AVTR - Advanced Vehicle for Terrestrial Research (AVaTaR)

[Coleone]

Ich möchte hier mal mein schon lange angedachtes Projekt vorstellen, das ich aber erst seit ca. 2 Wochen in Angriff genommen habe.

Geplant ist ein 3-Achsiges Fahrzeug, wobei jedes Rad einen seperaten Motor hat und die Vorderen und hinteren Räder einzeln gelenkt werden, die mittlere Achse ist Starr.

Ich plane das ganze nicht bis ins kleinste Detail, sondern arbeite nach einer mischung von "einfach drauf los" und "genaue planung am PC"

Reifendurchmässer beträgt 26cm und durch den nötigen abstand zwischen den einzelnen Rädern komme ich auf eine Gesamtlänge von ca. 88cm und eine Breite von ca. 50cm. Das ganze soll ferngesteuert werden, und evtl einige Aufgaben in ferner Zukunft auch autonom durchführen können.

Die geplante Kamera wird auf einem Arm montiert, der normalerweise horizontal liegt montiert werden. Hinten wäre dann das gelenk des Armes und vorne wäre die Kamera. Nach bedarf kann man dann den Arm nach oben klappen und die Kamera befindet sich dann ca. 1m hoch und man hatt damit alles vor dem Roboter im Blickfeld.

Das erste und einzige Bild das ich euch zeigen möchte ist die anordnung der Räder mit einem schematischen Aufbau des Chassis.

Mein größtes Problem is zurzeit die Schwenkung der Räder, da mir keine gute lösing einfällt, den Drehpunkt so nah wie möglich am Rad zu halten

[ranke]

Mein größtes Problem is zurzeit die Schwenkung der Räder, da mir keine gute lösing einfällt, den Drehpunkt so nah wie möglich am Rad zu halten


Der Rahmen muss ja relativ schmal sein, damit die Räder bei vollem Lenkeinschlag nicht anstreifen. Bei der von Dir gezeichneten Lösung ist der Rahmen überall gleich breit (schmal), damit sind die Schwenklager weit weg vom Rad.
Ein erster Vorschlag wäre, den Rahmen im Bereich der Achse entsprechend zu verbreitern, damit man das Schwenklager näher ans Rad bekommt. Wenn man diese Verbreiterung elastisch mit dem Hauptrahmen verbindet, bekommt man gleichzeitig noch eine Federung dazu, die wirst Du brauchen, sonst hängen immer drei der sechs Räder in der Luft.

[Coleone]

Hmm ich denke mal du meinst das so wie im Bild im Anhang. Ja das wäre schon besser, so würde ich den drehpunkt weiter zum Rad bringen. Auch wenn eine Federung sicher viele Vorteile bringen würde, denke ich aber das ich wohl keine einbauen werde

[Coleone]

Es geht is kleinen Schritten vorran. Ich habe mich als Controller Board für das MyAVR-Board MK3 mit nem m2560 entschieden.

Meine ersten Programmiererfahrungen hatte ich bisher nur in Bascom, bin jetzt aber auch zukunfstorientiert auf C umgestiegen und lerne mich da grad bischen ein. Bisher habe ich nur 3 PWM Kanäle vorläufig erstellt. Also die LEDs auf dem Board kann ich damit gut dimmen und Spannungsmessung mit Multimeter sieht auch gut aus. Aber ich werd mir evtl mal ein Oszilloskop anschaffen, das wär manchmal echt praktisch.
Derzeit beschäftige ich mich, leider mit mäßigem erfolg, mit UART, da mein Projekt ja zunächst nur ferngesteuert sein soll.

Mechanischer Aufbau ist auch im Gange, aber dazu folgt später mehr.
Soweit der Stand der Dinge

[yaro]

Welche Motoren willst du verwenden, und wie sollen sie an die Räder gekuppelt werden?
Bei einem so großen Robo lohnen sich vllt sogar Benzinmotoren.

Gruß, Yaro

[Coleone]

Akkuschrauber^^ 20€ das stück, hab nen getriebe und ne praktische Verbindung zu den Rädern. Klingt zwar komisch, ist aber so

[Jeti]

Das ganze erinnert mich an ein Projekt was ich von einiger Zeit begonnen habe.

https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=45941&highlight=

Das ist auch ein Auflärer, allerdings amphibisch und mit mehr Nutzraum wie du ihn Planst. Ich habe allerdings auch die selben 260er Räder eingeplant gehabt.

