Erster Roboter

[Virtuelx]

Hallo Community!

Ich will mir einen kleinen mobilen Roboter basteln. Da ich das noch nie davor gemacht habe Suche ich hier um etwas Unterstützung. Habe mir schon auf der RN-Wissen seite bei Robotikeinstieg die ersten Artikel durchgelesen oder z.M. überflogen.
Meine Vorstellungen für den Roboter sehen so aus:
- Außenmaße sollten in etwa 20x20x20 cm sein
- mobiler Roboter mit 2 Antriebsrädern, mit je einem Motor, und einen halben Tischtennisball als "Vorderrad"
- mittels Ultraschall-Sensor soll er Hindernissen ausweichen
- ein optischer Sensor, welcher Bodenmarkierungen erkennen soll
- er sollte frei programmierbar sein (Anhand von Inputs die Outputs steuern, wenn möglich Einbindung von Zeit für die Programmierung von Bewegungsabläufen, etc.)
Außerdem sollten die Teile möglichst günstig sein, da das mein erster Roboter ist und ich denke die Gefahr ist relativ groß dass ich was falsch mache, und ich würde mir gerne die Möglichkeit offen lassen, dass ich die Teile wiederverwende bzw. den Roboter erweitern kann. Würde ihn gerne später über RC steuern können und ihn evtl. mit weiteren Sensoren erweitern (aber das hat noch ein Weilchen Zeit).

Da ich praktisch noch kaum mit solchen Sachen was zu tun hatte, habe ich ein paar Fragen:
Liefern Microcontroller im Normalfall genug Spannung um Motoren zu betreiben?
Brauch ich für die Sensoren eine eigene Spannungsquelle oder liefernt mir das mein Microcontroller?
Auf der RN-Wissen Seite steht nur was über Getriebe- und Schrittmotor, ich hätte mir jetzt einen Elektromotor geholt, da diese recht günstig sind, funktionieren diese nicht?
Ich hab gesehen dass es für Schrittcontroller Treiber- und Controllerbausteine gibt, sind diese nötig, was tun die genau und sind diese auch für Elektromotoren nötig?
Auf welche Werte im Datenblatt sind beim Kauf von Motor, Sensor und Microcontroller zu achten?
Sollte ich eine Lichtquelle, wie eine Leuchtdiode, neben den optischen Sensor einbauen, sodass es keine Probleme gibt?
Wie berechne ich am besten die Stromversorgung?
Reichen Kunststoffplatten die ich zusammenklebe als Gerüst für den Roboter?

Diese Bauteile hätte ich ausgewählt, bei Microcontroller und den optischen Sensor, zum Erkennen der Bodenmarkierungen, bin ich mir nicht sicher:
2x Antriebsmotoren http://www.conrad.at/ce/de/product/2...archDetail=005
2x Räder http://www.conrad.at/ce/de/product/2...archDetail=005
1x Tischtennisball
1x Ulltraschallsensor http://www.conrad.at/ce/de/product/5...31710&ref=list
1x Optischer Sensor
1x Microcontroller

Schaltplan habe ich noch keinen konkreten, meine Annahme ist dass ich die Batterie am Microcontroller anschließen muss und Sensoren und Motoren ebenfalls. Und evtl. zwischen Sensoren bzw. Motoren einen Widerstand schalte um den Strom zu regulieren. Elektronik ist nicht gerade meine Stärke, also bitte nicht gleich losschimpfen.

Schonmal Danke im Vorraus an alle die mir antworten werden und sich die Mühe gemacht haben das ganze durchzulesen!

MfG
Virtuelx

Edit: Grün sind bereits beantwortete Fragen, Danke!

Edit2: Bitte letzten Post von mir auf Seite 3 beachten! (https://www.roboternetz.de/community...-Roboter/page3)

[Thegon]

Hallo,

Liefern Microcontroller im Normalfall genug Spannung um Motoren zu betreiben?

Wohl kaum, mit deinen Motoren sicher nicht. Ein Controllerpin kan bis zu 20mA liefern (5V) bzw 20mA verschlingen (0V) Um damit motoren ansteuern zu können benötigt man einen Motortreiber oder zumindest ein Paar Transistoren, mit denen man die Nötige Stromverstärkung hinbekommt.

"Die sensoren" Kann man da schon eher mit dem µC versorgen, wobei was bringt das? Man kann einen Sensor ja direkt auch (ggf über Transistor) an die Versorgung hängen, so spart man sich einen Ausgangspin ein

Schrittmotoren braucht man natürlich auch nicht unbedingt, sie haben halt den Vorteil, dass man sie sehr genau in eine Position drehen kann, aber man kann sich ja auch bei einem normalen Motor behelfen, mit einem Drehgeber (z.B. Lochscheibe und Lichtschranke durch) zum Beispiel.

