Zylindrischer Hausroboter

**jmoors** · 20.12.2021, 09:18

Übernimmt man sich mit so einem Projekt schon, oder ist gerade die modulare Vorgehensweise (siehe unten) eigentlich ganz gut und sinnvoll, um die einzelnen "Lektionen" zu lernen.

Alleine über das Thema "Navigation eines Roboters" wurde schon unzählige Doktorarbeiten geschrieben. Aber lass' dich davon nicht erschrecken. Andere haben das auch hinbekommen. Ich denke, Du hast die wichtigste Regel schon befolgt: Teilen und beherrschen! Du hast dein Projekt in Teilschritte zerlegt. zerlege jeden Teilschritt in kleine, weitere Sub-Projekte und diese nochmals in Sub-Sub-Projekte, so dass Du quasi eine Anzahl X an Tagesaufgaben erhältst. Dann bleibt das Ganze übersichtlich und Du siehst immer wieder Teilerfolge. Mit einem Mindmapping-Programm, wie z.B. Freemind, kannst Du übersichtlich das Gesamtprojekt in Teilprojekte zerlegen.

**Moppi** · 20.12.2021, 09:43

Räder

Als Hinweis, für die Überlegung. Es waren ja nur zwei Räder im Spiel. Ich hatte eine ähnliche Konstruktion, wollte aber, dass das Gerät sicher steht (kein Hilfsrad benötigt) und problemlos geradeaus fährt.

Auch ohne elektronische Steuerung fährt das praktisch schnurgerade, was allein bei nur einem Rad links und rechts nicht selbstverständlich ist. Drehen kann so was, wenn auf einer Seite die Räder entgegengesetzt drehen. Beide Motoren einer Seite werden wie ein Rad behandelt und gesteuert.

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Zum Thema Motoren, da war ich auch mal auf der Suche. In diesem Thread. Und hatte dazu noch mehr gefunden.

Liebe Grüße

**rhino25782** · 22.12.2021, 01:43

Hallo zusammen,

vielen Dank für die Antworten schon einmal!

Also ein finites zeitliches und finanzielles Budget gibt es nicht. Für mich ist ein Stückweit auch der Weg das Ziel und für meine Tochter soll der Lerneffekt auch sein, dass die ganzen Gadgets, die sie so kennt, nicht einfach so vom Himmel fallen, sondern da sehr viel Detailarbeit drin steckt.

Dennoch mal als grobe Rahmen: Ich würde gerne recht "zügig" (innerhalb einiger Wochen, sprich Stunden) mal die Ausbaustufe I erreicht haben. Eine Chassis, die man ferngesteuert bewegen kann. Für das Gesamtprojekt (und natürlich wird es unterwegs neue Ideen geben oder bestehende Ideen weisen sich als nicht sinnvoll heraus etc.) würde ich mich freuen, wenn wir im November soweit "fertig" sind, dass der Roboter eine tragende Rolle verkleidet als Geist bei unserer Halloween-Geisterbahn einnehmen kann.

Vom finanziellen Budget her: Ich finde, viele Einzelteile sind erstaunlich günstig. Der ganze Spaß sollte denke ich mal vom groben Rahmen her im dreistelligen Bereich bleiben (können).

Zur Steuerung: Ich habe tatsächlich noch nicht abschließend verstanden, warum der Raspberry Pi hierzu nicht ausreicht. Klar - die Anschlüsse reichen nicht, aber dafür gibt es ja, wenn ich es richtig sehe, entsprechende Extensions. Aber neben den Anschlüssen, welche Vorteile verschafft mir ein separater Mikrocontroller wie der Arduino Mega2560 konkret - dann ja mit dem "Nachteil" einer komplizierteren Architektur. Könnte man dann sinnvollerweise den RPi und Mega2560 per USB verbinden um die Kommunikation im Betrieb zu gewährleisten?

Weiterhin habe ich die Vorbehalte gegenüber dem Antriebskonzept, bzw. die relevanten Vorteile eines dreimotorigen Konzepts mit 3 omnidirektionalen Rädern noch nicht ganz verstanden. Ein auf der Stelle drehen und omnidirektionale Bewegung finde ich gar nicht so wichtig. Wenn der Roboter sich in eine Ecke verfährt, kann er doch einfach rückwärts wieder rausfahren? Dennoch hatte ich aber auch schon solch ein Chassis im Fokus gehabt. Hier gibt's eins mit drei Allseitenrädern inkl. Motoren. Gibt es Einwände gegen so ein Produkt? Kommt aus China und scheint mir recht teuer, aber mir gefällt es grundsätzlich ganz gut: https://www.amazon.com/SZDoit-Premiu...cx_mr_hp_atf_m

Den verlinkten Papierkorb für 3,90 EUR habe ich mir übrigens mal bestellt und werde mal mit meinem vorhanden RPi Zero prüfen, wie sich das WLAN Signal im Innenraum des Korbs verhält.

VG

Patrick

**jmoors** · 22.12.2021, 06:19

Die von dir verlinkte Plattform auf Amazon finde ich nicht teuer. Immerhin sind dort 3 Motoren mit Encoder vorhanden. Ich finde, die Plattform ist viel zu klein. Mit etwas mehr als 20cm im Durchmesser kannst Du nicht wesentlich in die Höhe gehen, weil das Teil sonst umkippt. Ich weiß nicht genau, welche Größenvorstellungen Du hast, aber meiner Meinung nach sollte eine solche Plattform doppelt so groß sein, damit Du nicht im Platz zu sehr eingeengt bist.

