Akku leer

Ich habe jetzt so lange mit den Werten für die Motoransteuerung experimentiert, dass ich jetzt die fast optimalen habe. So kann ich die Motoren so einstellen, dass sie alle etwa so schnell drehen, wie der langsamste Motor auf Volllast. Die volle Geschwindigkeit erreicht der Roboter dabei aber trotzdem nicht, da die Akkus schon zu schwach sind. Die immer noch bogenförmige Fahrstrecke des Roboters ist das Resultat der schnell abnehmenden Spannung der schwachen Akkus. So ändern sich die Optimalwerte ständig. Diese Werte sind aber später sowieso unnötig, da der Roboter dann alle Parameter auf grund der Sensoren selber einstellen und bei Bedarf optimieren soll.

Hier nochmal ein Video von der Testfahrt.

Gerade?

Heute habe ich die PWM (Pulsweitenmodulation) Routine für die Ansteuerung der Motoren so weit abgeschlossen, dass ein erster Test der Motoreinstellung für eine gerade Fahrt möglich ist. Da ich noch keinerlei Drehlzahlmessmöglichkeiten der Motoren habe, musste ich durch experimentieren den besten Wert ermitteln. Bei den Tests habe ich die Geschwindigkeit auf ein Minimum reduziert, allerdings muss sich noch herausstellen, ob sich die so ermittelten Werte einfach nach oben skalieren lassen.

Bei dem Versuch fährt er allerdings in die Blumen..

 

Alles dreht sich

Nachdem gestern der zweite IC im Briefkassten war, konnte ich heute die zweite Motortreiberplatine fertigstellen. Die Platine arbeitet einwandfrei und endlich drehen sich alle Motoren auf einmal. Allerdings habe ich alles bis jetzt nur am Netzteil ausprobiert, da ich noch einmal die Aufnahmeströme der Motoren messen möchte, bevor ich alles an die Akkus hänge.IMG_1159Ein ziemlicher Kabelwust! Spätestens wenn die ersten Sensoren hinzu kommen, muss ich mir überlegen, wie ich die Kabel sinvoll verlege.

Aber das Problem mit der verschieden schnell drehenden Motoren ist damit immer noch nicht gelöst. Ich werde wohl für den nächsten Fahrversuch erstmal nur Minimalgeschwindigkeit programmieren, da 11 km/h doch recht schnell sind!

 

Überlegung zu einem Kameramast

Aktuell überlege ich, ob es nicht sinvoll wäre, einen ca. 30 -35 cm hohen, aufstellbaren Mast auf dem Roboter zu montieren. Das wäre nötig, damit der Kompass störungsfrei arbeitet. Dieser muss nämlich mindestens 30 cm von den Motoren entfernt sein, da diese ein starkes Magnetfeld haben. Auch wäre der Mast ein idealer Ort, um z.B. eine Kamera zur Bilderkennung oder einfach nur zum Filmen zu montieren. Auch für Hinderniserkennungssensoren wäre der Platz ziemlich gut. Das der Mast aufstellbar sein soll ist hauptsächlich einfach nur cool, der Roboter könnte aber so auch weiterhin unter niedriegen Sachen durchfahren.

Das wäre ziemlich Curiosity like. Dann fehlte mir nurnoch eine Radionuklidbatterie!

Sensoren

Als Navigationssensoren sind mehrere geplant: Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren, ein digitaler Kompass, vielleicht noch Laserscanner und GPS. Wenn ich keinen Laserscanner verbaue (die sind sehr teuer), dann werde ich wohl mehr Ultraschallsensoren brauchen. Der Laserscanner hätte die Aufgabe, eine 2D Karte der näheren Umgenung in Echtzeit zu erstellen. Dies braucht man zur effektiven Hinderniserkennung. Dies könnte aber auch ein Array (Zusammenschaltung) von Ultraschallsensoren übernehmen. Diese funktionieren ähnlich wie ein Sonar. Es wird ein Signal ausgesandt und die Zeit gemessen, die die Reflektion zurück braucht (TOF, Time Of Flight). So funktionieren auch die Infrarotsensoren, nur sind die meist sehr viel gerichteter als Ultraschallsensoren, haben aber eine niedrigere Reichweite. Der digitale Kompass, der bis auf einen halben Grad genau arbeitet, dient dazu, exakt geradeaus oder kurven fahren zu können.

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Mein einziger Sensor bis jetzt, der Infrarotsensor. Er kann Distanzen zwischen 10 und 80 cm messen.

