Robot1 - 2D Kartenerstellung [Chassisaufbau]

[daniel.weber]

Hallo zusammen,

ich möchte euch heute meinen im Bau befindlichen Roboter "Robot1 (ONE)". Der Name ist nicht sehr einfallsreich, ich bin im vergeben von Namen nicht soooo gut ;) aber davon will ich mich jetzt mal nicht aufhalten lassen, das Kind braucht ja irgendeine Bezeichnung ;)

Worum geht es überhaupt
Mit diesem Roboter möchte ich mich ein wenig länger beschäftigen, er soll mir als Plattform dienen für weitere Entwicklungen, daher wird er sehr stabil gebaut werden. Den Aufbau habe ich dabei so einfach wie möglich gehalten, so dass man den Roboter später vervielfältigen kann.

Was Robot1 mal können soll
Ich habe mir den Bau in kleinere Teilabschnitte eingeteilt, oberstes Ziel soll sein, ein einfaches Chassis zu bauen, auf dem ich dann in aller Ruhe die Elektronik platzieren kann. Sobald ich das Chassis zusammen geschraubt habe, geht es zunächst daran dem Roboter das Fahren beizubringen. Dazu verwende ich meine MotorControll V1, das ist eine recht einfache Schaltung mit 2 vollständigen H-Brücken, die mittels Mega32 angesteuert werden.
Wenn die Grundlagen geschaffen sind möchte ich mich mit der Erstellung von 2D Karten beschäftigen. Robot1 wird in einen bekannten oder unbekannten Raum ausgesetzt, ist der Raum unbekannt beginnt er mit der Kartenerstellung, ist er bekannt, soll der Benutzer Wegpunkte erstellen können, die der Roboter dann abfährt, wenn er dabei auf neue Hindernisse stößt werden diese in die Karte aufgenommen, fehlt ein Hindernis, so wird es aus der Karte gelöscht.
Wenn das soweit fertig ist, dann beginne ich damit einen zweiten Robot1 aufzubauen, mit diesem zweiten Roboter sollen dann verschiedene Interaktionen passieren, bspw. wäre es denkbar zu weit einen Raum zu untersuchen. Ob es dann noch einen dritten Roboter geben wird kann ich nicht sagen, sicherlich wäre es spannend mal einen Schwarm von 10 Roboter auf ein ganzes Erdgeschoss los zulassen. Aber mal schauen...

Was bisher passiert ist
Ich plane schon etwas länger an diesem Projekt, bzw. arbeite mit kleineren Zwischenprojekten auf diesen Projekt hin. Den Roboter habe ich vorher komplett im CAD geplant, sodass jedes Teil digital vorliegt. Die Daten werden derzeit nach und nach von mir auf meiner CNC Fräse gefräst.

Einige CAD Bilder findet ihr unter:
http://projects.web4clans.com/index.php/robot-1/das-roboter-chassis

Das fertige Chassis, noch ohne Anbauten könnt ihr euch hier ansehen:
http://projects.web4clans.com/index.php/robot-1 (ganz unten)

Es geht weiter mit den beiden Motorhalterungen, Motorwellen, Drehgeberscheibe und diverse Kleinteile. Bilder folgen dann nach und nach.

Für Fragen, Kritik und Anregungen bin ich immer offen und auch sehr dankbar. Viel Spaß beim Lesen und Bilder schauen :)

[TobiKa]

Zum Chassis:
Ich GLAUBE es wäre besser wenn du die Motoren weiter aus der Mitte verbaust und nur eine Möbelrolle verwendest.

Hast du dir schon Gedanken über die Odometrie gemacht, Erkennenung des Umfelds...?
Finde das Thema sehr Interessant! Hat schon seinen Grund warum hier so oft nach Navigation, erkennung von Hindernissen, Umgbung erkennen,.... gefragt wird

[Besserwessi]

Wie sieht es mit der Getriebeübersetzung aus ?

[daniel.weber]

Hallo,

danke für euer Interesse,


Ich GLAUBE es wäre besser wenn du die Motoren weiter aus der Mitte verbaust und nur eine Möbelrolle verwendest.
was würde das für einen Vorteil bringen? Hatte extra 4 symmetrische Punkte gewählt, damit der Schwerpunkt relativ weit unten liegt, so ist es möglich den Aufbau relativ hoch zu bauen (falls erforderlich). Gut drei Punkte wären noch besser, dann hätte ich aber auch weniger Platz.


Hast du dir schon Gedanken über die Odometrie gemacht, Erkennenung des Umfelds...?
Ja Gedanken habe ich mir da schon gemacht, nur konkret festgelegt habe ich da noch nichts, da ich einen ARM Controller verwende werden wohl relativ komplexe Erfassungen möglich sein. Aber dazu später mehr.


