Schneller Line Follower

[Besserwessi]

Das Gewicht sollte schon auch unten sein. Es ist halt ein Kompromiss zu finden das man mit dem Gewicht möglichst nach unten und zu Mitte kommt, aber eine absolute Bedingung ist das nicht nur hat ein Ziel. Schon wenn der Schwerpunkt nicht höher liegt als etwa die halbe Spurbreite ist ein Umkippen praktisch ausgeschlossen. Der Schwerste Teil werden auch eher die Akkus werden, oder ggf. auch etwas zusätzliches Gewicht zum trimmen. Eine etwas längere Achse nach außen wäre ja nicht das große Hindernis und leichte und schmale Reifen schließen sich auch nicht aus.

Für Kurven mit 7,5cm Radius und ein maximale Beschleunigung von etwa 5 m/s² kommt man auf eine maximale Geschwindigkeit von nur etwa 1 m/s. So wirklich schnell darf man da gar nicht werden, aber man hat halt nur etwa 0,2 s zu anhalten bzw. zum drehen. Die Anforderungen beim Drehen sind aber nicht ohne und für einen großen Bot ggf. schon zu viel. Es ist übrigens gut möglich das der optimale Bot für den Kurs nicht die volle maximale Größe ausnutzt, sondern etwas kleiner ist, bzw. nach vorne nur dünne Ausleger für die Sensoren und Abstützung hat. Ein kleiner Bot kann sich einfach schneller drehen.

Nur so grob als mein Vorschlag würde ich eher so 20 cm breite 25 cm Länge und einen Schwerpunkt in vielleicht 2-4 cm über dem Boden einplanen. Die eher kleinen Räder halt links und rechts,etwas nach hinten von der Mitte und 2 Abstützungen vorne und hinten (je eine zum Beschleunigen und bremsen). Als maximale Geschwindigkeit halt vielleicht 1-2 m/s und genug Leistung das fast (so geregelt) die Räder durchdrehen können. So super stark müssen die Motoren dazu nicht mal sein: für vielleicht 1 kg Gewicht reichen knapp 10 N an Vorschub oder 1-2 W an Leistung im Prinzip aus. Da kommt man also auch ohne Hightech dicht an das Optimum ran, und kann ggf. auch noch zusätzliche Gewichte verteilen, also z.B. eine Grundplatte aus Stahl oder Messing.

[GoZu]

Weiß jemand, ob es so Programme gibt, mit denen man mit verschiedenen Gewichte-Einstellungen Kurven testen kann. (bei so Kriminalsendungen gabs immer mal wieder solche Programm, ja klar, im Fernsehen... Aber sowas sollte doch gar nicht "so schwer" zu programmieren sein?. Also so ein Programm, wo man 2 Räder bei einer Gewissen position setzen kann, dann die Reibung der Räder einstellen kann und dann Gewichte auf dem Gehäuse verteilen kann und sich dann anschauen kann, wie das Auto die Kurve nimmt.... sowas sollte doch gar nicht allzuschwer zu programmieren sein. (weicht dann aber natürlich ein wenig von der Realität ab, aber zum Testen wäre das schon sehr nett).

Bezüglich Skizze habe ich derzeit noch keine Ideen, der Wettbewerb ist ja erst in 9 Monaten, ich möchte alle Komponenten mal einzeln testen und erst später zusammensetzen, damit ich alles mal optimieren kann.

[HeXPloreR]

Ich habe noch eine Tipp für die programmierung - sieht man schön am Pololu 3pi - dort wurde es natürlich nicht gemacht : Und zwar wenn mehrere Runden gefahren werden, könnte man vielleicht die Geraden ab etwa dem zweiten Lauf herausfiltern und beim eintritt in die Gerade schneller Beschleunigen und vor dem Austritt wieder Geschwindigkeit reduzieren.

[Besserwessi]

Wenn man nachher den Bot steuern will, kommt man um die Formeln zur Fahrphysik nicht so einfach herum. Das ist eigentlich relativ elementare Physik, so etwa 10 Klasse (nicht mehr als Newton oder Keppler schon konnten). Das Programm kann man sich dann selber schreiben, bzw. die Kurven mit so etwas wie Gnuplot ausdrucken um zu sehen wo man ans Limit kommt. Später sollte der Bot das Limit berechnen und entsprechend dosiert Gas geben und Bremsen Die etwas übertriebene Variante wäre dann so etwas wie ABS und Antischlupfregelung - das wird dann aber ggf. schon etwas aufwendiger zu programmieren. Bei konstantem Untergrund reicht aber wohl auch das berechnen aus der Bahn die man fährt. Parameter wie die Haftung am tatsächlichen Boden muss man dann ggf. vor Ort anpassen.

In erste Näherung sollte es reichen die Bewegung des Schwerpunktes und die Rotation um die Vertikale Achse zu betrachten. Zum verfeinern kommen dann ggf. noch die Kräfte auf die Rutscher gegen Kippen vorne und hinten dazu und dann als nicht mehr ganz so einfaches extra der Drehimplus der Motoren selber. Da macht es dann ggf. schon einen Unterschied ob das Getriebe die Drehrichtung invertiert oder nicht - von der Anschauung her wäre es wohl besser wenn der Motor entgegen dem Rad dreht, also lieber eine 3 oder 5-stufige als eine 2 oder 4 Stufige Untersetzung.