Akkuschrauber Motoren hab ich allerdings nicht verwendet. Das lag aber auch daran das die nicht die Drehmomente, bzw Drehzahlen erreichen konnten die ich haben wollte. Letztendlich bin ich bei 6x200W Brush-Motoren gelandet, die ich auch in die Reifen einbauen wollte... was sich aber aufgrund der Felgengeometrie etwas schwieriger gestaltete als ich zuerst angenommen habe. Vor allem da mein Fahrzeug auf 120Kg und 30km/h ausgelegt war wurde das Bremsen ein gutes Thema. Ich habe es damals nich geschafft sowohl Bremsen als auch Motoren in die Felden einzubauen. Letztendlich sind die meisten Pläne meinerseits fertig, im Moment fehlt mir für die Umsetzung die nötige Maschinerie. Kannst dir ja was abschauen wenn du was findest was du für gut hällst :)

Gruß
Jeti

[Richard]

Bei den Motoren wird doch mit dem Motor gebremst! Da braucht man keine
zusätzliche Bremsen. Das geht durch umschalten auf Generator Betrieb für
gesteuertes Bremsen, aber dann nur während der Fahrt. Im Stillstand muß
dann aktiv per Spannung gebremst werden. Ja, das Einbauen ist nicht immer
einfach, da muß man sich Hilfe (Dreher) suchen.....

Die Motoren sollten auch gut sein, allerdings eher teuer.

http://www.heinzmann.de/component/search/Herkules/%252F?ordering=&searchphrase=all

Ich habe dort mal um Preise gebeten, leider wollte die Firma b.z.w.
der Verkauf zu viel wissen. Weitaus schlimmer als die ex SED. :-(
Solche Firmen können mir den Rücken herunter rutschen und mit der
Zunge Bremsen. :-(

Gruß Richard

[Jeti]

Hallo Richard,

ich habe auch lange darüber nachgedacht ob ich einen Motor als Generator bremsen lasse. Ich habe mich bewusst dagegen entschieden denn es gibt mehrere Probleme bei der Sache:
1. Wohin mit dem Strom der erzäugt wird? Batterien laden oder verbrennen?
2. Ich möchte mich wenns darum geht ein 120kg Objekt von 30 km/h voll abzubremsen nur ungern auf elektronik verlassen. Es mag schon sein das das alles super funktioniert wenn mans exakt richtig macht. Aber ich vertraue lieber auf simple mechanik... nich das das die optimale Lösung währe, mit sicherheit nicht. Aber die sicherste :) und das geht vor.
3. Arbeite ich gerne mit selbstgebauten Automatikgetrieben. Das hat den Nachteil das ich bei der höchsten Geschwindigkeit (höchster Gang) die geringste Bremswirkung habe da der Motor natürlich nicht mehr so doll untersetzt wird. Da ich aber wenn ich vollbremse nicht warten möchte bis mein Getriebe runter geschaltet hat, hab es eigentlich keine solche Lösung mehr.

Was für Motoren suchst du genau? Brushless? Wie viel Watt? Welches Drehmoment brauchst du?

Gruß
Jeti

[daniel.weber]

Hallo,
endlich nochmal ein interessantes Projekt hier :) - auch mal was ganz anderes. Was genau soll das Fahrzeug denn mal können? Der Name klingt ja wirklich spannend. Wie schwer soll das Ganze in etwa werden?

Ich mag solche großen robusten Alumonster, da kann man, wenn man sie richtig aufbaut, wirklich viel mit machen.

Ich wünsche dir viel Erfolg und werde auf jedenfall weiter mit lesen :)

[Coleone]

Wie der Name schon sagt soll er von der Idee her zur Gelände Aufklärung genutzt werden können. Und vom Gewicht her habe ich auf ca. 17kg hochgerechnet, aber das ist nur ne sehr grobe Angabe.

[Hessibaby]

Zwei Anmerkungen von mir:
1. Bei dem geringen Abstand der gelenkten zu den ungelenkten Rädern werden die ungelenkten bei geringstem Lenkeinschlage schon radieren.
( Schaud Dir zu dem Thema mal die Lenkung eines LKW-Aufliegers an )
Wenn Du den Achsabstand so gering lässt müssen die mittleren Räder mitgelenkt werden.
2. Beim Betrachten Deiner zweiten Skizze ist mir aufgefallen, dass ( bei 260mm Raddurchmesser ) der Anlenkpunkt über 100mm von der Radmitte entfernt ist. Die benötigten Stellkräfte zur Anlenkung sind somit sehr hoch und weit jenseits dessen was mit einem Modellbauservo realisierbar ist.

