Selbstfahrende Transportkiste für Höhlenforschung

Druckbare Version

06.10.2011, 21:32
dwhöhle

Selbstfahrende Transportkiste für Höhlenforschung

Hallo Forumsmiglieder

Grund für meine Anmeldung hier im Roboternetz ist ein Höhlenprojekt bei dem wir elektronische Verstärkung benötigen.
Auf www.hfc-suhl.de könnt ihr sehen womit wir uns beschäftigen. Es handelt sich um die Erforschung einer Höhle.
Nachdem wir ein flaches kabelgesteuertes Forschungsfahrzeug gebaut hatten, mussten wir feststellen, dass die verlehmte Passsage sich noch mindestens 50 m weiter in den Berg zieht. Inzwischen ist die traditionelle Grabetechnik mit Kiste und Seil wegen der Kurven nur noch mit mindestens 5 Mann machbar. Tendenz steigend.
Wir planen nun eine "selbstfahrende Kiste" zu bauen, die sich den Weg in und aus der Höhle selbst sucht um so den Abraum herauszubringen.
Nun habe ich mir gedacht, dass hier im Roboternetz evtl. Enthusiasten zu finden sind die Lust und Zeit haben bei der Steuerungsprojektierung mitzumachen.
Ich bin Maschinenbauingenieur und die Mechanik stellt kein ersnstes Problem dar. Ratlos bin ich bei der Wegführung für den Transportwagen. Schieneneinbau ist zu aufwändig. Eine optische Hinderniserkennung ist wegen des allgegenwärtigen Schlamms zu störanfällig. Ultraschall vermutlich auch.
Ideal wäre eine induktive Wegführung- also einen Sendedraht an der Decke an dem sich das Fahrzeug orientiert.
Das Fahrzeug soll links und rechts durch je einen Motor angetrieben werden und so auch enge Kurven schaffen. Da der Untergrung Fels mit etwas Schlamm und Wasser ist, käme sowohl Räder als auch Kettenantrieb in Frage. Auf den Fotos kann man ja die Größenverhältnisse und die Enge gut erkennen.
Nur wie steuert man das bzw. wie steuert sich der Wagen?
Wer hat Interesse?

Gruß Dieter
06.10.2011, 21:51
markusj

Cooles Projekt, die Induktionsleitung scheint tatsächlich die robusteste Lösung darzustellen. Sauber befestigt kann der Roboter damit ziemlich sicher dem vorgegebenen Pfad in eine Richtung folgen. Ich hätte nur Bedenken, dass der Wagen vielleicht aufgrund einer Störung den Schacht blockiert und damit den Rückweg abschneidet ...

mfG
Markus
06.10.2011, 22:05
dwhöhle

coole Kiste

schau mal auf unserer webseite www.hfc-suhl.de nach. da ist kein schacht sondern "nur" ein flacher 40 bis 50 cm hoher Gang. z.z. etwa 38 m lang, weitere 30 m sind mit dem tarakan schon erkundet. offenen Fortsetzung. Gangbreitte zwischen 60 und 120 cm.

Gruß
Dieter
06.10.2011, 22:08
dussel07

Licht an der Höhlendecke (tztz Hölle ohne ein H in der Mitte) wäre vieleicht auch eine Alternative??
(Ihr traut euch ja Sachen! - bewunder!!!)
Wenn das Wägelchen nicht zuu groß ausfällt dürfte es eigentlich kein Problem darstellen es wieder auf den rechten Weg zu bringen - ?
08.10.2011, 06:40
Tumba

Ich würde es doch mit optischen Sensoren versuchen. Wieviel Dreck/Schlamm ist denn auf der Oberseite des Fahrzeuges?

Man könnte auf der Oberseite mehrere Sharp-Abstandssensoren anbauen. Einer schaut nach oben-vorn, der nächste oben-vorn etwas nach rechts, ein anderer oben-vorn etwas nach links. Das Ziel sollte sein, dass man bei Vorwärtsfahrt immer an die Decke sieht und dahin lenkt, wo die Decke am höchsten ist. So könnte man "mehrere" (3...?) Senoren nehmen oder ein Sensor mit einem Servo schwenken. Ich denke, das kann funktionieren.

