Projekt: Intelligentes roboterbein controllerboard

[AmyS3]

erstmal danke für die rege teilnahme hier am thread!

ok ich gebe mal mehr infos.
aber wie ober schon gesagt, ich tu mich mit in worten immer schwer.
aber duch eure fragen kann ich wenigstens genauere infos geben

um erstmal auf die chip geschichte zu kommen:
ich habe wirklich ne menge hochleistungs controller chips, die ich bei den ganzen halbleiter hersteller geordert habe die es so gibt (international).
zudem war ich auch auf nem abendseminar für die vorstellung von 8bit zu 32bit kompatiblen controllern von dem hersteller freescale. da gabs dann auch ein demoboard mit nem 32bit controller, usb, nem 3achsen beschleunigungssensor und son zeuch drauf geschenkt.
oder nen 32 bit 233mhz prozessor demo board mit lcd farb display, USB 128mb flashspeicher und 4mb arbeitsspeicher.
und viele weitere chips von freescale, texas instruments,sil und npx.
von 8bit bis 32bit, lowpower (1,8V),5V, Microcontroller, Processoren, wlan chips,zigbee chips/controller, Speicher, 0,5V power booster, power management ic mit 8 ausgängen alle regelbar, dsp chips 8bit mit 200 dsp i/o´s und und und, also ich könnte theoretisch alles in einem chip unterbringen.

ich kann ja mal ne liste machen was ich so alles an ic´s da habe,
und wo ich vielleicht einen abgeben könnte. -> @Furtion
dann ist die wahl der chips sicher einfacher.

programmieren möchte ich alles in c# (außer dieses 32bit processor demoboard. das braucht visual c# mit dotNet).

um nun auf die sache mit der kühlung/heizung einzugehen:
ich habe analoge und digitale temperatur Sensoren vorhanden (-80°C bis + 200°C).
je nach nutzungsumgebung (wüste/arktis) sollte man seine elektronik kühlen oder aber auch heizen können,
um einen temperatur tot der bauteile vorzubeugen.
ich stelle mir vor, das mit peltier elementen durch den temperaturausgleich auch strom gewonnen werden kann.
oder man nimmt sie halt nur zum heizen/kühlen.

die funk bzw. wlan verbindung, könnte man über fertige wlan chips (freescale) lösen. die haben i2c, can, ISP und ich hab 5-7 davon da.

nun zu den Servos und dem motor:
nein es wird kein humanoides bein, sonder einfach ein sehr beweglich (vielleicht hexa) roboterbein mit einem großen aktionsradius.
der motor ist für einen einfachen reifen antrieb gedacht, um bei graden strecken das robobein in eine bestimmte stellung zu bringen, bei der das bein dann auf einem reifen steht, der am bein angebracht ist, und dann der roboter stromsparen fahren kann statt fürs "laufen" etliche Servos mit strom zu versorgen.

an der konstruktion des beins arbeite ich noch.
ist nicht ganz einfach mit sovielen gelenken die richtige länge der zwischen abstände zu finden.
und gleichzeitig eine ruhrstellung für den motor betrieb finden... uff

nun mal zu den Sensoren (außer temperatur):
diese ganze sensorik ist da, damit sich das robobein selbstständig orientieren kann. durch die hohe beweglichkeit ist das robobein in der lage,
sich selbst ohne hauptkörper fort zu bewegen.
bewegungssensoren in form von 3achsen beschleunigungs Sensoren analog und digital hab ich da. aber keine abstands Sensoren oder lichtsensoren.

die lichtsensoren werden benötigt, damit sich das robobein im fall das es vom hauptkörper getrennt ist, optimal der stärksten lichtquelle ausrichten kann.
damit die solarzellen immer eine optimale leistung erzielen und der strombedarf des robobeins gedeckt ist.

die abstandssensoren sind ebenfalls für die fortbewegung nötig.
damit nicht nur die bewegung als solches gemessen wird, sondern auch die position vom boden direkt, wegen felsbrocken, löchern, steigungen oder jeglichen anderen hindernissen.
ich weiß nicht genau welche Sensoren ich dafür am besten nehemn soll und hab auch nichts in der richtung da.
aber ich würde eine lösung ohne ultraschall bevorzugen.

der anschluß einer kamera währe auch denkbar.
ich hab chips die USB schon onchip haben, auch mit hardware vektorgrafik coprocessor oder 3d beschleuniger...