Wie sieht es mit der Getriebeübersetzung aus ?
hmmmmm... gute Frage :) da habe ich mir nur soweit Gedanken drüber gemacht, ich wollte auf ein Getriebe verzichten, da es den Aufbau komplexer gemacht hätte, ich versuche die Drehzahl der Motoren über meine Steuerung zu regeln. Sollte das nicht hinhauen, dann muss ich das nochmal überdenken. Wird sich dann gegen Ende dieser Woche zeigen, denn Ziel ist es das Chassis bis dahin fertig gestellt zu haben.

[Searcher]

Hallo,
ich kann mir das auch nicht so recht vorstellen, wie das mit den vier Rädern gut funktionieren soll. Wenn da keines gefedert eingebaut wird, kann es schon bei leichten Unebenheiten des Bodens passieren, daß eins der Räder in der Luft hängt. Das könnte auch ein Antriebsräd sein... oder hast Du da schon an irgendwelche Gegenmaßnahmen gedacht?

Welche Nenndrehzahl haben die Antriebsmotore. Sind das Gleichstrommotore? Wenn ja, kann ich mir eine Fahrt ohne Getriebe auch nicht so recht vorstellen.

Gruß
Seracher

[Richard]

Wie sieht es mit der Getriebeübersetzung aus ?
hmmmmm... gute Frage :) da habe ich mir nur soweit Gedanken drüber gemacht, ich wollte auf ein Getriebe verzichten, da es den Aufbau komplexer gemacht hätte, ich versuche die Drehzahl der Motoren über meine Steuerung zu regeln.

Dann brauchst Du BLDC Langsamläufer oder Drehstrom motore. Nur die können mit entsprechenden Treibern ohne Leistungsverlust von Stillstand bis U Max "gefahren" werden.

Beispiel; Motoren

http://www.dmg-movement.de/

Beispiel: Steuerung
http://www.dmg-movement.de/

Das soll nur ein Beispiel sein, für Deinen Bot sind die zu groß. Ansonsten bleiben nur DC Getriebemotoren mit PWM Ansteuerung.

Gruß Richard

[lokirobotics]

Hallo Daniel,

zu deinen Hardware-Problemen ist ja schon relativ viel gesagt worden. Zu deinem Namensproblem (vielleicht auch einfach nur für die Zukunft ;-)):
Es ist üblich, Projekte während der Verwirklichung mit einem Codenamen (http://de.wikipedia.org/wiki/Deckname#Codenamen_in_der_Computerindustrie) zu bezeichnen. Üblich sind Namen von Märchen- oder Romanfiguren, Tiernamen, historische Gestalten...
Ich find das immer sehr praktisch. So hat man das ganze Projekt über Zeit, einen treffenden Namen zu finden.
Joar, nur mal so nebenbei :D

Grüße

[daniel.weber]

Guten morgen zusammen,

nochmal danke für eure Beiträge. Ich habe nochmal eine Nacht über das Getriebeproblem geschlafen und mir heute morgen mal ausgerechnet wie schnell Robot1 bei einer Lastdrehzahl von 2500 upm sein würde, ich bin auf etwa 37km/h gekommen, das ist natürlich viel zu schnell *g* ich werde wohl nicht drum rum kommen ein Getriebe zu bauen, ein Verhältnis von 10:1 bis 20:1 sollte da ausreichend sein.

Mein Problem ist nur jetzt nicht der Bau des Getriebes, das hat die Fräse in ein paar Stunden fertig, vielmehr die Platzierung auf dem Chassis, ich möchte auf jedenfall vermeiden, dass ich das Chassis nicht verwenden kann, daher muss das Getriebe in einen Raum von ca. 80x40x10mm Platz finden, doof an den Motoren ist, dass sie nur hinten einen Flansch zum befestigen haben, für ein Getriebe wäre es aber super, wenn ich sie vorne direkt an dem Getriebedeckel verschrauben könnte. Da muss ich mal schauen, ob ich evtl. vorne 2 kleine Gewinde anbringen kann.

Ich habe mir das so vorgestellt, das Getriebe findet nun da Platz wo sich derzeit die relativ große Motorhalterung befindet, den Motor versetze ich ganz nach links, auf der rechten Seite wird dann der Ausgang der Welle sein. Ich werde die Teile heute nach der Uni mal im CAD entwerfen und schauen ob das alles so zusammenpasst.

@lokirobotics
danke für den Vorschlag, ich habe immer an einem Namen überlegt, dessen Buchstaben für etwas tolles stehen. Wobei ich die Nummerierung Robot Nr. auch nicht schlecht finde. Starwars macht das ja auch so *g*

[Richard]

Platzierung auf dem Chassis, ich möchte auf jedenfall vermeiden, dass ich das Chassis nicht verwenden kann, daher muss das Getriebe in einen Raum von ca. 80x40x10mm Platz finden, doof an den Motoren ist, dass sie nur hinten einen Flansch zum befestigen haben

Du hast die Motore also schon? Dumm gelaufen. :-( Ansonsten gibt es schöne Motoren mit angeflanschten Planeten Getriebe.

http://de.nanotec.com/start.html

Dort einmal etwas stöbern z.B. BLCD, Getriebe.....

