myPGB - PlayGroundBot (kettengetriebener Off-Roader)

[Spini]

Sers Leute :)

Da wir vor nicht allzu langer Zeit einen Roboter Marke Asuro-Clone mit'nem 90s2313 realisiert - folglich nur plane Flächen und einfaches Terrain befahren - haben und ich auf den Geschmack gekommen bin, was Robotik angeht, dachte ich mir, man könnte ja mal was basteln - was, womit man auch draußen "spielen" kann ;).

An alle die was besonderes erwarten : [-X Dies ist Projekt eines Anfängesr
(bin froh wenn der fährt :D)

Um den Namen zu kären: Fünf Minuten Fußmarsch von unserm Haus entfernt gibt's einen im Wald gelegenen, ziemlich verwilderten Kinderspielplatz. ... Richtig, mein Bot soll nun weg vom planen Grund raus in die Wildnis ;). In dieser - ersten - Version soll grundlegend mal geklärt werden, was ich zu bauen habe, damit er dort klarkommt. Der Bot wird also nur Motorsteuerung und Sensorauswertung beherrschen. Sollte das Experiment aber von Erfolg gekrönt sein plane ich Erweiterungen wie (Log-/) Fahrtenschreiber, Kartenerstellung und Orientierung an selbiger, Funksteuerung usw. Aber nun zu meinen gesammelten Gedanken ...

Überlegungen:

Aufgabe
Aus dem On-Roader soll ein Off-Roader werden, der Antrieb wäre bei dem Untergrund auf dem Spielplatz idealerweise Kette (ich weiß, teurer Spaß ;)). Die Platine werde ich nach Möglichkeit weiterverwenden. Ziel ist erstmal ein autonomer Robi, der sich im unwegsamen Gelände zurechfindet, Hindernisse und Steigungen erkennt, bei Bedarf umfährt. Allzu teuer sollte der nach Möglichkeit auch nicht werden, bin Schüler und daher häufiger mal klamm in'er Kasse ;)

Material
Hardware: einsatzerprobter 90s2313 (10MHz) samt Platine, in späteren Versionen eventuell ein Atmega-Board von RN ;)
Abmessung der Trägerplatte : ca. DIN-A 4, also 30*20cm
Material Trägerplatte: Ist rauer Untergrund, also stabiles Plexiglas.
Antrieb: Getriebemotoren
Ansteuerung Antrieb: mechanische Fahrtenregler (servogetrieben, kann ich ja nu einmal :D) - oder wäre da eine Reglerschaltung mit Transistoren besser, bzw 'n Treiber von RN besser?
Energieversorgung: zwei getrennte Batteriepacks; 7,2V für Elektronik, nach Bedarf für die Motoren
Sensorik: zumindest IR für Abstand/Hinderniserkennung

Dazu sollte noch ein IC - hab leider den Namen vergessen, irgendwas CMPS03 mein ich - der mir für die Orientierung und Steigungserkennung dienen soll. Orientierung am Magnetfeld der Erde ist bisher der einzige Praktikable Weg, der mir einfällt, wie ich mich so sicher orientieren kann, dass exaktes Manövrieren (45°. 90° etc.) möglich ist. Kostengünstige Alternativen interessieren mich trotzdem ;).

Offene Fragen

Bezugsquelle Ketten
Das ist bisher der größte Kostenfaktor (besonders wenn man bei Conrad schaut :-# ), allerdings würde ich mich auch ungerne von der Idee verabschieden.