Wenn auch die Oberseite des Fahrzeuges sehr verschmutzen kann, dann muss man eben langsam vorgehen: Im Stillstand suchen die Sensoren, wo weitergefahren werden kann. Dann deckt ein Servo die Sensoren ab, man fährt 0.5..1 Meter vorwärts, hält an, legt die Sensoren wieder frei, u.s.w...

Verschmutzen bei dem Schlamm die Ketten nicht zu stark? Ich hätte es zuerst mit dicken Reifen versucht.

Gruß Tumba

PS: Ich bin vereinsmäßig als Kind durch -zig Höhlen des Harzes gekrochen...
Wenn Ihr in große Hohlräume kommt, dann kann ich hiermit weiterhelfen :-)
http://www.youtube.com/watch?v=uoCEq_XRnJs
08.10.2011, 11:25
dwhöhle

Liste der Anhänge anzeigen (Anzahl: 1)

Hallo tumba,

habe zur Veranschaulichung noch ein Video auf die webseite gelegt. http://www.hfc-suhl.de/2010-04-24_B280_Tarakan_3_cut_cut.mpg (110MB, 2 min). Optische Wegführung ist zu störanfällig.
An der Firste sind alle paar Meter Klüfte. das ganze Fahrzeug wird nach spätestens 1 min. wie ein Lehmklumpen aussehen.
Radantrib wäre denkbar- aber wir haben im hinteren Teil der Höhle eine enge,flache 90° Kurve, man bräuchte also Allrad mit Differnzial oder 4 Einzelantriebe. Er soll mit Bleibatterie/Lithiumakkus laufen .Habe auch an Kabelversorgung von draußen gedacht- wird wegen der Kurven (das Kabel zieht sich ind en Kurven in den Lehm und klebt) sehr problematisch.
Auf dem angehängten Foto sieht man unsere alte Grabekiste mit Seilzug. Die Größe passt überall problemlos.
Was mir feht ist jemand der die Steuereung baut/projektiert so dass "nur" noch die Antriebsmotoren angeschlossen werden müssen. Im Augenblick denke ich an alte Autozahnriemen(glatte Seite nach außen) als Antriebsketten. Ist kostenlos und solide. Die Fahrstrecke ist annähernd horizontal und genug Eigengewicht wird er ja haben.
ideal wäre wenn der Steuerungsprozessor über einen Leistungstransistor die Motoren direkt ansteuert und den Akku überwacht. Um die Kosten im Rahmen zu halten dachte ich evtl. Handy Lipos als Packet zu verschalten die auch vom Prozessor überwacht werden.
08.10.2011, 14:42
Vitis

hmmm ... ist ja ganz schöne Aufgabe die Ihr da vor habt, das ganze Gelumpe muss ja wasserdicht sein,
also auch Motoren, Achsen usw.
Den Draht an der Decke halte ich für weniger praktikabel, die Decke ist mal höher, mal tiefer, der Robby bräucht nen
Mast mit dem Detektor und dann müsste noch sichergestellt sein, das die Kiste auch gerade steht ... schwierig.
Draht am Boden wär da schon einfacher, aber im Schlamm auch fraglich ...
Halte eigentlich den Ansatz mit Ultraschall am sinnvollsten. Ein Sensor nach oben, einen nach vorne, je einer seitlich schräg nach vorne,
dazu Neigesensor und fertig ist die Laube. Regelungstechnisch aber schon eine Herausforderung.
08.10.2011, 14:45
Richard

Zitat:

Zitat von dwhöhle

ideal wäre wenn der Steuerungsprozessor über einen Leistungstransistor die Motoren direkt ansteuert und den Akku überwacht. Um die Kosten im Rahmen zu halten dachte ich evtl. Handy Lipos als Packet zu verschalten die auch vom Prozessor überwacht werden.

Das sollte kein wirkliches Problem sein einen Motortreiber kann man z.B. hier http://www.shop.robotikhardware.de/s...011fafcca4c70c finden, an erster Position ist auch ein möglicher Weise passender Controller. Nur dessen interner Motortreiber ist zu schwach und müsste mit einem externen (je nach Motorleistung) stärkeren ersetzt werden. Eure Idee mit einem Führungsdraht halte (ich) bei den gegebenen Verhltnissen auch für das beste, wenn dieser halbwegs ordentlich verlegt werden kann. dazu könnt ihr einmal http://www.rn-wissen.de/index.php/Be...ktionsschleife durchlesen.

