XPlorer 2

[Rabenauge]

Hallöle.
Einige Bilder hatte ich ja schon gezeigt: ich baue derzeit an nem neuen Rover.
Der Vorgänger XPlorer (1) ist auch ganz nett, aber zu klein und zu schwachbrüstig. Eigentlich hatte ich mit dem nur ausprobiert, ob man tatsächlich ein brauchbares Kettenfahrwerk mit nem 3D-Drucker überhaupt hinbekommt.

Der XP2 ist inzwischen nahezu fahrbereit (er ist auch schon gefahren, es fehlt nur noch ein "sinnvolles" Programm für).
In dem -deutlich grösseren- hab ich einiges realisiert, was beim Vorgänger einfach nicht mehr rein passte:

-Odometrie
-stärkere Antriebe
-viel mehr Platz im Inneren
-wesentlich modularer
- deutlich stabiler
Er soll nämlich auch draussen einsetzbar sein. Das geht zwar mit dem XP1 auch, aber er ist eben...kleiner.

Die Antriebssektionen sind nicht ganz auf meinem Mist gewachsen, ich hab die Grundkonstruktion der beiden Kettengehäuse mehr oder weniger von dem hier übernommen.
Allerdings: bis auf die Kettenräder (die ich wahrscheinlich auch noch etwas ändere) und die Mitnehmer ist alles praktisch neu konstruiert.
Der gesamte restliche Aufbau ist komplett selbst entworfen, gezeichnet- und inzwischen auch gedruckt.
Insgesamt dürften das jetzt an die 30 einzelnen Druckteile sein, alles passt gerade in nen Drucker, der 22x22cm Bauraum hat (vielleicht kriegt mans auf 20x20cm grade noch hin).
Die beiden Kettengehäuse, in denen die Motoren sitzen, sind identisch und symmetrisch, die Unterwanne ebenso.

Antriebe sind vier Stück der berühmten gelben TT-Motoren , sowas hier.

Sämtliche Elektronik-Komponenten sitzen auf einzeln eingeklebten Rahmen (worauf sie mit kleinen Spaxen verschraubt sind), so kann man alles frei positionieren, wie man will.
Ober-und Unterwanne kann man trennen, auch die Kettengehäuse lassen sich abschrauben, das ist alles mit M3-Schrauben verbunden.

Ausstattung :
-pro Kette zwei TT-Motoren mit innenliegenden Encoder-Scheiben und Gabellichtschranken
in der Unterwanne stecken dann noch:
-zwei kleine und ein grösserer Stepdown (der grössere macht mir 6V für die Motoren, die anderen beiden jeweils 5V)
- ein Akku 7.4V 2s2p (Shorty) mit 4200mAh
- eine Dual-H-Brücke für die Motoren (die beiden auf einer Seite hängen einfach parallel)
-die beiden Gabellichtschranken für die Odometrie

In der Oberwanne:
-Arduino Nano (der steuert momentan alles, soll aber später seine Befehle von nem RasPi Zero erhalten)
-vorn und hinten je ein US-Sensor (erstmal HC-SR04, aber die Panele kann man austauschen)
- vier Lampen in den Ecken, jeweils bestückt mit zwei WS2812-RGB-Leds
- ein 30mm-Lüfter (später soll ein Dach obendrauf, da möcht ich gerne die Wärme aus dem Ding bekommen)
Schalter und Ladebuchse- beides von aussen zugänglich.

In die Oberwanne würden problemlos auch zwei Arduino Mega 2560-Platinen passen, oder zwei Raspberrys in Normalgrösse.
Ich hab nur nen ZeroW drin.

Aktueller Stand: er ist fahrbereit.
Die Odometrie funktioniert (möglicherweise muss ich da noch mal ran, aber das muss ich austesten)
Vorderer Hindernissensor läuft (hinten ist grad keiner drin, auf den warte ich noch)
Akku wird vom Arduino überwacht (der gibt auch den "Füllstand" über die vier hinteren RGB-LED's aus)
Beleuchtung läuft: die LED's sind als Stripe geschalten, aber die vorderen nur paarweise. Was also das vordere linke Licht macht, tut auch das rechte- natürlich spiegelverkehrt.
Die hinteren können alle einzeln angesprochen werden...die bentze ich derzeit so bisschen als Display.

Später will ich versuchen, den Pi als Fernsteuerung zu verwenden: ich bau zu dem eine kabellose Verbindung auf (das geht auch schon, per VNC), und er kommuniziert mit dem Nano über die serielle Schnittstelle (das geht noch nicht).
Für sinnvolle Reichweite kommt später ein Wifi-Repeater obendrauf, der als Zugangspunkt arbeitet.
Ausserdem soll der Pi eine Kamera bekommen (die läuft auch schon, ne IR-Cut, die auch im dunklen gut funktioniert).
Idealerweise wird die dann auch noch stabilisiert (eine Achse wenigstens).
Hauptziel der Sache soll es sein, mich in die Programmierung des Pi mal _so richtig_ einzuarbeiten.