Momentan tendiere ich dazu, Ketten und Antriebsräder von Heng Long R/C-Panzern zu verwenden:
Ketten (19,90 / Satz (http://www.livehandel.de/catalog/catalog/product_info.php?cPath=46_41_54&products_id=269)
Antriebsrad (5€ / Stk) (http://www.livehandel.de/catalog/catalog/product_info.php?cPath=46_41_54&products_id=316).
Dies wäre mit alles zusammen 37€ inkl. Versand bisher der günstigste Weg

Wahl der Motoren / des Getriebes
Auf Robotikhardware.de gefiel mir der Tamiya-Satz recht gut, allerdings wird der zu schmal sein und Achsverlängerungen sind öftersmal instabil. Wüsstet ihr eine Adresse, wo man an einzelne Motoren incl. Getriebe kommt? Die auch etwas an Drehmoment mitbringen, der Roboter soll ja auch Steigungen bewältigen.

Zur Not wäre eine Motor- und Getriebeeinheit (19,90€ / Stk.) (http://www.livehandel.de/catalog/catalog/product_info.php?cPath=46_41_54&products_id=271) von den Heng Long Panzermodellen eine Option, allerdings schreckt mich das Plastikgetriebe ab. Aus Erfahrung mit Tamiya-Modellen weiß ich, wie schnell sich Plastik im Getriebe verabschieden kann ;-).

Interessant ist auch die Frage nach der ...

Geschwindigkeit des Robis
Ich denke die sollte zwischen 20 und 30 cm/s liegen, wobei die 30 cm/s nur benutzt werden, um Steigungen zu bewältigen. Je nach Motoren und Getriebe werde ich wohl mit Potis an den Zuleitungen 'ne Feinabstimmung vornehmen müssen.



Hmmm ... mehr fällt mir grade nicht ein. Nun dürft ihr - wenn ihr mögt ;)

[Edit]
Entwurfsskizzen des Roboters sowie Fotos des Spielplatzes werde ich in den nächsten Tagen nachliefern.

[_Marvin_]

Hey .... hört sich ganz interessant an als Einstiegsprojekt - also ich zumindest fing damals mit lächerlichen Spielereien an den Mindstorms an :mrgreen:

Nagut zu Deinen Fragen:

Also, ich kann mich auch irren, aber sind die Ketten tatsächlich aus Kunststoff wie es am Foto aussieht?
Falls ja .... tendier lieber zu etwas soliderem wie Metallketten *g*
(Du würdest schon noch drauf kommen warum)

Zu Motor und Getriebe ist wiederum zu sagen - Deine Erfahrung trügt nicht. Vergiss Kunststoffgetriebe und "Billigmotoren" - ich weiß es ist als Schüler leichter gesagt als getan teueres Material zu verbauen, aber im Endeffekt spart man sich doch Zeit, Geld (weil oft neues Mat. kaufen) und Nerven ...

Und zur Geschwindigkeit - nun vorerst wird in m/s gerechnet :mrgreen: - bitte nicht mit Potis, sondern da sind elektronische Fahrtenregler (wie aus dem Modellbau) wohl ratsamer.
Und mit 0,3m/s ist er eh schon recht schnell unterwegs ...

Viel Spaß beim weiteren Planen :cheesy:

[PicNick]

Ich möcht auch einwenden, daß das scale-modelle sind, die halt auch ein bißchen herumfahren und -ballern können. Wirklich robust ist da gar nix.

[Spini]

Wow, danke für die schnellen Antworten :)

Naja, bei den Ketten ist nur das Problem : Woher nehmen wenn nicht stehlen? Das wird ja sehr schnell sehr teuer mit Metallketten, und um in Eigenregie was anzufertigen habe ich net die Möglichkeiten (schweißen ist hier net). Oder habt ihr vielleicht eine Adresse in der Hinterhand, wo man robuste Kettensätze für wenig Geld herbekommt?

Für die Ansteuerung der Motoren - wobei ich da noch net weiß, ob Getriebe oder Schritt besser wäre - würde ich mich doch sehr für einen RN-Treiber erwärmen können. Das wäre weniger fehleranfällig wie'ne Servo-Fahrtenregler-Kombi und außerdem sogar flexibler. Das Geld wäre der mir auch wert.