Mfg Thegon

[-schumi-]

Herzlich willkommen im RN

Wenn du den von dir vorgeschlagenen Motor benutzen willst, musst du selbst noch ein Getriebe dazu bauen. Denn so hat der Motor eine sehr hohe Drehzahl, aber kaum Drehmoment...

Aber weil ein Getriebe bauen nicht unbedingt so einfach ist, nimmt man besser einfach fertige Getriebemotoren, das ist nichts anderes als ein Elektromotor mit integriertem Getriebe

Gruß

[Abnormal]

mobiler Roboter mit 2 Antriebsrädern, mit je einem Motor, und einen halben Tischtennisball als "Vorderrad"
- mittels Ultraschall-Sensor soll er Hindernissen ausweichen
- ein optischer Sensor, welcher Bodenmarkierungen erkennen soll

schreit regelrecht nach Asuro mit US-Erweiterungsplatine. AsuroWiki hilft weiter, dort findet man vermutlich auch Anregungen was bei einem Selbstbau zu beachten ist (ist ja nix anderes)...

[Virtuelx]

Danke gleichmal für die schnellen Antworten.

Also dann werde ich mich für einen Getriebemotor entscheiden und diesen evtl. später mit einem Drehgeber versehen.
Hab etwas gegoogelt aber bin mich nicht ganz sicher was ein Motortreiber macht. Ich versuche mal zusammenzufassen.
Ein Motortreiber wird mit Strom versorgt, diesen gibt er an die Motoren weiter, wenn Eingangssignale vom Microcontroller ihm das sagen. Das Ganze geht alles über I/O-Pins.
Stimmt das?
Sind generell alle Motortreiber mit Motoren kompatibel, oder worauf sollte ich bei der Auswahl achten?
Welche Signale liefern Outputs und benötigen Inputs von Microcontroller und Motortreiber, sind das genormte TRUE und FALSE Signale oder muss ich noch was dabei beachten?

@Abnormal
Danke für den Tipp, werde die Seite mal durchstöbern.
Was ich gesehen habe ist das Einbaukasten, würde gerne selbst verschiedene Elemente kombinieren um auch das Ganze ein bischen zu verstehen, deswegen probier ichs erstmal ohne.

[Torrentula]

Informationen zu Motortreibern finden sich in diesem Artikel: Getriebemotoren Ansteuerung

Bei der Auswahl musst du beachten wieviel Strom deine Motoren im Normalbetrieb benötigen. Der L293D ist ein Motortreiber-IC der max. 600mA pro Kanal liefern kann. Dieser hat auch noch einen "großen Bruder", den L293B, welche pro Kanal max. 1A schafft, allerdings müssen hier noch 8 Freilaufdioden ergänzt werden (nicht die im Datenblatt vorgeschlagenen 1N4004 verwenden, diese sind zu träge).

Du kannst die eine H-Brücke natürlich auch aus Transistoren bauen aber ehrlich gesagt wäre ich da zu Faul zu^^.

Infos zu den Logikpegeln:
Microkontroller.net

Die Motortreiber-IC's haben einen "Enable"-Pin auf den du ein PWM-Signal geben kannst. Mithilfe des PWM-Signals kannst du dann die Geschwindigkeit der Motoren regeln. Infos zu PWM:

Mikrocontroller.net (für AVR-GCC)
Allgemeines zur PWM (RN-Wissen)
PWM mit Bascom (RN-Wissen)

MfG

Torrentula

P.S.: Welche Programmiersprache willst du verwenden?

[oberallgeier]

Willkommen im Forum.

...Sind ... alle Motortreiber mit Motoren kompatibel, oder worauf ... bei der Auswahl achten?
...

Im RNWissen steht ne ganze Menge über die Ansteuerung durch Motortreiber-IC´s (klick hier) - hat ja schon Torrentula geschrieben. Zu beachten ist, dass der maximale Strom der Motoren reichlich höher sein kann als häufig im Datenblatt angegeben wird - wenn das Datenblatt des Motors überhaupt so weit geht. Sinnvoll ist es den Motorstrom bei blockiertem Motor zugrunde zu legen (notfalls messen) - sonst brennt einem beim Anfahren irgendwann der Motortreiber durch (ist mir leider schon passiert). Abhilfe ist möglich, wenn man einen Treiber für zwei Motoren parallel anschließt um einen Motor zu steuern - manche Treiberbausteine sind nämlich gleich für zwei Motoren ausgelegt. Ausserdem sind die Treiber-IC´s häufig für eine getrennte Motor-Versorgungsspannung geeignet - dadurch kann man mit mehr Spannung gleich den Strom reduzieren *ggg*. Die vom Logik-(Controller-)teil getrennte Motorversorgung macht sich auch durch bessere Störfestigkeit des Controllers bezahlt; dabei muss der GND aller Versorgungsspannungen immer gemeinsam geschaltet sein.