Jetzt einige Bilder, die nahezu den Jetzt-Stand zeigen (inzwischen ist hinten noch ne schicke Blende um den Schalter dazu gekommen, auf der auch der Name steht), und ein Screenshot aus Blender, mit dem ich alles konstruiere.
Ich hab noch mehr Fotos, und kann auch weitere machen, hehe.

Was haltet ihr von dem Teil?

[Rabenauge]

Inzwischen gibt es kleinere Neuigkeiten: da ich heute frei hab, hab ich mich mal dran gesetzt, eine Spur-Regelung zu programmieen.
Diese TT-Motoren sind nicht so gut, dass ein Roboter damit _wirklich_ geradeaus fährt, daher musste sowas her.

Funktioniert inzwischen recht gut: die Odometer werden jede Sekunde vergleichen, und die PWM der beiden Ketten entsprechend angepasst:


Die "Aussreisser" in den Odo-Werten (wo die Werte deutlich höher sind als sonst) rühren nur daher, dass alle 20 Sekunden auch die Akkuspannung mal ausgegeben wird.
Da meine Odometer aber bis 255 zählen können, ist das unerheblich.
Die Regelung ist sehr simpel gestrickt: jede Sekunde wird die Differenz aus beiden Odo-Werten gebildet, anschliessend wird der Absolutwert dieser Differenz auf den langsameren Antrieb aufaddiert (auf die Soll-Vorgabe der PWM) und vom schnelleren wird der selbe Wert abgezogen.
Anschliessend werden die Odometer wieder auf Null gestellt.
So kann ich dennoch die Geschwindigkeit nach Belieben regeln (über ne Soll-Vorgabe der PWM), und die Regelung läuft nich ausm Ruder.

[Klebwax]

Diese TT-Motoren sind nicht so gut, dass ein Roboter damit _wirklich_ geradeaus fährt, daher musste sowas her.

Ich würd das nicht den Motoren anlasten. Die Reibung in den Lagern und im Getriebe und bei dir auch in den Ketten ist schon relativ groß und wirkt sich auf die Drehzahl aus. Und sie ist für zwei Motore kaum gleich hinzubekommen. Das kann man schon mit einem Motor zu erkennen. Wenn er lange gelegen hat, läuft er mit etwas frischen Öl bei gleicher Spannung schneller, d,h, die Reibung wird merklich geringer. Ohne eine Regelung oder die Ausrichtung auf ein externes Ziel wird man eine wirklich gerade Fahrt kaum hinbekommen.

MfG Klebwax

[Rabenauge]

Ja das stimmt natürlich.
Diese Antriebe haben nur "Spielzeug-Leistung"- von daher war das nicht anders zu erwarten (hatte ich auch nicht).
Eigentlich staune ich, das die den, immerhin inzwischen ca. Kiloschweren, XPlorer überhaupt vernünftig bewegen können, hehe.
Allerdings: die Ketten bei dem laufen extrem leicht, die Antriebsräder auch, die sind "fliegend" gelagert, damit dort nicht zu viel Leistung weggefressen wird.
Natürlich hat man trotzdem mehr als bei Rädern.

[Moppi]

Was haltet ihr von dem Teil?

Mit 16cm mal 16cm ist er nicht gerade groß. Ich frage mich daher, wo die Kilogramm an Gewicht herkommen. Klingt nach schweren 3D-Druckteilen.
Ich finde den nicht schlecht. Allerdings beim Design: hat das eine Bestimmung? Mit den Ketten ist die gleiche Frage. Ketten bringen doch auch was auf die Waage.
Allerdings kannst D mit Ketten auch über viele höhere Hindernisse fahren.

Was ist denn für ein Motortreiber verbaut?


MfG

[Rabenauge]

Hi Moppi.
Der Innenraum der Oberwanne ist ungefähr 20x20 cm. Die ragt ein Stück über die Ketten raus...meine Angabe mit zwei Arduino Mega-Platinen war geschätzt-vermutlich passen auch vier liegend rein, hehe (schräg stehend dann nen dutzend).
Gesamtbreite (mit Ketten 21.5cm. Länge auch so, in etwa.

Das Gewicht rührt zum einen von den Ketten, die ich bewusst mit reichlich Infill gedruckt hatte, als auch dem Monsterakku. Der hat alleine knapp 280g. Nen kleinerer täts auch, aber ich mag längere Laufzeiten einfach (und er passt rein).
Aber es stimmt: das ist alles ziemlich bulletproof gedruckt (1.2mm Wanddicke), dafür allerdingt mit wenig Infill.

Als Motortreiber hab ich wieder so einen verbaut. Die Dinger haben sich bewährt-einziger Nachteil: wenn du PWM nutzen willst, brauchst du drei Pins pro Motor.

