Mini-Roboter für Unterwasserarbeiten

[KristofB]

Hallo zusammen,

eins vorneweg: Ich habe noch absolut keine Erfahrung mit Robotik. Seht mir also ggf. Unwissen und "dumme" Fragen nach und gebt mir einen Zeiger auf entsprechende Literatur - dafür bin ich immer dankbar.

Also: 2 Dinge bringen mich dazu, über einen kleinen Robotor nachzudenken.

1. Ich habe ein (Meerwasser-)Aquarium, dessen Scheiben hin und wieder trübe werden, wenn ich sie nicht selbst reinige
2. Ich bin Softwareentwickler und stehe auf Automation

Daraus dürfte schon hervorgehen, was ich eigentlich will. Ich möchte einen kleinen [autonomen] Roboter entwickeln, der mir die Scheibenputzarbeiten abnimmt.
Die Logik dafür ist vermutlich trivial (und mit jeder beliebigen Sprache abzubilden).
Ich glaube aber, dass zumindest an die Mechanik besondere Ansprüche gestellt werden müssen.

1. muss der Roboter entlang einer Scheibe wandern. Normale Scheibenreiniger für Aquarium verwenden dazu Magneten : Auf der Innenseite ein Magnet mit grobem Filz (für die Reinigung), auf der Außenseite einen Magneten zur FÜhrung (mit feinem Filz, um nichts zu verkratzen).
Ich halte das für eine gute Sache, was die Befestigung angeht. Gleichzeitig denke ich aber, dass dieses Vorgehen einen relativ starken Antrieb voraussetzt (abhängig von der Stärke der Magneten...).

2. bestehen die üblichen Gefahren unter Wasser. Dichtigkeit, Korrosion, etc. Gerade Salzwasser ist da vermutlich ein Problem.

Die eigentliche Frage also: Gibt es Einsteigerkits, mit denen man erstmal üben kann, um ein Grundverständnis zu bekommen und die keine große Investition voraussetzen?

Außerdem : Halter Ihr das "Projekt" für machbar, oder ist das für einen Einsteiger (wobei ich mir mit der Entwicklung Zeit lassen möchte, um entsprechendes Know-How abzugraben) zu hoch geriffen?
Der erste Schritt kann ja ein kleiner Rob sein, der einen kleinen Bereich des Fußbodens abfährt und "kehrt". Das ist im Prinzip das gleiche, nur auf einer anderen Raumachse ;-)

Danke für jeden Hinweis!

-Kristfo

[thewulf00]

Hm. Dein Vorhaben klingt sehr interessant und ich würde mich nicht davon abbringen lassen. Aber Probleme, die ich auf Anhieb nicht lösen könnte, sehe ich beim Dichtsein (d.h. wie realisierst Du Antriebe, Kommunikation, etc., ohne, dass Wasser eindringt?), beim autonomen Arbeiten (Wie willst Du Navigieren und wie genug Druck auf die Scheibe ausüben? Ich denke nicht, dass Du einen Antrieb so stark machen solltest, damit die Magnete nur als Halterung dienen, das nehmen Dir die Fische übel), und bei der Größe (Es müsste ja ein wirklich kleines Teilchen sein)...

[jeffrey]

Hi,
ich würde den Antrieb außerhallb des Wassers machen.
So eine Art Scheibenwischer wi beim Auto, nur nicht drehbar, sondern fahrend auf einer Schiene, also am oberen und unteren ende der Scheibe eine Führungsschiene. Dann das ganze über einen Zahnriemen hin und her fahren lassen. Oder das ganze an der Außenseite anbringen, und wirklich nur den svhwamm mit Magneten hinterherziehen.
Ist dann zwar kein wirklich autonomer Roboter, aber zumindest eine automatisch svheibenputzablage.
mfg jeffrey

[KristofB]

Hi [thewulf00],

danke für die Antwort.
Ja, die Probleme sehe ich auch. Ich habe mir jetzt mal Einsteigersets angesehen (Asoro und CCRP5). Ich denke, ein Ketten-/Raupenantrieb ist die beste Wahl.
Die Raupen (wenn aus Gummi) bauen Haftung an der Scheibe auf, um den Vortrieb zu gewährleisten.
Zwischen den Rauben (soz. am "Bauch") könnte man einen kleinflächigen Magneten benutzen, der gerade stark genug ist, das ganze zu halten.
Allerdings frage ich mich da, ob ich durch die Magneten nicht ggf. die Kommunikation insgesamt störe...gibt es dazu Erfahrungen, bzw. Messwerte die man beachten sollte, was die Störanfälligkeit der ICs durch Magnetfelder angeht?
Dichtigkeit : Ich sehe da vor allem 2 Problempunkte.
1. Der Antrieb: Egal wie gering das Spaltmaß ist, es ist da und damit offen. Gibt es vielleicht spezielle "Unterwasseraktoren", die z.B. ähnlich einem Pumpenantrieb in der Auqaristik funktionieren auch für Roboter-Kits?
2. Batteriefach : Das kann man allerdings vermutlich (wenn auch nicht schön) z.B. mit Wachs oder Tangit verkleben...

