Morgen zusammen

Mein Traumprojekt ist ein Fahrzeug, das sich eigenständig bewegen kann. An meinem ersten Projekt habe ich wegen Platzmangel im Gehäuse und Konstruktionsfehlern an der Elektronik die Lust verloren, also fange ich nochmal von vorne an. Nachdem ich von alldem keine Ahnung habe, wird es wohl etwas länger dauern, aber gut Ding will weile haben heißt es doch. Dieser Herausforderung möchte ich mich gerne stellen.

Die Idee ist simpel: Ein Bodenfahrzeug, das sich je nach Vorgabe völlig eigenständig (autonom) durch das Gelände bewegen kann, das aber auch per Fernsteuerung oder vorgegebener Strecke fahren kann. Irgendwann, was ja das Nonplusultra wäre, wäre es schön wenn es auch alleine den Weg zu vorgegebenen GPS-Koordinaten finden würde. Die größten Schwierigkeiten werden die Konstruktion der Schaltkreise und ggf. eigener Platinen, die Vernetzung und insbesondere die Programmierung sein. Aber auch das Tetris mit den Bauteilen im Gehäuse wird sicher interessant. Kurzum wird also alles recht holprig.

Hauptaugenmerk soll dabei bei der Selbsterhaltung liegen. So soll der Robi z.B. merken, wenn es irgendwo plötzlich tief runter geht (z.B. Treppe) oder er in Begriff ist, in einen Tümpel zu fahren. Oder aber er soll erkennen, wenn die Akkuleistung für die vorgegebene Strecke nicht mehr ausreicht und stattdessen nach Hause zurückkehren. Außerdem sollte er sich möglichst vor der Überhitzung abschalten können und auch so konstruiert sein, dass er sich nicht durch Schaltungen und Fehlerströme selbst brutzelt. Auch sollte vermieden werden, dass er einfach "verschwindet", also unkontrolliert durch die Gegend bis ins Nirvana saust, oder aufgrund unzureichender Programmierung irgendwo an unbekannter Stelle stecken bleibt. Er sollte sich selbst so weit überwachen können, dass er Fehler erkennt, wie z.B. Bewegungsunfähigkeit durch Steckenbleiben oder Überrollen, oder durch Hardware-Defekt oder widersprüchliche Sensor-Daten.

Er soll Umgebungs- und Betriebsdaten vollständig erfassen und protokollieren können. Das können Dinge wie Wegstrecke, Stromverbrauch, Schaltvorgänge, oder aufgetretene Fehler sein. Doch all das zu seiner Zeit. Für den Anfang möchte ich einen Schaltkreis entwerfen, anhand dessen er sich selbst bewegen kann nach festen Vorgaben (z.B. fahre 30sec, fahre 10m weit). Danach soll er allmählich die Eigenständigkeit erlernen und dann die Fernsteuerung.

Wichtig ist auch die Geländegängigkeit. Demnach muss es also ein bewegliches Allradfahrwerk werden. Hierbei bin ich mir nicht sicher, ob es ein spezielles Roboter-Fahrwerk oder ein RC-Fahrzeug werden soll. Allrad-RCs treiben die Vorderachse nämlich idR über eine Welle an. Das bedeutet mechanische Teile, diese müssen regelmäßig gereinigt und gefettet werden und verschleißen überdies mit der Lebensdauer, was mir wenig zusagt. Ein Eigenbau steht allerdings vorerst auch außer Frage. Eine entsprechende Größe sollte er auch haben (mein Erster war VIEL zu klein), damit Akkus und Platinen auch bequem Platz finden. Das Gewicht ist mir dabei fürs erste relativ egal, auch wenn es eigentlich ein bedeutsamer Faktor wäre. Wichtig ist aber ein möglichst tief gelegener Schwerpunkt, damit er bei starken Steigungen nicht umkippen kann. Auch dies sollte er rechtzeitig erkennen und möglichst darauf reagieren. Geländegängig heißt dabei auch, dass er nicht unnötig verschmutzen oder gar von innen nass werden kann.

Fragen, die ich im Verlauf noch klären muss:
  • Welches Gehäuse ist am besten?
  • Welche Sensoren und Platinen werden benötigt?
  • Wie viele Akkus werden benötigt bzw. auf welche Spannung muss das System ausgelegt werden (abhängig vom Gehäuse)?
  • Wie baut man stabile, sichere Schaltkreise?
  • Wie berechnet man wichtige Kenndaten (z.B. Kapazität, Stromstärke, Akkulaufzeit, etc.)?
  • Wie erstellt man funktionierende Schaltkreise aus Zusammenspielen zwischen logischen ICs, Controllern, Registern, etc.?
  • Wie dichte ich das Gehäuse ab, ohne dabei Stauwärme bis zur Überhitzung im Inneren zu provozieren?
  • Programmierung
  • Reicht eine reine Arduino-Steuerung aus, oder soll Arduino (vor allem für später interessant) Befehle vom Raspberry Pi entgegennehmen und stur verarbeiten? Sind ggf. mehrere Arduinos notwendig?
  • Im Falle mehrerer Boards, wie werden diese am intelligentesten vernetzt? Ist ggf. ein Bus-System notwendig?
  • Welche Mikrochips müssen verbaut werden und wie sind diese zu dimensionieren?


Notwendige Hardware, die im Verlauf konstruiert und gebaut werden muss:
  • Motor-Treiber / H-Brücke
  • Lade-Controller für Akkus
  • Ggf. passives, wenn notwendig aktives Kühlsystem
  • Strommesseinrichtung
  • Intelligentes Spannungsmodul zum Abschalten nicht benötigter / defekter Hardware
  • Beleuchtungseinrichtung
  • Ggf. Netzwerkmodul


Ich bin sehr gespannt, was letztendlich dabei rauskommt. Ich bin zwar blutiger Anfänger, habe nur wenig Kleingeld für Kleinteile, komme auch nicht allzu oft dazu, aber dafür macht es mir irre Spaß, mich mit Elektronik zu befassen. Ich werde richtig zum Kind, wenn man dem Arduino sagt was er zu tun hat und er das dann völlig automatisch machen kann. Als planloses Spielkind wird das sicher nicht einfach. Mit Elektro kenne ich mich zwar aus, aber Schaltkreise, Prozessoren und ICs, das übersteigt meine Kenntnisse.
Mit ein Grund, warum ich mich hier angemeldet habe. Da werden bestimmt noch dutzende dumme Fragen aufkommen Insgesamt bin ich aber guter Dinge! Wenn ich einmal drin bin, hole ich mir wahrscheinlich vorwiegend Vorschläge und Inspirationen ein. Vielleicht kann ich ja irgendwann sogar selber Tipps geben? Mal sehen. Bisher ist alles nur eine Idee auf dem Papier, aber es wird, ganz langsam und allmählich. Diesmal werde ich sorgfältiger arbeiten als beim letzten Mal, damit Schritt für Schritt etwas Brauchbares daraus wird.

Grüße,
Don