Aber hier schonmal ein paar Bilder des Geländes. Es kommen die nächsten Tage noch mehr, hab' nur leider grade meine 6MPixel-Kamera und deren Akkus verliehen, und mit leeren Akkus in einer 3er ist net viel zu reißen :D

Auch wenn man net alles sehen kann, es gibt Stöcke, Steine, Hänge und Sand, dazu allerlei Hügelchen und Blätter, die Hindernisse überdecken. Dazu noch sehr wechselhafte Lichtverhältnisse. Für Spannung ist also gesorgt ;)

[_Marvin_]

wow .... und da willst du tatsächlich mit 0,3m/s drüber preschen??
na dann vergiss kunststoffgetriebe usw gleich wieder ....

aja und ne servo-fahrtenregler kombination (also du meinst nen mechanischen aus dem modellbau oder?) ist auch eher abzuraten - nimm elektronische (da haben die meisten sogar schon ne "bremsfunktion" )

[malignate]

Also wenn du über so was drüber fahren willst kann ich dir Ketten nicht so empfehlen. Lieber was richtiges. Fette Modellbauräder, diese gefedert und ein paar Motoren reingebaut, dann kann man da sogar mit 30 Km/h rumfahren.

[recycle]

@Spini
Guck dir mal das Fahrgestell von LuK-As an:
http://www.cwnet.de/download/Sann4WD/DSC00769.JPG

Dieses Antriebskonzept ist sicher geländetauglicher und robuster als ein Modellpanzer.

Dass wird zwar, selbst wenn du auf die edlen gelaserten Bleche die Luk-As verwendet hat, verzichtest ne Ecke teurer als ein Modellpanzer, aber sicher billiger und unkomplizierter im Ausfau als irgendeine Konstruktion mit speziellen Metallketten.
Ausserdem kannst du die Räder, Getriebemotoren usw. einzeln nachkaufen, falls doch mal was kaputt geht.
Das Fahrgestell von so einem Modellpanzer wirst du nach ein paar Stunden in dem gezeigten Gelände vermutlich komplett werfen können.

[Spini]

Der Antrieb bleibt aber Kette *trotzig guck* ;-). Sonst kann ich auch gleich wieder meinen Tamiya flottmachen ;).

Das mit der Geschwindigkeit war'ne erste Schätzung. Mittlerweile bin ich der Meinung, dass es nicht ohne weiteres machbar sein wird, einen entsprechenden Kettenuntersatz zu kreieren, der das Geländein der genannten Geschwindigkeit bewältigen kann.

Aber was interessanteres: Habt ihr noch'ne andere Idee als eine Orientierung am Erdmagnetfeld, wenn's um die Navigation geht? Eine Möglichekeit, den Neigungswinkel des Fahrzeuges zu berechnen, wäre auch nett, es gibt da einige nette Abbruchkanten vom Weg ins Gelände, die wären sicher eine Erinnerung des Gefährtes wert ;).

[stochri]

Hallo Spini,
trotz Deines Kettenantriebs:
http://perso.wanadoo.es/carabaza/photo.htm
Wie wär's mit dem Titan 7, sehr geländetauglich und antriebsstark aufgrund der Akkuschrauber.

Gruss,
stochri

[Spini]

Joa, nettes Dingen :D. Aber hat der da echt Akkuschrauber (mehr oder minder vollständig) als Antriebseinheiten genommen?! :D

[recycle]

Eine Möglichekeit, den Neigungswinkel des Fahrzeuges zu berechnen, wäre auch nett, es gibt da einige nette Abbruchkanten vom Weg ins Gelände, die wären sicher eine Erinnerung des Gefährtes wert

Die Neigung deines Gefährts könntest du mit einem ADXL (Beschleunigunssensor) messen.
Wenn der Sensor für die Erdbeschleunigung 0 ausgibt, weisst du auch gleich, dass dein Robby eine der besagten Abbruchkanten überschritten hat und du die Erinnerungsphotos rauskramen kannst ;-)

[stochri]

http://perso.wanadoo.es/carabaza/photo.htm
...... Aber hat der da echt Akkuschrauber (mehr oder minder vollständig) als Antriebseinheiten genommen?!