Konfigurationsprobleme

Der Roboter fährt. Ins Gebüsch. Nachdem ich voller Freude den Akku draußen angeschlossen und das Programm gestartet habe, fuhr der Roboter in einer sauberen Kurve in die Rabatten. Das liegt einerseits an schräg geklebten Leisten die die Motoren halten, (was ich jetzt aber behoben habe), hautsächlich aber daran, dass ein Motor ein bisschen schneller dreht als der andere. Jetzt muss ich ermitteln, wie viel ich den schnelleren Motor herunterregeln muss, damit der Roboter geradeaus fährt. Dann kann ich mein Programm anpassen. Letztendlich wird der Roboter nur so schnell geradeaus fahren können, wie der langsamste Motor dreht.

Außerdem halten die Kabelbinder in verbindung mit den Leisten die Motoren immer noch nicht sicher. Beim Anfahren drehte sich der Motor 1 – 2 mal in seiner Halterung. Das lässt sich aber bestimmt mit Gummis zwischen Kabelbinder und Motor lösen.

Fahrbereit

Alle (jetzt wichtigen) Teile sind montiert, die Akkus geladen und die Kabel provisorisch mit Tesafilm festgeklebt. Allerdinngs sind jetzt nur zwei Motoren angeschlossen, wegen des fehlenden ICs. So wird er bei dem ersten Fahrtest erst einmal nur Vorderradantrieb haben. Da noch keinerlei Sensoren montiert sind, ist der Roboter „blind“, so das ich ihn im Moment nur geradeaus fahren lassen kann. Und so sieht er jetzt aus:

IMG_1145Allerdings werde ich die Motoren wohl noch an den Seiten mit Leisten fixieren, da die Kabelbinder sie sonst nicht hallten können.

Aktueller Stand

Aktuell baue ich den Roboter auf einer Sperholzplatte auf. So mache ich mir meine Aludibondplatte bei eventueller Fehlplanung nicht kaputt. Die Motoren sind mit Kabelbindern auf der Platte fixiert. Das reicht nicht, so werde ich bald Leisten zuschneiden müssen, die ich dann neben die Motoren klebe, um sie weiter zu stabilisieren. Auch macht im Moment die Radbefestigung Probleme. Bei Größerer geschwindigkeit fangen die Räder an zu schlackern. Hier werde ich es wohl mal mit selbstsichernden Schrauben probieren. Die Stromversorgung über Akkus ist ebenfalls im Bau. für den Anfang habe ich vor, einfach 10 standart AA Akkus mit je 2100 mAh in Reihe zu schalten.

IMG_1123So sieht der Roboter bis jetzt aus wenn er steht..

..Und so wenn sich die Räder drehen. Wenn der zweite IC ankommt, kann ich auch die anderen beiden Motoren anschließen. Was man gut erkennt, ist das Schlackern der Räder. Und mir ist ein Kabelbinder abgerissen.

 

Räder basteln

Als erstes schnitt ich vier runde Scheiben mit 15 cm Durchmesser als Felgen aus. Das ging dank Zirkelanschlag für die Stichsäge recht gut. Zum Testen montierte ich die Scheiben schon einmal an den Motoren. ich will das Grundgerüsst des Roboters auf einer Sperholzplatte aufbauen, um die richtige Anordnung zu finden.

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Dann schnitt ich auch die äußeren Ringe für die Räder zu und klebte alle drei (Ring, Felge, Ring) aufeinander. Nun klemmte ich die Gummiringe zwischen die Aludibondringe und bohrte Löcher in die Flegen. Fertig sind die Räder!

IMG_1121So sehen die fertigen Räder aus. Sie haben einen Durchmesser von 19,5 cm. Das sind 61,26 cm Weg pro Radumdrehung und 11,27 Km/h bei 300 U/min, die der Motor leisten kann.

Planung des Aufbaus

Die Grundplatte des Roboters sollte etwa 30 * 40 cm groß werden. Auf dieses Maß kam ich durch abschätzen: die Räder sollen etwa einen Durchmesser von 16 cm haben, auf der Platte muss viel Platz für alle Komponenten sein und sie muss stabil sein. Als Material entschied ich mich für Aludibond, ein Verbundswerkstoff, der sehr stabil und relativ leicht ist. Auch die Räder wollte ich aus diesem Stoff machen. Bei den Rädern plante ich, innen eine Felge aus einem Stück zu bauen, aussen zwei größere Ringe drumherumm zu kleben und einen Gummiring in der Mitte einzuklemmen.

IMG_1097Hier sieht man die Grundplatte (noch mit Folie) und ein paar der wichtigsten Komponenten auf der Platte angeordnet.