[GoZu]

Wenn ich mich richtig erinnere, dann fährt man doch die Strecken 3 mal und nimmt die schnellste Zeit von den 3 Versuchen. Könnte man dann nciht das erste Mal die Strecke langsam abfahren, die kurven Usw. genau ausmessen und dann alles abspeichern. Dann berechnet man die "optimale Fahrt" und fährt nur noch nach dem Plan bzw. nimmt nur noch die Sensoren für die "Feinjustierung" z.b. wenn man leicht schräg fährt.
Bzw. ich hätte auch noch die Webcam genommen um Kurven frühzeitig zu erkennen und daruaf zu reagieren.

Ist eigentlich der Abstand von 2 CNY70 Sensoren bei solchen Rennen "tragisch"? Sonst könnte man ja auch zwei Reihen einbauen und die hintere Reihe um 180° gedrehte CNY70. Also so, dass die LEDs dort sind, wo bei der ersten Reihe die Empfänger sind and vice versa. Oder bringt einem das so "nicht viel mehr"? (also damit ich genau erkenne wo die Linie Endet)

edit: Hm bezüglich der ganzen Mechanik, weiß jemand obs dazu ein gutes Buch gibt (was nicht zu sehr Theorielastig ist sondern mit eher Praxisbeispielen und locker geschrieben. Ich lese sowas viel Lieber in einem Buch anstatt es mir im Internet rauszusuchen)

[HeXPloreR]

Also ich weiß nicht wie oft man diese Strecke fährt.

...
Bzw. ich hätte auch noch die Webcam genommen um Kurven frühzeitig zu erkennen und daruaf zu reagieren.

Ich würde ja erstmal anfangen etwas zusammen zu bauen, dann kann man sehen ob es besser geht oder noch ne Webcam drauf passt.

Also das mit den gedrehten CNY70 versteh ich jetzt nicht. Du hast doch eine Linie, wenn diese Linie von einem (zb links) Sensor der vorderen zweien "erkannt" wird dreht er dahin...solange bis wieder alles gut ist. Nur weil ich jetzt schreibe "der vorderen Sensoren" bedeutet es nicht das auch Hintere gibt, es soll eher bedeuten/verdeutlichen das diese Sensoren vielleicht vorne angebracht werden sollten. Hattest Du das nicht auch schon mal gefragt ... wenns Dir gefällt, baue es so ein. Aber frag bitte bitte nicht ständig nach ob nun was bringt. Wurde dies nicht beantwortet?

[GoZu]

Nein hab hab was anderes bei der zweiten (jetztigen) Frage gemeint. Und zwar ist ja das Teil CNY70 ziemlich groß bzw. breit. Um jetzt dünne Linien ebenfalls zu erkennen (bzw. den Rand einer Linie genauer) wäre meine Idee, 2 Reihen hintereinander anzubringen aber eben verschoben. z.b.
C1 C2 C3
C4 C5 C6
(edit: Geht leider nicht, denkt euch vor dem C4 eine Leertaste dazu, das Forum löscht sowas automatisch)

Und ich fahre jetzt leicht mit einem Winkel zuweit nach links.
Betrachtung ohne der 2ten Reihe (C4-C6):
D.h. C2 & C3 zeigt an, dass darunter eine schwarze Linie ist (aber sie ist nur teilweise unter C3 und teilweise unter C2) Dabei wird es immer weniger unter C2 und immer mehr unter C3. D.h. ich sehe es sehr "spät", dass mein Roboter leicht von der Spur abkommt. Wenn ich jetzt aber noch eine zweite Reihe mit verschobenen Sensoren habe, habe ich im Prinzip eine bessere Auflösung. Weil Dann wäre trotzdem bei C2 und C3 Spannung vorhanden, aber nur bei C5 und nicht bei C6 (nur jetzt mal als Beispiel). Dadurch bekomme ich eine Bessere Auflösung von der Fahrstrecke (was mir beim optimieren des Fahrweges helfen könnte).
Und meine Frage war jetzt, ob man aus Erfahrung sagen kann, ob sowas "zu viel Aufwand ist da man dadurch fast keinen Gewinn bekommt".

[Besserwessi]

So weit ich das gelesen habe sind die Linien im Wettbewerb recht dick, da braucht man keine Sensoren mit super hoher Auflösung. Die CNY70 detektieren auch einen Bereich ziemlich in der Mitte des Sensors, je nach Abstand etwa 1-5 mm bereit. Vor allem mit etwas mehr Abstand (und der sollte nicht zu sehr variieren) kann der Sensor die ganze Breite auswerten, zumindest wenn man es analog macht. Wenn man als digitale Auswertung etwas mehr Auflösung haben will, wären 2 Reihen hintereinander sicher OK. Man könnte sich ggf. überlegen statt der CNY70 getrennte LEDs und Fototransitoren zu nehmen: wenn man immer abwechseln LED und Empfänger hat, ließe sich durch umschalten der LEDs auf je die Hälfte auch noch jede LED mit 2 Emfängern nutzen, gemultiplext mit einem kleinen Zeitversatz von vielleicht 1 ms oder so. In der 1 ms bewegt sich der Bot um vielleicht 1 mm - das sollte zu vernachlässigen sein. Also etwa 7 LEDs und 6 Empfänger würden dann schon 12 Empfangsbreiche geben. Ganz ohne ein gewisses Probieren geht es bei den Empfängern aber nicht, denn so super genau sind die Datenblätter da bei der Optik nicht, und auch die Farben sind wie man gesehen hat nicht so eindeutig.