Bei.. http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/index.php?cPath=70

bekommt man auch etwas in der Richtung.


Gruß Richard

[daniel.weber]

ja die Motoren sind schon vorhanden, ich hatte davon mal mehrere gekauft und würde die schon ganz gerne dafür verwenden. Fände es auch mal interessant ein Getriebe selber zu bauen, nur bringt es meinen Zeitplan etwas durcheinander :( hätte ich vielleicht vorher dran denken sollen - aber man kann ja nicht immer an alles denken :D

edit:
also das wird so wohl nichts, ich finde keine Möglichkeit die Motoren mit Getriebe an mein Chassis anzubauen ohne es neu zu machen, schade werd wohl nicht drum rum kommen.

Ich finde die Motoren EMG30 ganz interessant, auch wenn die nicht ganz billig sind. Hat jemand Erfahrungen mit den Motoren?

edit2:
da ich eine Motorhalterung gestern schon fertig gefräst habe und auch das Chassis fertig ist, werde ich es doch einmal ohne Getriebe versuchen, wenn alles nichts hilft mach ich nen Rennauto raus :D

[daniel.weber]

so es geht weiter, ich hatte mich, da alle Teile schon so gut wie fertig waren, erstmal entschieden es mit den Motoren ohne Getriebe zu versuchen.

Moterhalterungen sind fertig und montiert, heute folgen die beiden Verbindungswellen, auf die dann die Räder geschraubt werden.

http://projects.web4clans.com/images/stories/imag0034-400.jpg
http://projects.web4clans.com/images/stories/imag0035-400.jpg

[Richard]

Sieht sauber aus, Aber sind die Motoren echt nur mit 2 Schrauben befestigt) der Hebelarm Rad/ motorbefeswtigung wird die die Motoren zerlegen! Ohne Getriebe wird Dein Bot 100 km/h fahren oder bei wenig Drehzahl anhalten. Außer Du verwendest Bürstenlose langsamläufer mit passendem Treiber, so etwas gibt es für Schiffsmodelle nur nicht gerade günstig.

Gruß Richard

[daniel.weber]

ja zwei Schrauben, so stark sind die Motoren ja nun auch nicht, mehr Befestigungsmöglichkeiten geben die Motoren nicht her. Hatte ausgerechnet, dass er so um die 30km/h fahren würde. Das Chassis ist aber sehr schwer, also entweder schaffen die Motoren es gar nicht oder nur sehr langsam.

Mir ist seit einiger Zeit klar, dass ich das Chassis nicht mehr wirklich retten kann, so dass ich es für andere Motoren verwenden kann, daher ziehe ich das jetzt mit diesen Motoren durch und schau was passiert :)
Hat den Vorteil, dass ich meine Fertigungsverfahren testen kann und mich so bei der nächsten Version besser ran tasten kann.

Beim zweiten Chassis verwende ich die Motoren von Robotikharware mit eingebauten Drehgebern, außerdem werde ich das Chassis max. aus 2-3mm Blech fertigen, ich denke, dass sollte auch ausreichen.

Ist alles gar nicht so einfach, wenn man kaum Erfahrungwerte hat aber dafür macht man das ja :) man lernt bekanntlich nie aus...

[Richard]

ja zwei Schrauben, so stark sind die Motoren ja nun auch nicht, mehr Befestigungsmöglichkeiten geben die Motoren nicht her. Du könntest noch eine Aluplatte auf der vorderen Seite Montioeren Dann sitzt der motor fest. :-)

[daniel.weber]

ja aber da gibt es keine Schraubgewinde am Motor und welche anbringen kann man da leider auch nicht. Das sind blöde Motoren, gabs für 1,95€ bei Pollin ;) und ein weiteres Problem ist, dass genau da die Drehgeberscheibe durch das Chassis reichen soll.

Hab mal eine Verbindungswelle fertig gedreht; es sieht so aus als würde der Motor gerade genug Kraft haben das Chassis mit aktzepabler Geschwindigkeit vorwärds zu bringen; geht los bei ca. 5V; ist nur die Frage wie es aussieht, wenn die Trägheit erstmal überwunden ist und wie sich das bei zwei Motoren verhält :) - es bleibt weiter spannend *g*

Edit:
Hier noch ein Bild vom aktuellen Stand:
http://projects.web4clans.com/images/stories/imag0036-400.jpg

Die zweite Welle werde ich heute wohl nicht mehr drehen...