VG, Jürgen

**rhino25782** · 22.12.2021, 09:21

Hhmhh - der Papierkorb, der ja letztlich die Zylinderform vorgibt, hat einen Durchmesser von 23 cm und eine Höhe von 24 cm. Zumal die meisten zumindest vorgefertigen Chassis in der Größenordnung oder kleiner zu sein scheinen. Man könnte die Platte natürlich selbst anfertigen. Grundsätzlich finde ich die Größe aber erst einmal "in Ordnung" und würde denken, da ist erst einmal reichlich Platz drin (und dran - nicht alles muss ja drinnen "leben" - ich könnte mir später mal vorstellen, Akkus außerhalb zu befestigen). Zumal größer ja prinzipiell auch immer schwerer heisst. Aber das sind natürlich alles nur subjektive Einschätzungen meinerseits ohne Erfahrung.

Bleibt bei der von Amazon verlinkten Plattform die Frage, ob die Motoren was taugen oder ob man die dann eh gegen "bessere" austauschen müsste.

**Moppi** · 22.12.2021, 10:27

Bei den Omni-Rädern kennt sich @Inka gut aus. Der baut damit. So weit ich das verstanden habe, sind die vor allem für gerade Böden geeignet. Das angestrebte Ziel soll aber sicher sein, dass der Roboter auch über Hindernisse fahren kann, zumindest über kleine Schwellen.

Dieses von mir entworfene Chassis hat eine Größe von etwa 10cm im Durchmesser. Die Radgröße soll auch bedacht werden, ich würde bei einem größeren Chassis auf einen Raddurchmesser von bis zu 5cm setzen (nicht unter 3cm).

Der Drehpunkt dieses Chassis befindet sich in der Mitte, so war das gedacht. Im Video nicht zu sehen ist, dass es nur mit angeschlossener Batterie fährt (Kroko-Klemmen zu den Motoren, alle an derselben Batterie); um zu sehen, ob die Konstruktion generell für das geplante Vorhaben taugt. Wichtig war für mich vor allem, dass das Gerät von Raum zu Raum fahren kann und über Teppiche, so gut es geht. Dinge, die man vorher bedenken muss.

Was die mehreren Controller angeht, das kann man machen, muss man aber nicht. Wenn man mit Getriebemotoren und analoger Motorsteuerung arbeitet (also keine Schrittmotoren, wo man jeden Schritt kontrolliert), ist das eigentlich kein Problem. Die Motortreiber werden aktiviert, das Teil fährt in eine Richtung, bis eine Drehrichtungsumkehr oder ein Stop erfolgt. Das kann man mit einem Arduino UNO bis MEGA oder sicher auch mit einem Pi machen. Zur Leistungsfähigkeit der drei genannten Dinge und dem geplanten sonstigen Zweck kann ich nichts sagen, da fehlt mir die Erfahrung damit.

Gruß
Moppi

**Rabenauge** · 23.12.2021, 09:25

Ein Raspi ist nicht Echtzeit-fähig, da er eher ein PC ist als ein Steuer-Controller.
Der kann kein Multitasking.

Um beispielsweise einen Motor anzusteuern, brauchst du meistens eine PWM. Das kann ein Raspi zwar, aber das wird rein per Software gemacht, während Steuer-Rechner (wie sie auf den meisten Arduino-Boards verbaut sind) das alles in Hardware machen.
Wenn du bei einem Arduino eine PWM auf irgendeinem Pin ausgibst,dann macht der das im Hintergrund so lange weiter, bis er den Befehl bekommt, damit aufzuhören.
In der Zwischenzeit kann man alles Mögliche treiben, das funktioniert so auch mit mehreren Pins gleichzeitig.
Du kannst ihn also munter irgendwas rechnen lassen, ohne dass die PWM davon auch nur im Geringsten beeinflusst wird (die Pins tun einfach das, was ihnen zuletzt gesagt wurde, im Hintergrund weiter).
Das ist beim Raspi nicht so, da das alles in Software gemacht wird.
Immer, wenn der nen neuen Befehl bekommt, hört er mit dem vorherigen (erstmal) auf. Das wird zwar in der Software gut überspielt (in vielen Fällen merkt man davon gar nichts), kann einem aber auch auf die Füsse fallen.

Auch die I2C-Schnittstelle betrifft das: die gibts zwar, ist aber eingeschränkt. Ich habs nicht geschafft, einen Pi zum I2C-Slave zu machen, weil das schlichtweg nicht implementiert ist.
Die meisten Arduinos haben ausserdem einige analoge Eingänge. Damit kann man beispielsweise einen Thermistor (temperaturempfindlicher Widerstand) ganz einfach einlesen, oder einen Fotowiderstand.
Das kann ein Pi _nicht_, ohne weitere Hardware, da er keinen AD-Wandler hat.

Mit einigen Tricks und Umwegen geht sowas durchaus auch mit nem Raspi (mit Einschränkungen, die man je nach Szenario merkt oder auch nicht)- aber mit einem Arduino ist halt manches deutlich einfacher, weil die solche Steuer-und Messaufgaben "einfach so" können.

Falls du es mit nem Pi machen willst: https://hackaday.io/project/25092-ze...rted-fall-2018
Da hast du nen recht guten Einstieg, wirst aber andere Motoren und Motortreiber brauchen. Diese TT-Motoren da reichen für den kleinen gradenoch, für was grösseres sind die zu schwach.

Wegen den zwei Motoren: zwei geht auch, klar- aber drei wäre die elegantere Lösung.