Im Prinzip wird ein Signal durch den Draht gesendet und Empfangs Spulen rechts / links / über /oder unter dem Draht am Wagen befestigt empfangen dieses Signal. Eine entsprechende Elektronik regelt dann die Motore / steuert den Wagen, so das beide Spulen ein gleich starkes Signal empfangen...... Ein Beispiel in klein, die Modellautos auf der Modelleisenbahn in Hamburg, die fahren auch alle nach diesem Prinzip. :-) Allerdings ist die Regelung selber relativ aufwändig (PID Regler) wenn nicht im ZickZack gefahren werden soll.....

Gruß Richard
08.10.2011, 15:30
Tumba

Ich glaube, bei dem Projekt gibt es viele "Baustellen":

Mechanischer Antrieb: Ich dachte an Räder, weil ich das Ding gesehen habe und gut fand: http://www.youtube.com/watch?v=HUy5SpUsNlU. Oder sowas wie ein BMP 60: http://www.youtube.com/watch?v=DoIRah9ehtE.

Motorsteller: Einfach fertige Motorsteller aus dem Modellbaubereich benutzen. Die sind billig und robust. Und ein AVR kann die einfach ansteuern.

Energieversorgung: Da würde ich wirklich ein Kabel hinter mir herziehen. Wenn man höhere Spannung nimmt, kann man den Querschnitt klein halten. Und ich würde das Kabel im Fahrzeug von einer Trommel abrollen. So klemmt es nicht an den Ecken in der Kurve. Wenn man zurückfährt, kann man das Kabel wieder elektrisch aufwickeln. Das ergibt auch mehr Sicherheit (Seilwinde).

Sensoren: Ich glaube echt, dass das schwirig ist. Vielleicht sollte man das doch videobasiert von aussen machen...

Gruß Tumba
08.10.2011, 16:28
radbruch

Hallo

Spannendes Projekt. Schon beim Betrachen der Bilder bekomme ich Platzangst.

Zitat:

Im Prinzip wird ein Signal durch den Draht gesendet und Empfangs Spulen rechts / links / über /oder unter dem Draht am Wagen befestigt empfangen dieses Signal. Eine entsprechende Elektronik regelt dann die Motore / steuert den Wagen, so das beide Spulen ein gleich starkes Signal empfangen

Das halte ich auch für den erfolgversprechendsten Ansatz. Vielleicht könnte man das Signalgeberkabel zusätzlich als Versorgungsleitung für die Ladestation im Schacht verwenden.

Als Antrieb würde ich Vierrad mit einzeln angeriebenen Rädern favorisieren. Ein möglicher Ansatz:

Bild hier
(Aus https://www.roboternetz.de/community...nderground-ROV)

Viel Erfolg.

Gruß

mic
08.10.2011, 16:51
dwhöhle

Liste der Anhänge anzeigen (Anzahl: 2)

Controller

danke erstmal für die ratschläge, der artikel induktionsschleife ist ja recht aussagekräftig. nur - klappt die wegführung auch bei einem leiterabstand von ca. 20 cm? zick-zack sollte er natürlich auch nicht fahren. was kann man da machen?
habe mir das babyoranutan controllermodul angeschaut, das scheint ja das richtige zu sein. reicht das ? und wer kann das programmieren? wie gesagt die mechanik kann ich.
im anhang der tarakan 2 mit neuem stabilerem fahrgestell. beim alten waren die motoren so stark, das sich alles nach und nach verzogen hat. jeder motor (rh-158-12-250) hat 1 Nm, fahrgeschwindigkeit ca. 10 m / min.
die selbstfahrkiste sollte so ähnlich laufen, macht etwa je 1A Fahrstrom, beladen wirds dann sicher so 2-3 A pro motor, zuladung gedacht etwa 20 kg.
das foto soll nur eine vorstellung geben, keine metallketten dafür zahnriemen, die vorderen 10 cm gekapselt für die steuerung, evtl. hinten dasselbe für den antriebsakku, alles etwa 15 -20 cm höher,länger und breiter.
was ich nun brauche ist erfahrung- selbst sammeln ist kostspielig(habe ich beim tarakanbau gelernt).
1. lässt sich mit dem babyorangutan die induktionsteuerung machen?
2. wie exakt hält er dan die spur? besser als 10 cm wäre ausreichend - das ist eigentlich das wichtigste!!!
3.kann das board die beiden rh158 steuern? bin mir noch nicht sicher ob diese motoren genug kraft haben
4. klappt das mit der kettensteuerung in kurven- also eine vorwärts eine rückwärts?
5. im havariefall z.b. ausfall der induktionschleife sollte er stehen bleiben- geht das?
6. wenn er am endpunkt ist, sollte er mit einem einfachen hebel in gegenrichtung zu schicken sein
7. lässt er sich eventuell auf den einfachen abschnitten - geraden schneller fahren?
08.10.2011, 18:30
Besserwessi