Das Thema Größe ist in der Tat ein heikles. Da aber die Logik nicht besonders haarig ist, kommt man vermutlich mit wenigen Bausteinen auf einer kleinen Platine aus. Da mein Aquarium auch nicht so winzig ist (140 x 70 cm Frontscheibe) kann ich mit einer Größe bis 15*20 cm durchaus leben.

Meine Hoffnung : Irgendjemand hier hat sowas schonmal gesehen oder sogar gemacht...

Beste Grüße

-Kristof

[KristofB]

Hi Jeffrey,

danke für den Input.
Eine änhliche Idee hatte ich eben auch : Ich muss den Antrieb/Elektronikteil ja gar nicht Im Auarium haben - an der Außenseite reicht völlig!
Innen ist dann eben nur ein mit Filz bespannter "Gegenmagnet", der vom Außenteil gezogen wird.
Damit kann ich dann auch die Ladevorrichtung bequem von außen zugänglich machen - wesentlich besser.
Dann haben wir schonmal ein Problem weniger. Bleiben noch Größe und Antriebskraft.

Gruß

-Kristof

[fey]

am einfachsten wäre, die "Außeneinheit" per kaber fernzusteuern, dann spart man Gewicht bei Stroversorgung und Microcontroler.

[KristofB]

Hey fey,

hm...prinzipiell richtig. Aber keine schöne Lösung. Bei einem Aquarium geht es - zumindest nach meinem Empfinden - um Ästhetik. Und ein baumelndes Kabel passt da einfach nicht rein. Der "Kollege" sollte schon weitestgehend autonom unterwegs sein. Nach erfolgter Reinigung zurück auf eine nicht so augenfällige Parkposition und fertig (ich denke momentan nicht das ich es hinbekomme, das er am Ladekabel andockt - aber wer weiß, eines Tages vielleicht...

Dennoch danke für den Hinweis. Wenn es aus Gewichtsgründen nichts wird, werde ich den Vorschlag nochmal genauer betrachten.

Gruß

-Kristof

[thewulf00]

Ein außen angebautes "Ding" wäre meines Erachtens zwar eher umsetzbar, aber irgendwie am Thema vorbei. Es gibt durchaus dichte Antriebe und Wellen. Es gibt ein paar andere Projekte hier, von denen ich zufällig las. Da gab es auch schon ein UBoot-ähnliches Teil. Und dicht wirds wohl gewesen sein, sonst hätten seine Tests nicht so toll augesehen. :-)

[KristofB]

Hi Wulf,

da hast Du recht.
Ein Mini U-Boot wäre natürlich der absolute Knaller. Allerdings kann ich mir vorstellen, dass meine Fische darauf eher verstört reagieren. Außerdem muss man sehr genau darauf achten, dass es nicht mit Korallen kollidiert - das wäre eher schlecht.

Allerdings entfällt damit das Problem der Halterung.
Wenn man sich folgendes vorstellt, gibt es außer der Akzeptanz durch die Fische, eigentlich kein Problem mehr.

Ein kleines Ei-förmiges Teil, mit ein paar Propellern (oder nur einem beweglichen). Vorne könnte man dann eine rotierende Bürste montieren, mit der die Scheibe gereinigt wird.

Ich stelle mir aber die Steuerung hier extrem kompliziert vor (unterschiedliche Temperatur/Dichte, Strömung, Lichtreflexe, etc.)

Bis dahin muss ich wohl noch viel lernen.
Ich finde die Idee mit dem Antrieb außen eigentlich insofern ganz gut als das dadurch der "Lärm" nicht im Aquarium herrscht und durch den Antrieb keine Wärme ans Wasser abgegeben wird.

Aber hey, ich bin bereit mich länger damit zu beschäftigen.
Kennt denn jemand Seiten, wo man passende Teile kaufen könnte? Solche Seiten suche ich grundsätzlich, bin ja noch neu auf dem Gebiet...

Danke & Gruß

-Kristof

[KristofB]

Nochmal ich - wenn ich angefangen habe, hör ich erst auf, wenn ich Ergebnisse habe ;-)
Wer sich schon jetzt genervt fühlt, möge mich bitte darauf hinweisen.

