Low-Cost Experimentträger
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
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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!!
......
Anhang 20028
Sorry für die blöde Bildgröße, bekomm grad kein kleineres hochgeladen.
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*staubwisch*
Ein paar Wochen war es ruhig hier aber das Projekt läuft weiter. Mittlerweile habe ich eine V0.1 der Hardware:
Anhang 20327Anhang 20328
Auf dem ersten Bild sieht man ein an der Front angebrachtes Servo. Die seltsam aussehende Halterung habe ich gewählt, da, wie schon erwähnt, der Roboter bei der Bestückung mit Sensoren möglichst modular sein soll. Darunter hängt, momentan noch in der Luft, ein Sharp-IR-Sensor (hab die genaue Bezeichnung grad nicht zur Hand). Im hinteren Teil sind zwei identische Platinen aufgeschraubt. Diese Platinen sind bereits an der FH vorhanden und im Eingangsposting kurz beschrieben (wenn ihr genauere Infos haben wollt einfach fragen)
Auf dem zweiten Bild sieht man die Unterseite. An der Front der angesprochene Tischtennisball und im hinteren Teil die Antriebe. Jeweil ein Bühler Getriebemotor mit 9Ncm und 64upm treiben über eine Untersetzung die Antriebsräder an. Diese sind die 70mm-Räder von Robotikhardware.de und wurden mit einem selbst gefertigten Adapter auf der 6mm Welle befestigt. Auf dieser Welle sitzt ebenfalls eine Dekoderscheibe (welche genau muss noch ermittelt werden. Habe 4 oder 5 verschiedene Rastermaße fertigen lassen) welche mit einer kleinen Schraube am Zahnrad befestigt wird. Somit ist eine direkte Verbindung zwischen Antriebsrad und Odometrie hergestellt wodurch ich keine Einflüsse wie Getriebespiel ect. beachten muss.
Was noch nicht zu sehen ist, ist die "Bedieneinheit". Über den µC-Platinen wird eine Platte befestigt, in welcher ein paar Taster und ein LCD mit 16x2 oder 20x4 Zeilen angebracht wird. Über das Menü soll sich später eine bestimmte Anwendung auswählen lassen welche dann vom Roboter ausgeführt wird. Die beiden µC sollen miteinander kommunizieren. Und hierzu betreibe ich im Moment Grundlagenforschung:
Ich habe bisher ein wenig Erfahrung mit I2C und UART gesammelt. Ich dachte daran, einen µC die Kommunikation mit der Hardware und die "Regelungen" übernehmen zu lassen. Der zweite Controller dient zur Ansteuerung des LCDs, auswerten der Tasten und übermitteln der "Befehle" (im Sinne von: Führe Aufgabe xyz aus) an den ersten µC. Mir ist dabei bewusst, dass für diese Aufgaben auch ein einzelner µC ausreichen würde aber so ist nunmal die Aufgabenstellung -_-
Welches der Protokolle ist sinnvoller für den Einsatz zwischen den beiden µC?
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Bei mir geht es im Moment leider nur langsam voran.
Wie im Fehlschlag-Thread schon erwähnt habe ich, auf Grund unglücklicher Umstände, falsche Zahnräder bestellen lassen. Ein erster Zusammenbau ist daher gescheitert. Auch war die Aussage "M3-Schraubem mit 12mm Gewinde" nicht deutlich genug. Ich habe jetzt Schrauben mit 12mm "über Alles" bekommen, welche natürlich nur mit einem halben Gewindegang die Muttern in ihren Nuten erreichen.