In den Bildern sieht es ziemlich so aus, als wenn er 4 Akkuschrauber zerlegt hat. Da Design ist ziemlich einfach gehalten und sauber aufgebaut ist, finde diese Lösung einfach genial.
Ein Akkusschrauber pro Rad, das Gefährt hat also ziemlich 'Power'.

Gruss,
stochri

[Spini]

@ recycle
Der war gut ... oder auch nicht ;).

Auf den Magnetfeldsensor komm' ich deswegen, weil man ja schlecht garantieren kann, dass man auf solchem Untergrund immer gleichlange braucht, um das Vehikel auszurichten. Also nur in Sekunden, die der Motor an ist oder stoppt, kann man dem ja nicht diktieren, einen 90° Turn zu vollziehen.
Mit dem Sensor wäre das so einfach: Ausrichtung bestimmen -> Zielausrichtung bestimmen -> so lange drehen bis es stimmt ... oder so ;)

@ stochri
Die Idee ist echt geil, weil Power hat das echt das Dingen. Nur die Kosten wieder ... :D

Ich sehe schon: Man muss gewissermaßen verrückt sein, wenn man sowas baut. ... Check :D

[Spini]

Erster Entwurf

Die letzten beiden Tage habe ich mir mal Gedanken gemacht, wie das Gefährt denn aussehen soll. In Ermangelung von vorhanden CAD-Programmen hab' ich meine Gedanken dann mal in Paint festgehalten :D. Werde aber morgen bzw. am Wochenende mal einen Kumpel besuchen, der sich mit CAD auskennt.

Zum Entwurf aber: Bin beim Kettenatrieb geblieben, da ich mir davon verspreche, dass mein Bot - speziell beim Anfahren - am Hang und in den Sandgruben den besten Grip und damit die beste Kraftübertregung haben wird. Für den nötigen Vorschub sollen dann 540er-Getriebemotoren (810:1) herhalten, zufinden bei Conrad.de unter der Nummer 222367 - 62. Allerdings bin ich mir nicht ganz schlüssig, ob deren Drehmoment ausreicht. Der Bot wird nach ersten Schätzungen mindestens 1.500g wiegen (die beiden Motoren machen schonmal 510g davon aus ;)), und da bin ich mir jetzt nicht mehr so sicher, dass der 30° Steigung mitmacht ;)

Die Kippsicherheit sollte aber gewährleistet sein, wenn Akkus und Motoren auf dem unteren Deck montiert werden. Die Platinen wiegen ja so gut wie nix, folglich sollte der Schwerpunkt sehr tiefliegen.

Bleibe ich bei den Abmessungen von 30 * 20-23cm der Grundfläche kommen pro Seite gut 80cm Ketten zusammen, dazu die Lauf- und Stützrollen sowie das Antriebsrad. Macht - bestelle ich das bei Conrad - gut 340€ Warenwert :D

Eure Meinung zum Entwurf ist jetzt gefragt ;)

[tristate]

an deiner stelle würde ich dem antriebsrad mehr fläche für die kette bieten nicht das wenn die kette mal nicht so arg gespannt ist das ritzel oder was auch immer ein zahn überspringt oder sogar dann durchdreht.
die laufrollen sollten vielleicht bei den belastungen schon gefedert gebaut werden..

[Spini]

Beides gute Anregungen, besonders die Bedenken bezüglich dem Antriebsrad sind mir so bisher nicht in den Sinn gekommen.

Ich seh' schon, ich hab' noch viel zu bedenken :)

[edit]
An die Motorenexperten: Meint ihr 2*1,5Ncm reichen, um 1,5Kg durch die Gegend zu bewegen?