufsummieren. Mit einfachen Getriebemotoren wird es schon schwer, dass die Motoren so genau dem Sensorsignal folgen.

    Decoderscheiben kann man ggf. auch aus einer alten mechanischen Maus Recyceln.

  7. #7
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    Da der Laser in der FH steht kosten uns die Dekoderscheiben nur das Material. Ich lasse einfach ein paar verschiedene Versionen fertigen und teste die dann in Ruhe durch.

    Die Scheiben aus eine Maus sind zu klein und damit zu ungenau für einen guten Gradeauslauf.
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  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Arkon
    ... Die Scheiben aus eine Maus sind zu klein und damit zu ungenau für einen guten Gradeauslauf ...
    ??? Kommt sicher auf die Maus drauf an. Meine sehen aus wie im Bild - Øa = 15 mm!!

    ......
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	encD15.jpg
Hits:	39
Größe:	44,4 KB
ID:	20028



    Sorry für die blöde Bildgröße, bekomm grad kein kleineres hochgeladen.
    Ciao sagt der JoeamBerg

  9. #9
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    Ui. Ich hatte die etwas "gröber" in Erinnerung. Zu den Schreiben passen dann halt nicht die Lichtschranke die ich mir rausgesucht hatte. Man könnte beim Mäuseschlachte aber auch auf die dort verbauten zurückgreifen. Muss ich mal sehen, ob ich von Denennoch ein paar rum liegen habe. Einen Blick sind sie auf jeden Fall wert.
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  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Arkon
    ... Zu den Schreiben passen ... nicht die Lichtschranke ... beim Mäuseschlachte ... die dort verbauten ...
    Das wäre ja auch ein Ansatz für die Projektaufgabe - Recycling. Wer nutzt denn heute noch Kugelmäuse? Die Lichtschranken der Mäuse sind nur bedingt brauchbar - das sind (waren) bei mir zweiteilige Lichtschranken - sprich: LED und Phototransistor getrennt. Aber ansonsten - wie ne übliche Lichtschranke ohne Extras. Andererseits neige ich dazu, Recyling-Teile nur zu nehmen, wenn sie richtig passen. Saubere Anpassarbeit ist ziemlich aufwendig. Ich kenns von meinem gelungenen, aber wegen des mächtigen Aufwandes nicht weiterverfolgten Einbau der Ø5mm-Encoderscheibe - s=0,5mm - in dieses (klick) Motörchen. Das hatte mit einer mikroskopischen Anfräsung der Motörchen funktioniert, siehe hier , und nach Umbau der Loch-Encoderscheibe auf eine aussengeschlitzte (klick) gabs auch die richtige Signalform. ABER die Anpassungsarbeiten waren dramatisch hoch und ich wählte eine andere Lösung.

    ......

    Das Maßbändchen ist metrisch! Die Abtriebswelle ist D3mm, die Motorwelle ist 1 mm - der Encoder kommt auf die Welle der nächsten Stufe, siehe zweiten Link oben.
    Geändert von oberallgeier (16.09.2011 um 09:23 Uhr) Grund: ... Recyling-Teile nur zu nehmen ...
    Ciao sagt der JoeamBerg

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