Das ganze U-Boot Thema (freischwimmender Roboter) ist m.E. für den Anfang einfach viel zu komplex, wenn man die vielen Randbedingungen bedenkt, die dabei gelten.
Die Sache mit dem Magneten halte ich aus rein mechanischen Gründen für eher schwierig (zumal die Frage bzgl. der Störanfälligkeit der ICs nocht nicht geklärt ist).

Kurz :Ich habe eine neue Idee
Anstelle eines Raupenantriebs und einer Halterung durch Magneten, könnte man Antrieb und Halterung verbinden : Saugnäpfe.
Man könnte einen Drei- oder Vierbeiner entwerfen, an dessen Füssen Saugnäpfe liegen. Durch entsprechenden Druck werden diese an die AQ-Scheibe geheftet und so kann sich der Roboter entlang der Scheiben bewegen.
In der Mitte (Bauchseite) rotiert eine Bürste oder Filzmatte, um die Algen von den Scheiben zu entfernen mit konstanter Geschwindigkeit.
Das schöne an dieser Lösung wäre, dass hiermit auch das Problem gebogener Scheiben, evtl. sogar der Winkel gelöst wäre, da durch die Beine auch Biegungen überbrückt werden können.

Blöder Einfall, oder gute Idee?

Ach so: Ich denke ich werde mich mal für den Einstieg mit dem RP6 Robotersystem (Conrad) auseinandersetzen. Oder gibt's was besseres in ähnlicher Preiliga?

Danke & Gruß

-Kristof

[fey]

"Ich habe noch absolut keine Erfahrung mit Robotik"
Wenn das so ist, solltest du erst welche sammeln bevor du einen bebeinten Bot baust. Zudem sind die auch sehr teuer(deiner braucht viel kraft wegen den Saugnäpfen)

[KristofB]

Hi,

jajaja, weiß ich ja.
Von "boah, Computer kann man programmieren!" bis "das ist meine erste kommerzielle Software" hab ich mir auch ein paar Jährchen Zeit gelassen und fremder Leute Wissen assimiliert ;-)

Also: Ich fang jetzt mit Asuro + Co. an. Wenn ich die Prinzipien verstanden habe (und dazu gehört vor allem die Elektronik),dann werde ich mich etwas weiter aus dem Fenster lehnen.

Aber: Ich brauche ein langfristiges Ziel. Und ich fände es blöd, mich jetzt auf einen Roboter zu freuen, den ich schon aus physikalischen Gründen so niemals werde bauen können.
Also diskutiere ich mit Euch Lösungsalternativen.

Schließlich ist das heute mein erster Tag mit dem neuen Hobby (ich klinge irgendwie schizophren, nichts für ungut).

Schöne Grüß,

-Kristof

[blueX]

Hi

Ich würde die unterwasserthematik ganz verwerfen und mich aher auf eine lösung direkt von aussen an der scheibe konzentrieren .

Ich denke mir dabei folgendes. von aussen werden vor der scheibe schienen befestigt die in eine achse verfahren können .. sagen wir mal X zwischen diesen beiden schienen ist eine weitereschiene die diese beide verbindet und selber eine schiene darstellt auf der die halterung für einen magneten befestigt ist welcher dann auf der verbindenden schiene in Y verfahren kann. somit kann man den magneten in beiden achsen veerfahren und hin und her fahren ... immer am ende einer bahn gehts dann ein stück tiefer....

das ist meiner meinung anch die einfachste, schnellste, gründlichste und kostengünstigste lösung. kann morgen ja mal ne zeichnung machen wie ich des meine..... letztlich das selbe prinziep wie ein plotter ider eine cnc-fräse die nur 2 achsen hat...

greez
björn

[chientech]

Hi,
Roboter außerhalb des Wasserbads ist sicher die vernünftigerere Lösung.

evtl. muss der äußere Magnet (wenn er stark genug ist) garnicht die Scheibe berüren, sonder 1/2 mm davor schweben. Die Räder des Roboters hätten dadurch guten Druck auf die Scheibe.
Es finden sich sicher optische Sensoren welche durch die Scheibe "hindurchsehen" und den Roboter daran hindern in den Boden zu Pflügen.
Probleme sehe ich in der Größe des Roboters eine gewisse Größe ist für Motoren und Lenkung einfach notwendig.