Mit einer Induktionschleife kann man schon recht exakt fahren, ggf. auch auf ein paar mm genau. Ein Problem könnte dabei der variable Abstand sein, und man braucht dann mehrere Sensoren an der Unterseite, bzw. vorne. Es kommt auch darauf an wie die Leitungen für die Schleife liegen, also wie konstant der Abstand ist. Aufwendig ist die Steuerung für den µC eigentlich nicht - es geht ja auch relativ langsam.

Wie gut die Kettensteuerung klappt müsste man am tarakan ja eigentlich schon sehen. Mit einer Regelung für den Weg wird es gehen, rein über Odometrie wohl eher nicht. Stehen bleiben bei Ausfall der Induktionschleife geht: Fahren halt nur wenn ein Signal kommt. Je nachdem wie die Schleife liegt, besteht dann aber die Gefahr das es tote Punkte gibt wo man einen unabsichtlichen Stopp bekommt.

Das Umschalten am Ende kann man sicher irgendwie machen, ggf. per Hebel oder per Magnet - das ist eines der kleinsten Probleme.

Die Geschwindigkeit wird vermutlich eher durch die Motoren/ Reibung begrenzt - nicht so sehr durch kurven oder ähnliches. Man könnte ggf. etwas schneller fahren wenn es leicht geht. Vorzugeben wo es schneller sein soll, ist nicht so einfach, weil der Wagen eigentlich nicht weiss wo er ist.
08.10.2011, 19:47
Richard

Außer 3.) sollte das Board alles können für dei Motore wird der vorhandene Treiber zu schwach sein, aber einen stärkeren damit ansteuern ist kein Problem.
Der Schleifen Abstand sollte nicht (wirklich) das Problem sein, Ihr agiert ja überwiegend in Elektrisch "sauberer" Umgebung ohne Netzbrumm u.s.w.. :-) Mit (nicht Wirklich) meine ich jetzt das es sicher Testläufe gebwne werden muss. In Industrie Hallen oder auch in den Hamburger Modellbahn Projeckt kann man sehen das solche Fahrzeuge SEHR sauber zu lenken sind, das bedarf aber auch eine ausgeklügelte Regeltechnik. In eurem Fall beladen / leer besonders da die Steuerung Last abhängig reagieren wird. Das ist aber für einen erfahrenen Programmierer nicht wirklich ein Problem.

Euer Problem (hier und auch in allen anderen Foren ) jeder hilft gerne bei Problemstellungen, aber nur sehr wenige haben die Zeit neben ihren eigenen Projekten noch etwas Anderes zu bearbeiten UND keiner will / kann sich mit möglichen "Garantie" Ansprüchen herumschlagen wenn es zu Schadessfällen kommt! Selber darf man beinahe alles herstellen, veräußert man aber etwas braucht man dazu eine allgemeine Betriebserlaubnis GS Zeichen ..BlaBlaBla. :-( Das gilt jetzt allerdings für Komplete Hart + Software Lösungen in wie weit sich das auf reine Software übertragen lässt? Sllte / muss aber Bedacht werden. Ich bin (war) ein kühner nicht tollküner Moped Fahrer, Fieger und auh sonst nicht ganz frisch" aber in so einenLock bekommt mich keiner. :-) Obwohl, als sehr junger Schüler war ich im Salzbergwerk auch unter tage, wie tief? Der Fahrstuhl war einziemlich klappriger Fuß Paternoster sehr aufregend. :-)

Gruß Richard
09.10.2011, 14:17
GeoBot

Liste der Anhänge anzeigen (Anzahl: 1)

Hallo zusammen

Ein elektrisch betriebenes Förderfahrzeug, habe ich auch schon mal in Erwägung gezogen
und dann für meinen Fall http://forum.untertage.com/viewtopic.php?p=74595#p74595
aber ganz schnell wieder verworfen, nachdem ich ein bischen gerechnet hatte.