nun zu dem body conector:
der ist eigentlich nichts außegewöhnliches, nur das er halt ein wenig konfigurierbar ist.
um es genau zu nehmen, der vcc pin ist einmal ein eingang oder wahlweise ein ausgang. sprich wenn das robobein am hauptkörper "angedockt" ist, kann es seine accus im fall das es kaum eigene energie hat vom hauptkörper über den boddy vcc laden. oder halt auch die gesamte stromversorgung des robobeins kann vom boody vcc übernommen werden.
genauso auch andersherum. also strom vom robobein zum body.
die rxt und txd leitungen sind dann dafür um die ansteuerung des robobeins vom body zu steuern, damit z.b. das funknetzwerk ausgeschaltet werden kann, oder andere sensorik, um einfach stromsparend zu arbeiten.
und der gnd pin erklärt sich ja von selbst.


also alles in allem ist das bein intelligent genug sich selbstständig zu orientieren und fort zu bewegen, ebenso seinen eigenen stromhaushalt managen, eigene temperaturkontrolle um sich selbst zu schützen, mit anderen robobeinen bzw. body per funk verbindung aufnehmen,
und zu guter letzt villeicht auch bilder übertragen können via funk.

das robobein ist an sich schon ein kleine roboter...

vielleicht hat ja jemand eine idee was für ein controller da benötigt wird.
einfach mal nen tipp geben.
ich hab echt ne menge guter chips da.

[Furtion]

Hi,

cool, ne Liste wäre schon ganz toll

Also zu den Controllern, ich würde als Hauptcontroller irgendeinen
32bit Controller + Board benutzen, solange du damit zurechtkommst.
(Ich weiß jetzt nichts über die ausführlichkeit dieses Siminars).

C, okay muss man als Bascomer wohl akzeptieren, aber man kann ja mal
Werbung für die andere Seite machen.

Desweitern würde ich Atmega8/168 und Atmega16/32 empfehlen, da diese
sehr leicht im Umgang sind, und auch schon eine große Ansammlung von
Software + Hardware im Inet im umlauf ist, wo man sich das eine oder
ander abschauen kann.

[AmyS3]

hiho,
Bascom hab ich keine ahnung von, hab ich auch noch nie gesehen.
ich habe bisher mit c# oder delphi programmiert, wobei delphi ja auf c basiert...

an atmel chips hab ich fast garnix da.. 3 atmega8 und 2 tiny13.
von freescale hab ich am meisten. die arbeiten mit "code warrior" als programmierumgebung.

aber ich mache glaube ich wirklich lieber eine liste mit links zu datasheets,
das währe übersichtlicher.

hier mal ein beispiel:

Name: MPC5554MVR132
Bild:Bild hier  
Image Copyright Freescale: http://www.freescale.com/files/graph...MPC5554BLK.gif
Link:http://www.freescale.com/webapp/sps/...PC5554&fsrch=1
Datasheet:http://www.freescale.com/files/32bit...54.pdf?pspll=1

[matthiasm]

Das ist ein interessanter Ansatz: Du hast also ne Menge Chps und willst die irgendwie verbauen. Ich habe eigentlich immer andersherum gearbeitet: ich stelle dem Roboter eine (recht spezielle) Aufgabe und entwerfe und baue den dann so, dass das Problem gelöst wird (top-down approach, denke ich mal).

Da viele unserer Roboter ja eh Selbstzweck sind, ist beides ja gerechtfertigt. Mich würde interessieren, ob mehr Leute hier mit einem Blick in die Grabbelkiste, oder mehr mit einem Bleistift und Papier einen Roboterprojekt beginnen.

Und bei welchem Ansatz mehr (oder bessere) Roboter entstehen

[AmyS3]

naja es hat mit ner idee angefangen (bleistift und papier ist nicht so mein ding) eine neuartiges roboter bewegungs konzept zu bauen. eben mit allen funktionen wie ober angegeben.

dann kam die überlegung wie man das controller technisch lösen könnte.
der ansatz das ich ne mange chips habe, ist nur ein positives schmankerl.
ist aber auch preislich nen guter ansatz, da ich nicht neue chips kaufen muß, da ich genug habe die ich verbauen kann.

[ähM_Key]

Klingt nach sowas in der Art: http://de.youtube.com/watch?v=n_Bs8d...eature=related

(Meinst sicher NXP )

[HannoHupmann]

der motor ist für einen einfachen reifen antrieb gedacht, um bei graden strecken das robobein in eine bestimmte stellung zu bringen, bei der das bein dann auf einem reifen steht, der am bein angebracht ist, und dann der roboter stromsparen fahren kann statt fürs "laufen" etliche Servos mit strom zu versorgen.

Die Servos müssen trotzdem mit Strom versorgt werden, da sie nicht selbsthemmend sind. Gerade wenn man Servos dauerhaft in einer Position belastet gehen sie leicht kaputt (überhitzung o.ä). D.h. der Strom muss dann für jeden Servo überwacht werden und am besten auch noch die Temperatur.