In der heutigen Mittagspause habe ich eine Halterung für das LCD und die Taster zur Bedienung konstruiert. Diese befinden sich im hinteren Teil über den Platinen. Die schwarzen Taster sind zur Navigation im "Menü" und zur Parametereinstellung gedacht. Grün dient der Bestätigung/Menüebene tiefer/Start und Rot ist für Abbruch/Menüebene höher/Stopp gedacht:
Anhang 20415
Zudem habe ich einen Teststand entworfen, auf dem ich die Dekoderscheiben testen will, um zu ermitteln welche Kombination am besten passt. Dazu habe ich mit spezielle Dekoderscheiben lasern lassen, welche eine zusätzliche Nase haben, welche mit einer zweiten Gabellichtschranke erfasst wird. Meine Idee ist es, den Motor mit verschiedenen Drehzahlen laufen zu lassen und dabei die Schritte/Umdrehung zu ermitteln. Die Nase dient dabei als Referenz um eine Messreihe aufnehmen zu können. Anhand dieser kann ich dann auswerten mit welchen Drehzahlen welche Dekoderscheibe zuverlässig arbeitet und kann zudem noch äußere Einflüsse wie Streulicht testen:
Anhang 20416
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Der Quadrur Enkoder ist nur nötig wenn ich die Drehrichtung bestimmen will. Diese ist jedoch bekannt und muss nicht ermittelt werden. Die Zweite Gabellichtschranke (GLS) dient hier nur zur Erfassung der äußeren Nase um einen vollständigen Umlauf zu detektieren. Ich zähle mit der "primären" GLS die einzelnen Schlitze. Sobald die Nase die "sekundäre" GLS unterbricht sollen die gezählten Schlitze "gespeichert" werden und später zur Auswertung herangezogen werden. Hier eine etwas detailliertere Ansicht:
Anhang 20432
Mit den 90° meinst du eine Ausrichtung wie auf diesem Bild?:
Anhang 20433
Ist der "IR-Strahl" der GLS eher ein | als ein ° ?
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Zitat:
Zitat von Arkon
... Ist der "IR-Strahl" der GLS eher ein | als ein ° ?
Sorry, aber irgendwann werden alle wissen, dass das Arbeiten mit Mikrocontrollern/Mikroelektronik ohne Datenblatt zu den letzten großen Abenteuern unserer Erde gehört.
Die Austrittsöffnung der Lichtschranken ist fast immer rechteckig:
......Anhang 20436
das zeigt auch das Datenblatt. Bei dieser Lichtschranke dürfte das Fenster etwa 0,5 mm breit und 2 .. 3 mm hoch sein. Wenn die Achse der Lichtschranke so wie in deinem Bild oben NICHT zum Mittelpunkt der Encoderscheibe zeigt (ich nehme mal an, die Encoderscheiben bekommen radiale Schlitze *ggg*) dann gibts erstens schlechte Durchlässigkeit weil ein grösserer Teil des Lichts abgeblendet wird, ein verschliffenes Signal und die Möglichkeit, dass durch die Nachbarschlitze ebenfalls ein Signal ausgelöst wird. Der Pfeil im Bild (ein Auszug aus dem entsprechenden Datenblatt) muss in Richtung der Mitte der Encoderscheibe zeigen und die vom Pfeil repräsentierte Bauteilachse muss mit dem Radius der Scheibe fluchten.
......Anhang 20437
Ich hoffe, dass ich jetzt verständlich war.
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Ich stehe im Moment vor einem optischen Problem. Die Aufnahme für den Tischtennisball gefällt mir optisch nicht und ist funktional auch nicht das Gelbe vom Ei:
Anhang 20561
Zum Einen gefällt mir dieser Turm nicht, der nötig ist um die Grundplatte waargerecht zu halten. Zum Anderen belegt die aktuelle Aufnahme zwei der "Erweiterungsplätze"
Hat jemand eine Idee für mich, wie den vorderen Auflagepunkt besser gestalten kann?
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Danke für die Vorschläge und Anregungen:
Bei dem vorderen Auflagepunkt bleibe ich erst einmal beim Tischtennisball. Der Turm hat im Prinzip nur seine Form verändert. aber so gefällt es mir irgendwie deutlich besser:
Anhang 20631
Zudem habe ich die Grundplatte weiteren Schlitzen ausgestattet welche um 90° gedreht zu den vorherigen liegen. Somit kann man auch Aufbauten um 90° drehen.
@Searcher: Zählt transparent als Tarnfarbe?
@Manf: Die falsche Orientierung des Sharps ist mir beim Lesen des Datenblattes (ja damit habe ich mittlerweile auch angefangen ;) ) auch aufgefallen. Wird bei der nächsten Revision überarbeitet.
Spätestens am Wochenende will ich die CAD-Daten aufbereitet haben, damit ich die Teile in die Fertigung schicken kann. Ich habe endlich ein paar Platinen zugschickt bekommen die ich noch auf Funktion testen muss. Das wird bis zum Wochenende erledigt, damit ich die ersten Routinen programmieren kann.
