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.

IMG_1111

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.

Löten der Motortreiber

Nach dem ich die Teile und auf ein Steckboard gesteckt hatte, um die Korrektheit des Schaltplans und die Funktionstüchtigkeit der Teile zu überprüfen, stellte ich fest, dass alles zwar funktionierte, aber sehr groß war. So musste ich das Platinenlayout noch optimieren. Das Löten an sich ging mir recht gut von der Hand. Beim Debugging der Schaltung fand ich auch zwei Kurzschlüsse, die ich behob. Als ich dann allerdings die Schaltung an ein Netzteil anschloss, und über den µC versucht, einen Motor zu Aktivieren, funkte es, und der IC war kaputt. Da es erst gefunkt hatte, nachdem ich den Motor aktivieren wollte, konnte ich den Fehler schnell finden. glücklicherweise hatte ich ja gleich zwei MotorreiberICs bestellt, da ich ja auch zwei Platinen löten muss, so konnte ich zwei Motoren schon in Gang setzen.

Motortreiber auf einem Steckboard

IMG_1078

Hier sieht man den Prototypen eines Motortreibers. Als IC verwende ich den 6205N. Dieser hat den vorteil, dass er zwei Motoren gleichzeitig ansteuern kann. So muss ich nur zwei Platinen Löten. Im Bild ist das Controllerboard über ISP (In System Programming) mit meinem Computer verbunden. So kann ich compilierte Programme auf den µC übertragen.

Teile kaufen

Das Teile kaufen erwies sich als schwieriger als gedacht. So musste ich bei verschiedenen Anbietern Teile bestellen, da nicht jeder alles hatt. Auch dachte ich nicht immer an alle Teile. So musste ich drei Pakete vom selben Laden kaufen, um überhaupt ertsmal anfangen können zu löten. Meine Einkäufe muss ich in Zukunfte auf jeden Fall besser planen…

Teile suchen

Mit den Zielen, die ich mir fürs Erste gesetzt hatte, konnte ich schon anfangen, mir erste Überlegungen über die Bauteile zu machen. Kriterien für mein Controllerboard waren eine große Community, die das gleiche Board benutzt, Flexibilität, also das der µC genügend IO (Input Output) Pins zu Verfügung stellt und sich als Slave einbinden lässt. Meine Wahl fiel auf das RN Control. Es genügt allen meinen Ansprüchen. Auf dem Board arbeitet ein Atmega32 von Atmel. Dieser lässt sich in C programmieren.
Bei den Motoren war es schwieriger. Einerseits müssen sie stark genug sein, um den gesammten Roboter mit mindestens 5Km/h zu bewgen, andererseits dürfen sie nicht zu viel Strom verbrauchen. Meine Wahl fiel auf 12V Modellbau-Hochleistungsmoteren, die ein Metallgetriebe aufweisen. Sie haben ein Drehmoment von 2,25 Nm und eine Drehzahl von 320 U/min. Da ich für jedes Rad ein dedizierten Motor verwende, reicht die Kraft locker aus. Allerdings verbraucht der Motor auch bei maximalem Laststrom 700 mA bei 12 V. Das sind 8,4 W für einen Motor, und somit 33,6 W für alle vier Motoren!
Als Motortreiber wählte ich den L6205n, der zwei Motoren gleichzeitig ansteuern kann und für so große Ströme geeignet ist.

Erste Überlegungen

Erste konkrete Überlegungen zu einem Roboter hatte ich schon lange vor der Jahresarbeit. Es war für mich klar, dass mein erster selbstkonstruierter Roboter Räder haben würde. Beine sind mechanisch, wie auch planungsmäßig, anspuchsvoller. Dabei erreicht man mit ihnen im Normalfall keine hohen Geschwindigkeiten. Ein Flugobejekt wie ein Flugzeug oder ein Quadrocopter fand ich auch nicht geeignet, da man hier bei der Planung sehr auf leichte Bauweise, wenig Luftwiederstand usw. achten muss. Am meisten reizt mich am Roboterbauen das Programmieren. Schon in der 8. Klasse programmierte ich ein Spiel in C++. In der Planung und Entwicklung von solchen Projekten hatte ich vorher noch keine Erfahrung. Auch in der Elektronik muss ich noch Erfahrung sammeln.

So fing ich schon vor dem eigentlichen Start der Jahresarbeit mit der Planung meines Roboters an. Erste von mir gesetzte Ziele waren eine Marschgeschwindigkeit des Roboters von 5 Km/h. Auch war mir die Akkulaufzeit wichtig. So plante ich, den Roboter mindestens 1 Stunde mit einer Akkuladung betreiben zu können. Das würde einen Aktionsradius von 5 Km bedeuten. Sehr wichtig war mich auch, dass der Roboter in der Lage ist, spätere Erweiterungen (und somit schwere Lasten) sicher tragen zu können.