[Besserwessi]

Die meisten ICs lassen sich durch normale, statische Magnetfelder wie man die durch permanentmagnete herstellen kann kaum stören. Man muß höchstens mit etwas mehr Offsetspannung oder ähnlichem bei empfindlichen Analogschaltungen rechnen. Außerdem kann man Magnetfelder relativ leicht abschirmen, wenn man nicht super kleine Felder braucht.
Und schließlich soll das Magnetfeld ja durch das Glas, und nicht auf die Elektronik wirken. Das Magnetfeld sollte schon deshalb nur zu der einen Seite gerichtet sein. Je nach Dicke des Glases könnte die Haltekraft ein Problem werden. Der Roboter auf der Außenseite sollte also leicht und flach sein und ein großer Teil des Magnetes kann auch innen sein (wegen des Gewichtes).

[Neutro]

Hallo Leute,

ich denke auch das man einen Bot besser an der außenscheibe lassen sollte.
Das mit dem Spinnenbeinbot ist glaube ich nur etwas für echte Profis da
der Aufbau der Mechanik sehr kompliziert und kostenaufwendig ist, ganz zu
schweigen davon sowas Wasserdicht hinzukriegen....
Das mit den Saugnäpfen ist schon mal ein guter Gedanke, aber braucht
man nicht enorme Batterieleistung um ein Dauerhaftes Vakuum zu erzeugen? Wenn das abffällt macht der Bot ne Bruchlandung.
Aber ich muss sagen die Grundidee für so ein Projekt ist wirklich klasse,
ich habe selber ein 300L Süßwasser AQ und kenne die Algenprobleme durchaus.

MFG

Neutro

[KristofB]

Hi zusammen,

danke für Euren Input. Aus Euren Anmerkungen schließe ich, dass es wohl ratsamer ist, das ganze außerhalb des AQ ablaufen zu lassen. Ich könnte mir jetzt folgendes vorstellen.

Es gibt spezielle Reinigungsmagnete für Aquarien. Ein Teil außen, einer innen. Durch die Scheibe werden sie zusammengehalten.
Wenn man jetzt den Außenteil an die Unterseite eines Bots wie z.B. dem RP6 baut und den Reinigungsteil innerhalb des Aquariums dagegen wirken läßt, könnte der Bot schon halten. Das Problem mit dem Magneten den ich habe ist, dass er für die Glasstärke meines neuen AQ eigentlich zu schwach ist (12mm).
Die Schwäche führt dazu, dass der Anpressdruck nicht hoch genug ist und man daher mehrfach über die gleiche Stelle schrubben muss, bis alles unerwünschte weg ist.
Eine Lösung wäre in meinen Augen ein rotierender Magnet.
Wenn man es bei der Stärke und er Filzbespannung beläßt, der Magnet aber rotiert (sagen wir mit einer Geschwindigkeit von 2 U/sec), könnte die Reinigungsleistung ausreichen.
Durch die Gummiketten am Antrieb entsteht vermutlich auch genug Haftung für einen ausreichenden Vortrieb.

Zur Größe:
Der Magnet ist 8x5 cm groß. Ich könnte mir aber vorstellen, dass man einen kleineren, runden, Magneten nimmt.
Ich gehe davon aus, dass die Größe des Bots in erster Linie von der verwendeten Platine abhängt. Legt man zugrunde, dass die Steuerung recht einfach ist und keine großartige Sensorik benutzt wird, kann man sowas wir den RP6 in kleiner vermutlich hinbekommen, oder?

Meine Vorstellung wäre, z.B. das RN-MiniControl zu verwenden. Was bräuchte man für den Antrieb? Rechnet man den Antrieb, die Platine und die Magnetrotation zusammen, wie stark sollte die Stromversorgung sein?
Ich denke mal für die Rotation reicht ein einfachst gebauter Motor aus, da ich aus an/aus keine Kontrolle darüber brauche.
Aber was ist mit dem Antrieb? Was empfehlt Ihr da?

Danke und viele Grüße

Kristof

[Crazy Harry]

wieso nicht so (siehe bild) ?

oben motor 1 der eine spindel antreibt, die horizontal den reinigungsschlitten verschiebt. das reinigungsband wird mit motor 2 angetrieben. wenn du willst, kannst du mit einem magnet von außen im unteren bereich den andruck erhöhen oder den schlitten mit 2 spindeln führen. das würde ich aber nicht machen, da diese spindel im wasser wäre und verschmutzen kann.

[KristofB]

Hi Harry,

danke.
Ja, ich denke auch, dass es so am einfachsten ist. Aber ich finde diesen Aufbau einfach nicht "fancy" (bitte entschuldigt den Anglizismus). Der Ansatz ist pragmatisch und vermutlich auch relativ leicht zu realisieren.
Ich find es aber einfach lustig, ein kleines Gerät über die Scheibe kurven zu lassen.
Aber es gibt auch ernsthafte Gründe.