Gruß Hartmut

[Rabenauge]

Das Ganze würde auch ohne Lenkung funktionieren.
GAZ baut unter anderem ein ATV, was drei Achsen hat, und nur mittels Raupenlenkung gesteuert wird.
Dort kann man optional sogar eine Gleiskette einfach auf die Räder auflegen.
Dürfte so am einfachsten zu bauen sein, ohne Lenkung und Federung braucht es nicht mal Kardanwellen.

[Hessibaby]

@ Rabenauge, das geht natürlich auch, aber der Wendekreis wird bei der, oben genannten, Geometrie bei ca. 5-6 m liegen. Wenn Du "auf dem Teller" drehen willst ( also auf der Stelle ) benötigst Du sehr viel Drehmoment weil Du die mittleren Räder "losbrechen" mußt.

[Rabenauge]

Nein, das denke ich nicht.
Du kannst die mittleren Räder sogar helfen lassen, indem sie entgegengesetzt drehen.
Du musst natürlich elektrische Differentiale programmieren, die jeweils zur gewünschten Kurve passende Drehzahlen erzeugen.

Geht in grösser auch: GAZ hat oder hatte bis vor kurzem ein ATV im Program, was je drei Räder pro Seite hatte und eine Kettenlenkung, bei dem Ding kann man sogar Gleisketten auf die Gummireifen auflegen.
Funktioniert also durchaus.

Und: auch Panzer können auf der Stelle drehen, oder? Wenn du willst, kannst du die mittlere Achse (ist so schwer nicht zu bauen, wenn du sie bspw. exzentrisch lagerst) auch etwas mehr belasten als die anderen Achsen, somit dreht es sich leichter.
Dann kannst du sie bei Bedarf (eben zum engen kurven) nach unten drücken, was die anderen beiden Achsen entlastet, und du somit fast alleine mit den mittleren Rädern lenkst (wenn die halbwegs unter dem Schwerpunkt sind), und wenn du den Grip aller sechs Räder brauchst (nasses Gras...) hebst du sie soweit an, dass alle gleich belastet sind.
Ist immer noch leichter zu bauen als deine Lenkung, weil auch die elektrrische Differentiale braucht, ausreichend kräftige Servos und zum Kurvenradius passende Lenkeinschläge- unterschiedlich an jeder Seite.

[Coleone]

Auf der Stelle drehen sollte kein problem werden, da die Räder unabhängig geschwenkt werden können.

Das mit den Stellkräften stimmt schon, die werden wahrscheinlich relativ hoch werden...aber ich habe da schon ein oder zwei Lösungsmöglichkeiten im Auge. Ich werds einfach mal an einem Rad probieren und mal testen wie die kräfte und die stellgeschwindigkeiten so sind. Ich denke ich werde die Räder beim Schwenken auf der Stelle eh leicht mitdrehen lassen, das sollte das ganze noch etwas erleichtern.

[Rabenauge]

Natürlich tut es das. Wozu hast du auch den Rechner an Bord...mir ging es mit meinem Vorschlag darum, die Mechanik wesentlich zu vereinfachen, denn ein zuverlässiges, robustes Fahrwerk zu bauen, ist nicht so einfach, wie es klingt, von daher ist im allgemeinen weniger dann mehr.
im Grunde brauchst du nur stabile Achsen und ebensolche Lager, also ein Stück Welle mit zwei Kugellagern und innen rauf ein ordentliches Zahnrad.

Das Teil da funktioniert nach dem Prinzip, wobei dort keine unterschiedlichen Raddrehzahlen benutzt werden (pro Seite), es ist eine reine Kettenlenkung, die nur pro Seite gesteuert wird.
http://www.youtube.com/watch?v=lPjbnILOGQQ

Dann brauchst du nicht mal sechs einzelne Motoren.

[Coleone]

Ich werde definitiv jedes Rad einzeln antreiben. Und wie gesagt ich nehme Akkuschrauber, also den Motor mit Getriebe und der tollen Schnellspannforrichtung. Die ist eigentlich schin sehr Robust und ich kann Reifenwechsel wie in der Formel 1 machen.
Aber natürlich wäre eine Lenkung die einfach nur über die Drehzahl realisiert wird, also ohne einschlagen der Räder auch machbar. So hätte ich dann 2 möglichkeiten, denn das eine schließt das andere ja nicht zwingend aus

[Coleone]

Nach ner mehr oder weniger kleinen Pause gehts nun weiter. Nach reichlicher überlegung wäre es mir aber immer noch am liebsten wenn ich die vorderen und hinteren räder einzeln schwenken könnte. Ich habe den Drehpunkt der Räder nun so nahe wie möglich ans rad gebracht, aber nun stellt sich die frage des antriebs für die Schwenkung der Räder.