Noch ein kleiner Fallstrick: Die Möglichkeit den Motor durch "Kurzschließen" zu bremsen - siehe RNWissen etc. - funktioniert eher bei höheren Drehzahlen. Die Bremswirkung wird umso geringer, je geringer die Drehzahl ist. Der Motor kann insbesondere NICHT im Stillstand gebremst werden, beispielsweise um das Abrollen am Hang zu verhindern.

Viel Erfolg.

[Virtuelx]

Okay, werde versuchen mich da etwas durchzulesen.

Fürs Programmieren des Microcontrollers würde ich gerne eine C-ähnliche Sprache verwenden, allerdings bin ich auch nicht abgeneigt eine neue zu lernen, sollte sich ein andere Microcontroller besser eignen.

[oberallgeier]

... Fürs Programmieren des Microcontrollers würde ich gerne eine C-ähnliche Sprache verwenden ...

Ich weiß nicht mit welcher Programmiersprache die PIC´s programmiert werden. Für die verbreiteten AVR-Controller gibts eine praktische Entwicklungsumgebung mit C als Programmiersprache. AVRStudio 4 oder AVRStudio 5 (die Version 5 kenn ich nicht, die 4 verwende ich seit Jahren, etwas Assembler aber fast alles in C), dazu den C-Compiler GCC (z.B. WinAVR, aktuelle WinAVR-20100110). Das Zeugs, AVRStudio 4 - klick hier, gibts bei Atmel kostenlos, man muss sich registrieren. Den GCC schau hier (klick wieder) unter Download - ebenfalls ohne Kosten, nur der Downloadaufwand.

Viel Erfolg.

[Virtuelx]

Ich weiß nicht mit welcher Programmiersprache die PIC´s programmiert werden. Für die verbreiteten AVR-Controller gibts eine praktische Entwicklungsumgebung mit C als Programmiersprache. AVRStudio 4 oder AVRStudio 5 (die Version 5 kenn ich nicht, die 4 verwende ich seit Jahren, etwas Assembler aber fast alles in C), dazu den C-Compiler GCC (z.B. WinAVR, aktuelle WinAVR-20100110). Das Zeugs, AVRStudio 4 - klick hier, gibts bei Atmel kostenlos, man muss sich registrieren. Den GCC schau hier (klick wieder) unter Download - ebenfalls ohne Kosten, nur der Downloadaufwand.

Viel Erfolg.

Vielen Dank!
Hab jetzt mal das Wichtigste auf den Seiten durchgelesen und gleich dazu ein paar Komponenten rausgesucht.

2x Getriebemotoren http://www.conrad.at/ce/de/product/2...archDetail=005
2x Räder http://www.conrad.at/ce/de/product/2...archDetail=005
2x Ulltraschallsensor http://www.conrad.at/ce/de/product/5...31710&ref=list
1x Microcontroller http://www.conrad.at/ce/de/product/1...archDetail=005
1x Motortreiber http://www.conrad.at/ce/de/product/1...archDetail=005
1x Programmierstick http://www.conrad.at/ce/de/product/1...archDetail=005

Wenn ich keinen Denkfehler habe sollte der Motor in Verbindung mit den Rädern eine maximal Geschwindigkeit von ca. 41cm/s leisten können.

174U/min = 2,9U/s
2,9U/s * 45mm*pi = 410mm/s = 41cm/s

Der Motortreiber kann kann 2 Motoren ansteuern mit je 600mA, jeder Motor braucht 300mA, sollte also ausreichend sein.
Wäre toll wenn das jemand bestätigen könnte.
Was ich noch nicht weiß, ist was für ein Signal der Sensor liefert, analog oder digital? Aus dem Datenblatt kann ich das nicht herauslesen.
Hat der Microcontroller digitale Eingänge? Was ich sehe hat er ADC-Pins aber aus den anderen Abkürzungen werde ich nicht schlau.
Passt dieser Programmierstick für meinen Microcontroller? Der Stick hat 2x 3Pins, allerdings der Controller hat 2x 20Pins, also werden nicht alle Pins benutzt.
Und einen Punkt den ich komplett vergessen habe ist die Stromversorgung. Welche Batterien benutzt man dafür?

Edit: Werde mich gleichmal an den Schaltplan machen und den dann hochladen.