Basic(-Billig/-Baby) Mono Wheel

[mausi_mick]

Hallo,

nach einer langen Pause , die ich eher anderen Themen (Lichtdecke mit LEDs etc) gewidmet habe, möchte ich beim MonoWheel mal etwas weiter machen.

Ich habe mich jetzt folgendermassen festgelegt:

1 Verbesserungen nur noch am "Big-MW" (50 cm Rad)
2 Neigungserfassung mit 2 Sharp-Abstandsensoren
3 Gleichgewicht/Kurven über "Pendel"-Masse, die mit Linearantrieb links/rechts verschoben wird
4 getrennte Akkus für Fahrmotor und Pendelantrieb (incl. Atmega8/Sensoren)
5 Fahrweg der Pendelmasse aus Ruhelage wird über Quadraturencoder erfasst


zu 1 : Verbesserungen nur noch am "Big-MW" (50 cm Rad)

Das Kleine "Basic-MW" (30 cm Rad) fuhr zwar relativ stabil, aber ich hatte wenig Möglichkeiten, in dem knappen Raum Antrieb, Akku, Sensoren, Pendelmasse etc unterzubringen. Bei dem 50 cm Rad war da doch erheblich mehr Platz. Die Verbesserungen am Big-MW gehen zum einen in Richtung höhere Präzision und zum anderen in Richtung niedrigere Masse. Durch Verwendung einer neuen Alu-Felge (mit Mantelund Schlauch um die 30 €) konnte ich beides erreichen: ca 0,5 kg weniger Masse und wesentlich besseren Rundlauf - trurig war nur , dass die Massnahme nicht gerade die Fahrstabilität erhöht (kleineres Trägheitsmoment ...)
Dann hab ich mich entschieden, das "Stützrad" oben anzuordnen, und zwar mittig , sodass die Kippmomente möglichst in Radmitte und nicht nach vorne bzw. hinten versetzt eingeleitet werden (was zum "Eiern" des MW führen kann). Somit ist das Big-MW dem MonoWheel von Klingon/Murdoc_mm rech ähnlich. Bei dem neuen Rad hab ich auch die Laufschiene auf der Felge (U-Profil) noch mal neu gesägt (ca 240 Einsägungen auf 1,2m Umfang, das war schon etwas nervig), um das U-Profil in die "rund" zu biegen. Das Antriebsrad (voren) und das passive hintere Rad laufen in dem Alu-Profil, während das Stützrad aus zwei Kugellagern (aus alten Festplatten) besteht, die seitlich aussen an dem U-Profil entlangrollen.
Durch Verwendung eines besseren Motors (ein alter Maxxon aus einem Ventilator) konnte ich die doppelte Untersezung mit Schnurrollen einsparen, was auch Platz und Gewicht gespart hat.


zu 2: Neigungserfassung mit 2 Sharp-Abstandsensoren

Nachdem ich einige Experimente mit Beschleunigungssensoren (analog: MMA7260Q, digital: BMA020) gemacht habe, habe ich mich entschlossen, mit den Sharp-Abstandsensoren, die noch irgendwo rumlagen, weiterzumachen. Sie haben den Vorteil , recht schnell zu sein . Mit den Beschleunigungssensoren den Neigungswinkel zu messen, ist in ruhenden Systemen einfach, aber auf den doch recht unruhigen MW schwierig, da man neben der Erdbeschleunigung auch alle anderen Beschleunigungen des Fahrzeugs mitkriegt. Da müsste man wohl noch Gyros etc. hinzunehmen, aber das schien mir doch zu aufwändig.
Nachteil ist halt, dass Abstandssensoren nur in ebenem Gelände als Neigungssensor sauber funtionieren und das sie Sensoren an relativ exponierten Stellen angebracht sind (möglichst weit aussen, um ein grosses Differenz-Signal zu bekommen).


zu 3: Gleichgewicht/Kurven über "Pendel"-Masse, die mit Linearantrieb links/rechts verschoben wird
....

kommt in den nächsten Tagen ?

Gruss mausi_mick

PS: Hab Probleme, Fotos hochzuladen, da mein Speichervolumen wohl überschritten ist.

Werd vielleicht mal ein Video bei YT reinstellen

[oberallgeier]

... nach einer langen Pause , die ich eher anderen Themen ... gewidmet habe ...

Huiiiii, prima, bravo ! ! Das freut mich, dass Du weitermachst. Und - lange Pause, andere Themen - genau wie bei mir.

Ich bin gespannt, was Du jetzt zaubern wirst! Viel Erfolg!

[mausi_mick]

Vielen Dank, oberallgeier,

gedanklich hab' ich das MW ja meist noch im Kopf und mehr so grundlegende Sachen gemacht, wie I2C-Bus, LCD-Ansteuerung und die Sache mit dem Quadraturencoder, bei denen ich - als sparsamer/knausriger ? - Mensch die "Zahn"-Lücken eines M1-Zahnrads zur Zählung mit den Gabellichtschranke nutze.
Aber dazu später mehr ...

zu 3: Gleichgewicht/Kurven über "Pendel"-Masse, die mit Linearantrieb links/rechts verschoben wird

