Quadraturencoder mit Gabellichtschranken und Zahnrad

[mausi_mick]

Mit Untersetzung (Raddurchmesser 46mm) macht der Roboter pro Motorumdrehung ca 40 mm, mit den 48 Encoderzähnen komm ich wohl auf eine Schrittweite/Positionsgenauigkeit von unter 1mm, das dürfte wohl für einen Saugroboter reichen !
Ab und an muss er sich dann mit einem VL53L0X oder besser VL53L1X erkundigen, wo er sich genau befindet .


Jetzt muss ich aber mal was zu dem geplanten Saugroboter sagen:

- nur für glatte Böden ausgelegt
- nur Sauger, ohne Bürsten (bis auf denen in den Motoren ! )
- relativ klein, angestrebter Duchmesser unter 20 cm / Höhe ca 10 cm
- Betrieb mit nur einer ? 18650 Zelle (10 Wh)
- Betriebsdauer ca 1h
- extrem leise
- gezielte Reinigung durch Abarbeiten nach Raumkoordinaten

Ich werde daher ein 3/4 rädriges Fahrzeug bauen mit zwei angetriebenen Rädern links und rechts und einem Hilfsrad hinten.
Auf das vordere Stützrad verzichte ich, da das Fahrzeug eine leichte Neigung nach hinten hat (z.T. durch den Akku).
Die drei Räder sind auf einem gedachten Kreis angeordnet, daher kann das Fahrzeug (wie ein Panzer) um seine Achse drehen.
Störend ist dabei das hintere Rad, wenn es nicht als Kugel/Omniwheel ausgelegt ist. Ich löse es aber dadurch, dass ich bei Kurvenfahrt
ein Zusatzrad mit einem Servo absenke. Das funktioniert gut, und das/der Servo zieht eigentlich nur bei den kurzen auf/ab Bewegungen Strom.
Es reicht bei dem kleinen Fahrzeuggewicht ein Mini-Servo, das ich aus der 5V Verorgung für den Microprozessor beziehe.

Ich verwende einen NANO-Clone, den ich aber mit 3.6V betreibe (da läuft er noch sicher mit 16 MHz).
Das spart mir dann die Pegelumsetzer für die Peripherie (z.B. Display).
Neben den 2 Antriebsmotoren (12V) und dem Servo kommt als Hauptverbraucher der Lüfter hinzu (Radiallüfter ca 75x75mm mit 12V, <6 W).
Zur Orientierung hat der Prozessor die Karte der Wohnung abgespeichert, orientiert/korrigiert sich aber auch mit Hilfe des Lasers (VL53L0X < 2m, VLX53L1X (< 4m, mit Entwickl. Kit noch etwas teuer)). Er schaut nur nach vorne, aber durch Rotation des Fahzeugs kann er sich auch ein Rundum"Bild" verschaffen.

Zum Speichern der Koordinaten brauche ich wohl zusätzlichen Speicher, vielleicht eine SD-Karte (ist im Diplay integriert siehe unten).

Als Testhilfe werde ich wohl auch noch ein SPI-Display (ILI9341) einbauen und eventuell eine Fernbedienung über nRF24L oder Bluetooth.



Die Fahr-Genaigkeit des Antriebs hab ich bei einem anderen Fahrzeug bereits getestet (mit Namiki-Getriebemotoren), sie liegt mit den dort verwandten integriertem Encoder unter 1 %, auch die Dreheigenschaften (90° links/rechts) funktionieren gut.


Probleme sehe ich noch bei der SW: wenn beim Abarbeiten des Plans Probleme auftreten (nicht Immobilien wie Stühle, Tiere ) ?
Aber da scheinen auch die kaufbaren? Roboter noch Entwicklungsbedarf zu haben !!

Die Materialkosten sehen momentan grob so aus:

- Radial-Lüfter (ebm ca 35€, andere ca 10-15€)
- Akku 18650( 4€, mit Protection ca 14€)
- Akku-Lader (1A 1€)
- Step-Up (4€: 2xMT3608 für Motoren und Microprozessor/peripherie, 1 x LM29xx für Lüfter)
- Prozessor (2-4€)
- Display (10-15€)
- Motoren (2x3€), Servo (1,50€)
- Encoder (1-2€)
- Fernsteuerung(empfänger) (ca 2-7€)
- Sensoren (VL53L0x) (ca 6€)

Da lieg ich dann unter 100 €, fehlen nur noch die mechan. Teile
(Bleche, Räder, Wellen, Kleinteile unter 10-20 €)
und der Arbeitslohn !