[Richard]

ja aber da gibt es keine Schraubgewinde am Motor und welche anbringen kann man da leider auch nicht. Das sind blöde Motoren, gabs für 1,95€ bei Pollin ;) und ein weiteres Problem ist, dass genau da die Drehgeberscheibe durch das Chassis reichen soll.

Hab mal eine Verbindungswelle fertig gedreht; es sieht so aus als würde der Motor gerade genug Kraft haben das Chassis mit aktzepabler Geschwindigkeit vorwärds zu bringen; geht los bei ca. 5V; ist nur die Frage wie es aussieht, wenn die Trägheit erstmal überwunden ist und wie sich das bei zwei Motoren verhält :) - es bleibt weiter spannend *g*

Edit:
Hier noch ein Bild vom aktuellen Stand:
http://projects.web4clans.com/images/stories/imag0036-400.jpg

Die zweite Welle werde ich heute wohl nicht mehr drehen...

Die Welle in eine fordere Aluplatte Lagern. Aber ich vermute bei diesen Motoren hast Du eh schnell die Nase voll und etwas mehr als 2 € sollte man schon anlegen wenn es etwas länger halten soll..

Gruß Richard

[daniel.weber]

habe das hier extra so einfach wie ihr möglich gehalten, da es sich hier um einen ersten Test handelt und es mir dabei hauptsächlich um die Programmierunggeht. wenn die soweit funktioniert, dann werde ich das Chassis nochmal verbessert aufbauen.

gestern habe ich mich doch nochmal überwinden können in die Werkstatt zu gehen, um die zweite Welle fertig zu drehen. habe dann alles zusammen gebaut und mal einen kleinen Test gemacht. dabei habe ich einfach beide Motoren an den Strom gehangen, so dass sich das Chassis dreht. die Geschwindigkeit ist dabei recht akzeptable, so lange man nicht Vollgas gibt :) wird sicher eine kleine Herausforderung bei der Regelung sein aber durchaus machbar.

Heute fräse ich noch die fehlenden Halterung für die kleinen Räder vorne, dann geht es an die Drehgeber - was noch eine große Aufgabe ist. zwischendurch werde ich mal die Steuerung für die Motoren einbauen und mal nen bissle einspielen :)

[daniel.weber]

So nach etwas längerer Zeit melde ich mich nochmal zurück, das Projekt geht natürlich weiter, ich habe mich nur die letzten Tage bzw Wochen etwas in DirectX eingearbeitet, da ich das für die Visualisierung der Karten verwenden möchte - derzeit arbeite ich an einer einfachen 3D Grafikengine, die es ermöglicht die Daten, die vom Roboter gesendet werden als eine 3D Karte darzustellen.

Trotz der Bedenken Einiger an dem Aufbau des Chassis bzw. der verwendeten Motoren, habe ich mich entschieden dieses Chassis erstmal weiter zu verwenden, da es schlicht und einfach funktioniert. Die Geschwdigkeit bzw. der Strombedarf ist aktzeptabel.

Diese Woche werde ich mal die Motorregelung fest einbauen, so dass Robot1 mal ein paar Runden drehen kann.

In Sachen Drehgebern bin ich mal auf den Gedanken gekommen, diese durch eine Optik (ähnlich der einer PC-Maus) zu ersetzen. So würde ich zwei dieser optischen Sensoren pro Seite verwenden und daraus dann die Geschwindigkeit pro Seite bzw. pro Rad ermitteln. Das ist natürlich um Weiten auswendiger und ich bin mir auch noch nicht ganz sicher, ob das so funktionieren kann aber dafür ist es auch viel interessanter :)

[p_mork]

Zum Thema Drehgeber:

Bei meinem Robo hab ich tatsächlich ne normale Kugelmaus genommen, dort die Lichtschranken ausgelötet und an jeweils zwei kleine Platinen wieder drangelötet. Diese wurden dann mit der Mausplatine verkabelt, als ob sie immer noch dran wären. An beiden Radwellen sind selbstgemachte Encoder-Scheiben (auf Folie aufgedruckt und ausgeschnitten) befestigt. Die Platinen mit den Lichtschranken wurden entsprechend positioniert an den Roboter drangefrickelt.

Die "Maus" wird ganz normal über PS/2 vom Controller ausgelesen, die X- und Y-Achsen entsprechen dann dem rechten bzw linken Encoder.

Das ganze hat den großen Vorteil, dass es vom Preis her unschlagbar ist, so eine Maus kostet auf dem Flohmarkt vllt 2€, während man für 2 entsprechend schnelle Lichtschranken gut das 3-4 fache ausgibt. Je nach Qualität der Encoderscheiben kriegt man eine sehr hohe Genauigkeit hin, bei mir sind das ca. 5 cm Positionsabweichung auf 10m Fahren mit allen möglichen Kurven, IMHO ein sehr guter Wert. Hängt natürlich auch von den verwendeten Rädern ab.

MfG Mark