Aber jede Baustelle verlangt hier nach ihrer spezifischen Lösung.

Die "Grubenlock" auf folgender Seite http://www.unbekannter-bergbau.de/in...Zschorlau.html
ist der einzige mir bekannte Eigenbau mit Accu in dieser Richtung.

Die Leistungsaufnahme explodiert mit der Steigung und damit das Gewicht der Batterien.
Deshalb sollte man die maximale Steigung messen! Unter Tage ist mit Augenschein nichts
zu holen, da es keine geraden Bezugsflächen gibt.

Dazu habe ich mal zwei OO-Dokumente im Zip-File angehängt. Leider ist die Skizze dazu verschütt
gegangen.

Schon mal Streckenlänge, Streckenquerschnitt und die gewünschte Fortriebsleistung pro
Schicht, ins Verhältniss mit der durchschnittlich benötigeten Antriebleisung gesetzt und
mit der zu speichernden Energie verglichen? :)

Nicht dass der Accu nach der dritten Tour den Geist aufgibt. Oder die 50m im Dreischichtbetrieb
erst 2050 erreicht werden. ;)

Nach dem ich das Video gesehen habe, folgende Frage. Ist dies der Querschnitt nach oder vor
dem Freiräumen? Wie lange hält der Fördernde vor Ort durch bis er abgewechset werden muss?

Ich sehe ein, dass es hier mit Einbauten (Schienen) etwas schwierig wird. Vielleicht eine
Führungsspur für einen Laufnagel in die Sole fräsen ;) :)

Vielleicht könnte man die Lenkung vom Antrieb entkoppen?
Den Antrieb über Zugseil realisieren und die Lenkung autonom und über Batterie gespeist.

Wie man mit einem Zugseil auch um Kurven kommt, kann man in dem auf dieser Seite verlinkten
Video gut sehen. http://www.jeskynar.cz/technicka-sek...ek-arnika-cave Die Förderstrecke ist
im Plan eingezeichnet. Genial einfach mit Eisenstangen und Führungsscheiben. Misst - Leider
kann man es im Moment nicht abrufen. Vielleicht kannst du es ja in Höhlenforscherkreisen noch
bekommen. Mal schauen ob ich eine tonlose Variante im Netz finde.

Grüße und Glück Auf

GeoBot
10.10.2011, 17:14
dwhöhle

Danke!
Außer 3.) sollte das Board alles können für dei Motore wird der vorhandene Treiber zu schwach sein, aber einen stärkeren damit ansteuern ist kein Problem.

1. Frage- könnte also das babyorangutan kaufen- nun werden die verschiedenen Boards irgendwie programmiert(Programm am PC schreiben und dann einlesen). Mit welchem geht das am einfachsten? Ein Freund hat mir gerade gesagt, dass er BASIC kann. Eine 2. Frage: Da das Programm garantiert nicht sofort funktioniert, wäre eine Loggerfunktion (genug Speicher am Board) sicher hilfreich. Kannst Du ein Steuerungsboard vorschlagen?
Sender und Empfänger kann man sicher auf Lochraster bauen oder ist ein Platinenservice besser?
Habe bei den Roborasenmähern gelesen, dass es auch einen Fahrdraht gibt. Wäre das nicht die einfachere Variante?
Noch ganz wichtig: wenn wir eine Fahrdraht auf der Sohle legen, wird der teilweise 15cm tief im Wasser liegen. Geht das und wenn ja bis zu welcher Frequenz?
Da der Grundriss der Höhle gleich bleibt, könnte man bei Kettenantrieb evtl. mit einer festen Wegprogrammierung und ein paar Fixpunkten(Funkboje,Magnet o.ä.) den Wagen programmieren? Eventuell in den Kurven Markierungen setzen?
Der Sinn des Vorhabens ist ein solides zuverlässiges Fahrzeug- dumm und stark ist unter Tage immer gut.