1. Habe ich mehrere Aquarien. Ich würde das Ding dann gerne mal hier und mal dort einsetzen. Dein Vorschlag sieht nach einer fixen Installation aus.

2. Das Auqurium ist geschlossen. Dein Aufbau funktioniert m.E. aber nur, wenn ich das Ding auf der Scheibenkante aufsetze - womit ein Schließen nicht mehr möglich wäre.

Bei Irrtum bitte melden ;-)

Gruß

Kristof

[MezzoMix]

Hallo!

Habt ihr auch schon an die Ecken gedacht? Die würden ja mit der Konstruktion nicht sauber.

Und die Seitenscheiben sind ja viel kleiner, wodurch die Lösung mit der Schnecke doof ist :)

[recycle]

1. Habe ich mehrere Aquarien. Ich würde das Ding dann gerne mal hier und mal dort einsetzen. Dein Vorschlag sieht nach einer fixen Installation aus.
Ich glaube man könnte den oberen Teil auch an einer Art Schiene befestigen und die mit Saugnäpfen ans Aquarium pappen oder oben anhängen.
Da sollte es sich relativ schnell von einem auf ein anderes Aquarium "ummontieren" lassen.



2. Das Auqurium ist geschlossen. Dein Aufbau funktioniert m.E. aber nur, wenn ich das Ding auf der Scheibenkante aufsetze - womit ein Schließen nicht mehr möglich wäre.

Statt dem Reinigungsfilz im Aquarium zu bewegen, könntest du aussen einen Magneten auf und ab bewegen und innen ein Stück Metall mit Reinigungsfilz anhängen. Das müüste dann auch bei geschlossenem Aquarium funktionieren.



Aber ich finde diesen Aufbau einfach nicht "fancy" (bitte entschuldigt den Anglizismus).

Dafür könnte die Umsetzung von Crazy Harry's Vorschlag ein wenig spielerischer gestalten.
Statt dem Motor der das Reinigungsfliess von oben bewegt, könnte sich z.B. ein kleiner Motor an einer Schnur, einem Stück Draht oder einer dünnen Spindelstange auf- und abseilen und dabei einen Magnete an der Scheibe lang ziehen.

[FeiaDragon]

also ich hätte hier noch eine alternative idee ;)

und zwar:

der roboter hat 2 räder auf einer achse. die räder sind in mehreren reihen mit saugnäpfen versehen, sodass von den saugnäpfen immer genug an der scheibe sind um das teil fest zu halten.
die beiden räder steuert man dann seperat an.

vermutlich braucht man noch 2 stabilisatoren vorne und hinten.

um dann die scheibe zu wischen hat das teil halt nen magneten drunter, der auf der innenseite den wischer verschiebt.

zu den kanten fällt mir jetzt mal gar nichts ein...aber ich mein, eine seite reicht vielleicht auch? oder wenn du den versetzen musst?
kannst ja dein aquarium mit einer langen seite zur wand hinstellen *g*

ich versuch das ganze mal in paint - anschauen auf eigene gefahr ;)

an sensoren könnte man es mal mit der beleuchtungs und fotozellen methode versuchen.
bei unserem quarium sind die scheiben mit schwarzem silikon verklebt, sodass dort weniger licht reflektiert werden müsste als mitten auf der scheibe.

schöne grüße, feiadragon

[Crazy Harry]

es gibt übrigens ein scheibenreinigungsgerät, das sich selbst an einer scheibe (auch überhängend) festhält und die scheibe reinigt ;)

evtl. findest du hier ein paar ideen:

http://www.ipa.fraunhofer.de/Arbeitsgebiete/robotersysteme/ref/ref_raccoon.php

http://www.uni-protokolle.de/nachrichten/id/178/

[Matthias1]

Also ich würde als Haftung an der Scheibe Hafthaken empfehlen(ohne Haken and der Kette anbringen)

mfg Matthias

[the_playstat]

Für ein U-Boot würde Ich das Miniuboot von Graupner mit statischer Tauchzelle (30,-) modifizieren. Es ist fast perfekt für ein solches Vorhaben.

Zum Reinigen eines Aqualiums (Scheiben):
Innen ein Magnet mit Mikrofaser-Filztuch zum Säubern der Scheiben und Aussen ein Haltezugmagnet (auch mit Putztuch) mit Motoransteuerung. So bleibt die elektronik, Motoren, ... im Trockenen und werden nicht naß.