Ich hab ja in der Vergangenheit auch einige Versuche unternommen, das MW nicht durch Gewichtsverlagerung, sondern durch Kreisel zu "lenken". Wobei ich daran gedacht hatte, damit das Rad - möglichst ohne es zu neigen - um die Hochachse (die mit dem kleinsten Trägheitsmoment) zu drehen. Die Erfolge blieben aber aus, oder waren gering oder nicht nachvollziehbar.
Daher will ich jetzt erstmal nur mit dem Pendelgewicht weitermachen. Es läuft oben auf einer Schiene die auch zur Befestigung der Abstandssensoren dient. Der Antrieb - ein kleiner Getriebemotor - sitzt unter dem Chassis, auf seiner Achse ist ein 40 zähniges Zahnrad (Modul 1) befestigt, dessen Zähne oben durch das Chassis reichen und dort in eine Zahnstange greifen, auf der das Pendelgewicht montiert ist.

zu 4: getrennte Akkus für Vortrieb und Pendel/Linearantrieb

Da das Akku-Pack recht schwach ist (4S 750 mAh Lios Nokia-Handy) ist und einen hohen Innenwiderstnd hat, gab es immer Probleme, wenn beide Motoren (zusammen über 1 A) liefen bzw. der Pendelmotor in Aktion trat. Um diesen Seiteneffekt auszuschliessen, hab ich ein zweites Akkupack hinten eingebaut, das auch zu einer besseren horizontalen Lage des Chassis führt.


zu 5: Fahrweg der Pendelmasse aus Ruhelage wird über Quadraturencoder erfasst

Mich hat das immer gestört, das ich / MW nicht wusste, wo sich die Pendelmasse gerade aufhielt, obwohldas - wie oben beschrieben - eigentlich nicht nötig ist, da man ja nur je nach Neigung (hört sich gut an) entsprechend reagieren muss...
Hab dann mal mich mit Quadraturencodern beschäftigt . Mich hat nur der etwas hohe Preis gestört, auch hielt ich es für schwierig, sowas unter engen Platzverhältnissen einzubauen.
Hab dann mit Gabel-Ls von Pollin experimentiert, die zwar ein furchtbares Gehäuse und eine noch unangenehmere Buchse haben,
aber billig (25 Cent) sind und einen Schmittrigger integiert haben. Hab einfach die Buchse ausgebaut und einen SMD 4,7 kOhm Widerstand als Pull-Up reingelötet, um Platz auf der Prozessorplatine zu sparen. Hab dann mal ausgerechnet, dass man - um den 90° Siganlversatz bei einem M1-Zahnrad zu erhalten, da gut hinkommt, wenn man die Lichtschranken um 180° versetzt aneinanderklebt mit einer ca 0,2 mm dicken Folie dazwischen. Das grössere Problem war aber der zu geringe Gabelabstand bzw. das zu dicke M1-Zahnrad. Anfangs hab ich das Zahnrad ziemlich malträtiert und von über fünf auf unter 4mm gefeilt/geschmirgelt. Das hat aber den Nachteil, dass das Zahnrad zu sehr geschwächt wird und es noch schlechter auf der Achse zu befestigen ist. Bei dem letzten Versuch hab ich die Gabelweite durch Feilen erweitert und das Zahnrad nur wenig bearbeitet. Die Justage auf Zahnmitte erfolgte dann mit dem Oszilloskop.

Hier noch ein kleines Video dazu:

http://www.youtube.com/watch?v=dpiDd0STX_k


Gruss mausi_mick

[mausi_mick]

hallo,

da ich momentan etwas Probleme mit dem Speicherplatz habe,

hier ein paar Videos auf Youtube zum Aufbau:

http://www.youtube.com/watch?v=btFgpBCV0c0

http://www.youtube.com/watch?v=L9Q9wknkvj8

und einige Testfahrten auf Parkplatz:

http://www.youtube.com/watch?v=nvVoWIC8UOQ

http://www.youtube.com/watch?v=uwr-Vu4n6jQ

http://www.youtube.com/watch?v=SsNzgqJ3y1o



Gruss mausi_mick

[mausi_mick]

Hallo,

hab die Pendelmasse von ca 275g auf etwas über 350g erhöht und die Kamerahalterung etwas tiefer montiert, sodass man auf den ersten beiden Videos den Ausschlag des "Pendels" erkennen kann. Die Abstands-Sensoren kalibrieren sich in der ersten Sekunde selbst, man/ich muss halt in dem Zeitraum das MW ruhig und senkrecht halten. Danach starte ich erst den Antrieb des Fahrmotors. Beim 3. Video war die Kamera leider zu hoch eingestellt, sodass man zwar den Baum, aber nicht die Pendelmasse erkennt.


http://www.youtube.com/watch?v=RXw-n5Ljg38

http://www.youtube.com/watch?v=-NLmja0VCPs

http://www.youtube.com/watch?v=2r7qSB2lTWw

Gruss mausi_mick

[oberallgeier]

... sodass man ... den Ausschlag des "Pendels" erkennen kann ...

Jaaaa, das ist ja prima! Da kann man den Ausschlag erkennen und die Reaktion des MW. Das ist sicher für die Weiterentwicklung eine gute Analsysemöglichkeit.

Mein Eindruck ist, dass diese Version weniger um die gedachte "Längsachse" (= in Fahrtrichtung) pendelt als das frühere BBMW. Stimmt das?

Weiter viel Erfolg

[GeoBot]

Es freut mich, dass das Projekt weitergeht.

Die Onboard-Videos sind echt genial.

Wurde bei den Fahrten gelenkt?

Wenn ja - könnte man vielleicht auf dem Anzeiger
noch die Lenksignale (links-rechts) mit einer LED
visualisieren.

Grüße GeoBot