3D printed Roboter zum Bodenwischen
ZitierenDer Robbi ist bereits fertig "gedruckt". Ich habe einen Up- Printer dazu verwendet. Ich weiß aus anderen Threads, dass 3D Druck kritisch bezüglich Maßhaltigkeit, Einarbeitungsaufwand, Nacharbeitungsaufwand und Stabilität gesehen wird. Zumindest für meinen Up- Printer kann ich das nicht bestätigen. Über andere Printer habe ich gelesen, dass Stützkonstruktionen manuell angelegt werden müssen. Da hätte ich auch Vorbehalte ... die Up- Printersoftware macht das eigenständig. Offensichtlich hatte ich bei der Wahl des Druckers das richtige Händchen und die richtige Computerzeitung (in diesem Fall einen Testbericht von 3D Druckern in der ct) gelesen.
Der Up- Printer kommt übrigens aus China. Ich hatte vor ein paar Jahren mal ein Softwareprojekt in China und habe chinesische Softwarelieferanten untersucht. In dem Fall ging es um Dokumentenmanagementsoftware. Dabei ist mir aufgefallen, dass die chinesischen Entwickler die westlichen Standards nicht kannten und das wir Europäer die chinesischen Standards nicht kannten. Die Lösungsansätze waren daher unterschiedlich, viele der gewohnten Funktionalitäten fehlten. Allerdings war die Software auf die dort verwendeten Dokumententypen gut angepaßt und es gab einige pfiffige Lösungsdetails.
Ich erlaube es mir daher zu vermuten, dass die chinesischen Entwickler des Up- Printers die Open-Source Lösungen für 3D- Druck entweder nicht kannten oder bewusst ignorierten. Nach meinen Erfahrungen kann ich vor deren Druckersoftware nur den Hut ziehen.
Anbei zwei Bilder des Robbis:
Der erste 1. Testlauf von meinem Robbi hat stattgefunden.
Die gute Nachricht zuerst: Der Robbi hat das Wischtuch schon mal ziemlich dreckig gemacht.
Allerdings gibt es weitere Erkenntnisse über notwendige Verbesserungen:
Die Kollisionserkennung mit nur 1 Ultraschallsensor reicht nicht aus. Die Reinigungsfläche bleibt gelegentlich an Hindernissen hängen. Daher wird die nächste Ausbaustufe des Robbis einen beweglichen Ultraschallsensor mittels eines Servos bekommen.
Der Robbi war so konstruiert, dass beim Berühren von Hindernissen die Wischfläche kippen sollte. Durch das Kippen sollten 2 Endschalter ausgelöst werden. Leider ist der Robbi am hinteren Ende zu leicht so dass die Räder bei Kollision durchdrehen und die Wischfläche nicht kippt. Insofern muß die Hinderniserkennung neu konstruiert werden.
Meines Erachtens ist der Robbi auch am vorderen Ende zu leicht. Der Anpressdruck des Wischtuches könnte größer sein. Immerhin hat der Robbi das Wischtuch schon mal ziemlich dreckig gemacht.
Die Platine zur Spannungsversorgung muss ich leider noch mal nachbessern. Die Probleme im einzelnen:
- Die Schalter zur Kollisionserkennung sind nicht entprellt. Da ich offensichtlich reichlich Störungen durch die Motoren auf der 5V Spannung habe wird gelegentlich ein Low- Pegel auf den Schaltern erkannt und ein Auslösen des Schalters angenommen. Da die Schalter noch nicht montiert sind, dürfte das eigentlich nicht sein.
- Da ich den Arduino über den 5V Pin mit Energie versorge ist die Arduino- seitige Spannungsregulierung umgangen. Bei Störungen durch die Motoren und insbesondere bei Spannungseinbrüchen beim schnellen Umkehren der Motordrehrichtung ist - vorsichtig ausgedrückt - diese Schaltungsauslegung keine optimale Lösung. Die nächste Platine wird daher den Arduino über den Vin- Pin mit Spannung versorgen.
- Die 8 AAA- Akkus liefern für die beiden Motoren zwar genug Strom, allerdings nur beim sanften Beschleunigen. Der gesamte Stromverbrauch liegt bei ca 0.67 A (teilte mir mein testweise angeschlossenes Labornetzgerät mit).
Allerdings habe ich beim Drehen des Robbis auf einen sanften Anlauf über PWM verzichtet und einen festen Wert (60% des PWM- Maximalwertes verwendet). Mein Labornetzgerät zeigte dann kurzfristig 2,65 A an. Der 78S05 ist daher mit Kühlkörper an der Belastungsgrenze...
Leider ist mir der Robbi vom Tisch gefallen als ich die Spannungseinbrüche mit dem Oszi näher untersuchen wollte. Der Robbi fiel kopfüber auf den 78S05 - die Platine hat das leider nicht überlebt (Sch**sse!!!)
Ich benutze für diesen Robbi als Antrieb die Tamiya 70168 Double Motor Gearbox mit den beiden mitgelieferten 3V Motoren. Da die Motoren bei Inkaufnahme einer verkürzten Standfestigkeit auch mit 6V betrieben werden können habe ich - zur Vereinfachung des Schaltungslayouts - die Motoren mit 5V betrieben. Allerdings habe ich bereits passende 6V Ersatzmotoren geliefert bekommen.
Der zweite Entwurf der Platine zur Spannungsversorgung und zum Anschluss der Sensoren ist inzwischen fertig. Bisher habe ich ein Motor- Shield benutzt, im neuen Entwurf ist der Motortreiber auf meiner Platine.
Bezüglich der optimalen Spannungsstabilisierung und Stromversorgung habe ich widersprechende Meinungen in diesem Forum gelesen.
Ich habe den Schaltplan daher angefügt. Achtung: Diese Schaltung ist noch NICHT getestet!!!
Meine Frage bezieht sich auf den Kondensator C4 bzw C25. Vielfach lese ich, dass die Gesamtkapazität hinter den 78xx nicht größer sein soll als die Kapazität der Kondensatoren vor dem 78xx. Andererseits wird bei Motoren empfohlen, den Kondensator hinter dem 78xx auf Werte von 6.000-10.000yF zu erhöhen.
Meine 2. Frage bezieht sich auf den Stützkondensator C5 zur Spannungsstabilisierung und den Verpolungsschutz. Ist das richtig dimensioniert? ... Für mich ist dieser Teil der Schaltung noch Neuland. Vereinzelt habe ich gelesen, dass statt des Stützkondensators C5 eine Spule eingesetzt wird um Stromstöße durch Gegeninduktivität abzufangen. Ist dass vielleicht sinnvoller als C5? ... Und wenn ja, wie dimensioniert man das?
Für Feedback zu dem Schaltplan - auch an Stellen, die ich noch nicht erwähnt habe - wäre ich dankbar.
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