@matthiasm wenn ich so viele Bauteile in meinen Kisten liegen hätte würde ich auch versuchen daraus etwas zu machen. Tatsächlich schau ich vor einem Projekt in die "Kiste" und versuch möglichst viele der vorhandenen Komponenten zu verwenden statt nur neue Teile zu kaufen.

[AmyS3]

@ ahM_Key: so in etwa. nur ist meine mechanik etwas anders gedacht.
und das nxp ist natürlich richtig

@ HannoHupmann: das mit den Servos stimmt schon, deswegen hab ich mir auch überlegt schneckenantriebe zu nutzen,
da die bei stromverlust selbsttätig di position halten.

ich hab mal ein gaaaaanz einfaches bild von dem robobein gemacht.
ist aber noch ohne reifen. ich möchte mein reifen übrigends nicht am fußende montieren.
zudem wems auffällt, habe ich die schwersten teile nach unten gepackt (accus).

der body conn. kommt seitlich an den body, und ned drunter oder so.

ist vielleicht ein anreiz für klingon77 und seine drehmaschiene
hier noch ein wenig angaben zu den längen.
gesamtlänge(ausgestreckt) ca. 100-120cm
breite (oberseite) ca. 12cm
höhe ca. 7-10cm
Bild: Bild hier  

[AmyS3]

ich habe inzwischen mal ein bild von dem drei achs gelenk gemalt.
ist etwas(sehr) unproportional, aber die funktionsweise ist denke ich mal erkennbar.
villeicht könnte jemand mit mehr erfahrung und können in dem bereich mechanik oder 3d zeichnen (cad?) ein solches gelenk erstellen?
ich habe mir vorgestellt, das dort Servos mit standard größe verbaut werden.
wie und wo genau die Servos eingebaut werden und diese dann das gelenk ansteuern weiß ich ned so genau.
hab zwar eine ungefähre vorstellung, aber halt ned genau.
deswegen hab ich sie auch ned eingezeichnet.
hier dat bild
Bild hier  
vielleicht sollte ich statt Servos andere getriebe motoren verwenden, die ein schneckenradantrieb haben und auch irgendwie die position ausgeben können in der sie sich befinden.
bei der drehachse die am body "angedockt" wird hab ich mir sogar ne 360° drehbewegung vorgestellt, da die datenverbindung ja eh über funk geht, bzw. ich mir eine singlewire lösung vorstelle bei der strom und daten über eine leitung gehen. der ground kann ja über die mechanische verbindung des gelenkes mit dem body realisiert werden.

ich hab bei Ebay am wochenende inzwischen auch billig solarzellen geschossen.
24 zellen mit je 0,5V und 800mAh für 25,90€ incl. versand.

[HannoHupmann]

Es gibt ne Mechanisch wunderbare Lösung für solche Doppelknick-Elemente. Leider hab ich kein Bild gefunden aber will versuchen es zu beschreiben. Für ein gelenk Welches Knicken und Rotieren soll werden 2 Motoren benötigt. Laufen beide Motoren in die gleich Richtung (vor oder zurück) knickt das Gelenk ein. Laufen sie entgegengesetzt dann rotiert das ganze. Ich hab sowas zum ersten mal beim KineMedic vom DLR gesehen, leider aber vergessen wie die Gelenke heißen (zur Not könnte ich nochmal nachfragen). Der Vorteil ist man kann die Kraft beider Motoren für das Knicken verwenden und die Kraft eines Motors um zu drehen (was in der Regel weniger Kraft benötigt). Die Mechanik dazu ist natürlich etwas komplizierter als einfach nur die Gelenke anzutreiben.

Jetzt noch ein paar Worte zum Schneckengetriebe. Die sind auch nicht immer selbsthemmend sondern erst ab einem bestimmten Verhältnis der Steigung. Ansonsten sind die Teile sehr sehr langsam.
Anders als bei Digitalenservos wird man auch eine Rückmeldung der Position brauchen.

Die Bestückung mit Solarzellen würde ich komplett vergessen. Vermutlich brauch der Roboter bei dem Leistungsbedarf 2-3 Tage vollen Sonnenschein bevor die Akkus wieder aufgeladen sind. Der Wirkungsgrad von konventionellen Solarzellen (keine ganz teuren) ist zu schwach.

Die Motoren müssten je nach Position glaub ich auch unterschiedlich stark sein. Vermutlich ist die Belastung für Schulter und Hüfte deutlich größer als die für den Fuss.

Und die Krätchenfrage am Ende, welchen realistischen Preis hast du für das Projekt angesetzt.