Der Schleifen Abstand sollte nicht (wirklich) das Problem sein, Ihr agiert ja überwiegend in Elektrisch "sauberer" Umgebung ohne Netzbrumm u.s.w.. Mit (nicht Wirklich) meine ich jetzt das es sicher Testläufe gebwne werden muss. In Industrie Hallen oder auch in den Hamburger Modellbahn Projeckt kann man sehen das solche Fahrzeuge SEHR sauber zu lenken sind, das bedarf aber auch eine ausgeklügelte Regeltechnik.
In eurem Fall beladen / leer besonders da die Steuerung Last abhängig reagieren wird. Das ist aber für einen erfahrenen Programmierer nicht wirklich ein Problem.
Warum wird die Steuerung lastabhängig reagieren?

Euer Problem (hier und auch in allen anderen Foren ) jeder hilft gerne bei Problemstellungen, aber nur sehr wenige haben die Zeit neben ihren eigenen Projekten noch etwas Anderes zu bearbeiten UND keiner will / kann sich mit möglichen "Garantie" Ansprüchen herumschlagen wenn es zu Schadessfällen kommt! Selber darf man beinahe alles herstellen, veräußert man aber etwas braucht man dazu eine allgemeine Betriebserlaubnis GS Zeichen ..BlaBlaBla. Das gilt jetzt allerdings für Komplete Hart + Software Lösungen in wie weit sich das auf reine Software übertragen lässt? Sllte / muss aber Bedacht werden.

Falls das Deine Hemmschwelle zum Helfen senkt: Garantie oder GS oder ähnliches ist mir Wurst. Außerdem ist es in meinen Augen unanständig wenn sich Menschen helfen lassen und dann reklamieren.

Ich bin (war) ein kühner nicht tollküner Moped Fahrer, Fieger und auh sonst nicht ganz frisch" aber in so einenLock bekommt mich keiner. Obwohl, als sehr junger Schüler war ich im Salzbergwerk auch unter tage, wie tief? Der Fahrstuhl war einziemlich klappriger Fuß Paternoster sehr aufregend.

Gruß Richard

Als Dank/Lohn für wirksame Hilfe (insbesondere Programmierung) kann ich eine richtige Höhlenforschertour in einer thüringer Höhle anbieten. Natürlich gehen auch Befahrungen in anderen Bundesländern (Harz, Sauerland oder Baden-Würtemberg)- bin seit 30 Jahren Höfo- also "Urgestein".
10.10.2011, 19:00
Richard

[QUOTE=dwhöhle;527509]
1. Frage- könnte also das babyorangutan kaufen- nun werden die verschiedenen Boards irgendwie programmiert(Programm am PC schreiben und dann einlesen). Mit welchem geht das am einfachsten? Ein Freund hat mir gerade gesagt, dass er BASIC kann. Eine 2. Frage: Da das Programm garantiert nicht sofort funktioniert, wäre eine Loggerfunktion (genug Speicher am Board) sicher hilfreich. Kannst Du ein Steuerungsboard vorschlagen?

Zitat:

Wenn er Basic kann, ist Bascom die erste Wahl die Demo Version sollte für eure Zwecke reichen. Damit kann man 4k Code erstellen, Bascom hat eine verständliche gute Hilfe, für jeden Befehl / Anwendung Beispiel Code mit dessen man sich ein ganzes Programm "zusammen Kopieren" kann. :-)

Sender und Empfänger kann man sicher auf Lochraster bauen oder ist ein Platinenservice besser?
Habe bei den Roborasenmähern gelesen, dass es auch einen Fahrdraht gibt. Wäre das nicht die einfachere Variante?

Zitat:

Der Fahrdraht ist die "Schleife" . :-) Bleibt also gleich.

Noch ganz wichtig: wenn wir eine Fahrdraht auf der Sohle legen, wird der teilweise 15cm tief im Wasser liegen. Geht das und wenn ja bis zu welcher Frequenz?

Zitat:

Das könnte ein Problem werden, aber die Rasenmäher Freunde buddeln ihren Führungsrungs Draht auch ein. Allerdings ist Wasser für Funkwellen nicht besonders "Durchlässig" aber eure Frequenz dürfte ehr eher im Langwellen Bereich liegen und das sollte wieder gehen? (ich) würde es einfach als erstes testen, ehe viel Geld "verbrannt" wird.

Gruß Richard