Meine derzeitige Überlegung ist es zurzeit die Räder samt Motor im inneren des Fahrzeugs über eine Gewindespindel zu schwenken. Sprich ein getriebemotor dreht die Spindel und diese schwenkt den Motor. Der Getriebemotor und das stück das die drehung der Spindel in die Bewegung umsetzt sind drehbar gelagert... schwer zu erklären, vieleicht hilft das angehängte bild weiter.

Hab das ganze mal versuchsweise aufgebaut aber ich denke ich bin zurzeit was material angeht etwas eingeschränkt. Habe grad so einen kleinen Vario-Getriebemotorbausatz von conrad verwendet und meine gewindespindel ist einfach eine m4 gewindestange ausm baumarkt.

Mal abgesehen vom Platzverbrauch im inneren, was haltet ihr von der Idee? Vorteilig dabei finde ich die Selbsthemmung und das man auf diese Art eigentlich ganz gut Kraft aufbringen könnte. Wirklich schnell muss eine Schwenkung der Räder eigentlich nicht sein, wenns nicht grad 5 minuten dauert, lege ich auf Geschwindikeit nicht so viel wert

[Richard]

Hmm, nach der Zeichnung wird das aber ein ziemlicher Brocken?
Raddurchmesser geschätzt ca. 13++++Meter...Boooar!

Gruß Richard

[Coleone]

auf so ne antwort hab ich nur gewartet... denk dir einfach jeweils ein "c" vor das "m"

Ich habe nicht vor mit einer alles vernichtenden Machine die Weltherrschaft an mich zu reißen...

[Hessibaby]

Wenn man mal von dem Fehler mit den 2 Potenzen absieht, schaut das Ganze schon gut aus.
Den Achsschenkelbolzen solltest Du schräg setzen, und zwar so schräg, dass die gedachte Verlängerung des Bolzens in etwa unter der Radmitte endet.
Die Räder der Achsen kannst Du mit einer gekoppelten Trapezlenkung anlenken. Berechnung per Exceltabelle siehe

http://www.urlaub-und-hobby.de/metallbaukasten/sonst/lenkung1dt.html

Ist ganz unten, aber die Theorie solltest Du in Ruhe durchlesen, da diese sehr gut geschrieben ist.

[Rabenauge]

Sorry, aber die Radachsstummel direkt in die Futter von Akkubohrern wird, bei einem Gesamtgewicht von ~ 15 Kilo, nix.
Das hält so ein Futter nicht lange aus.
Wenn du es schon auf _diese_ Art machen willst, musst du mindestens zwischen Futter und Rad noch ein Stützlager einbauen!
Du hast die erste Abstützung (Lager) erst hinter dem Bohrfutter!
Auch die Gewindestangen, bei der Grösse ist M4 entschieden zu schwach, du musst bedenken, dass auf Räder auch nicht unerhebliche Seitenkräfte wirken.
Selbst M6 hielte ich nur dann für brauchbar, wenn das Spill nicht länger als 20cm ist.
Ausserdem brauchst du bei der Variante eine Menge drehbare Lager (auf den Achsschenkeln z.B.), oder musst den kompletten Antrieb mit drehen.

Ganz klares nein: so wird es nichts aushalten.

[the_muck]

Willst du alle Achsen starr lassen? Also ohne richtige Aufhängung?!

[Coleone]

Nach langer Sommerpause geht es weiter. Das gesamtkonzept wurde stark überarbeitet. Der Roboter wir kleiner, da er nur 2 Achsen hat, die Achsen sind starr, gelenkt wird also nur durch Geschwindigkeitsänderung der Räder. Nach wie vor werde ich allerdings die Motoren und das Getriebe eine Akku Schraubers verwenden, allerdings ohne das Spannfutter. Eine Federrung gibt es auch nicht, halte ich jetzt auch nicht für unbedingt nötig.

Als Fernsteuerrung habe ich einen Wii Classic Controller per I2C ausgelesen und übertrage die Zustände der Tasten und Joysticks bei einer Änderung per UART in einem String, welche im Roboter dann in einzelne Steuerbefehle aufgetrennt wird.

Der linke Joystick soll zum lenken benutzt werden. Die nächste Herausforderung wird es also sein, aus X und Y werten des Joysticks, Drehrichtung und Geschwindigkeit der Motoren zu bestimmen.