Und nö: das Design sollte einfach etwas anders aussehen als ne Kiste auf Rädern-diese Form-Idee kam mir eigentlich erst während ich dran modelliert hatte.
Da kam ich zuerst drauf, den Boden der Unterwanne (das sieht man nich wirklich, weil die Oberwanne zweifarbig gedruckt ist (das orange hätte nich gereicht), keilförmig zu machen. Und dann hab ich mir diese Ausbuchtung an den Seiten überlegt- ich finds einfach ganz nett so.
Ausserdem hat die recht glatte Aussenhaut den Vorteil, dass ich den Burschen später problemlos in den Rucksack stopfen kann.
Und natürlich: die Aerodynamik.

Was die Ketten angeht: der soll ins Freie. Da sehe ich gewisse Vorteile in Ketten, richtig.
Weniger die Kletterfähigkeit über Hindernisse, eher im Grip.
Die haben auch profilierte Glieder.
Wobei die nicht so super geländegängig sind (dazu müsste man sie vorn und hinten hoch ziehen, aber das würde auch zusätzliche Laufrollen bedeuten, und damit Störanfälligkeit).
Aber Türschwellen sollten kein Problem sein.

[Rabenauge]

Gestern kam nunder noch fehlende US-Sensor für vorne.
Den HC-SRF05 wollt ich schon lange mal ausprobieren, also hab ich mal so einen genommen.
Läuft tadellos- man kann ihn bis auf eine Winzigkeit direkt gegen die hc-sr04 austauschen, ohne am Code was zu ändern.

*Die Winzigkeit besteht darin, dass er nur zwei Befestigungslöcher hat, statt vieren, wie die Sr-04.
Auch der Abstand der Befestigungslöcher ist etwas anders- aber es handelt sich höchstens um nen knappen mm.
Um den nun in meiner gedruckten Sensor-Brille verbauen zu können, hab ich die beiden Schraublöcher einfach etwas aufgeweitet.
In die beiden leeren Löcher kleb ich später kurze Dummy-Schrauben, dann sieht das wieder gut aus...

Ausserdem hab ich ein Heck-Teil noch mal neu gedruckt (nix funktionswichtiges, eher Zierde, das Teil um Schalter und Ladebuchse herum), und mir einen Arbeitsstand gedruckt, das babyblaue Ding.
So kann ich den XPlorer aufbocken, und die Ketten können frei drehn- sehr praktisch beim programmieren.

Apropos Ketten: die sind etwas locker. Da ich keine Möglichkeit habe, sie zu spannen (gibt das Fahrwerk ohne grössere Umbauten auch nich her), werd ich mir wahrscheinlich einige Kettenglieder drucken, die 2/10mm kürzer sind. Das sollte innerhalb der Toleranz der Kettenräder sein, und man kann die Ketten ganz einfach spannen, indem man mehr oder weniger dieser kürzeren Glieder einsetzt.
Allerdings hab ich von dem blauen Filament nur noch nen Rest, mal gucken, woher ich das hatte, und ob es genau _dieses_ blau noch gibt.
Es ist das Selbe, mit dem auch die blauen Schriftzüge aufgedruckt sind.
Passt, wie ich finde, super zu dem Orange.

Und: ich hab die Ketten aussen noch mit schicken Blenden komplett verkleidet.
Das wollte ich sowieso noch machen (das orange Filament war nur alle, inzwischen ist Nachschub da), nicht nur, weil es besser aussieht, sondern die Blenden stabilisieren die Ketten seitlich zusätzlich, und verhindern, dass gröberer Dreck dazwischen gerät.
Hatte sich beim XP1 schon bewährt...







Aktuell sitze ich am Zeit-Management des Arduino Nano: einen Timer, der 20 Sekunden hochzählt, hab ich schon lange drin.
Der ist z.B. für die Akku-Überwachung zuständig, kann aber auch andere Aufgaben erledigen, die nur gelegentlich notwendig sind.
Sowas teil ich immer auf mehrere Sekundenticks auf.
Aber ich brauch, vor allem für die Regelung, auch kürzere Zyklen.
Da bastele ich grad dran....es hakelt noch ein bisschen, wird aber.

[Moppi]

Hallo Sly,

Ich habe meine NEMA17 so gelagert, mit einem Sockel, in dem der Schlitten (in dem der Motor eingesetzt ist) ca. 1cm Spiel hat; unten in den Schlitten eine Mutter reingesetzt, von außen eine längere Schraube rein gedreht. Bei Schlitten und Sockel spielt Passgenauigkeit gar nicht mal eine so große Rolle, der Motor muss nur brauchbar an Position gehalten werden, das geht auch mit etwas Spiel. Die Möglichkeit, über die Kette selbst zu spannen, finde ich aber auch gut. Du kannst es ja machen. Kette zusammenziehen und ein kleineres Glied einsetzen - warum nicht!

Was ich auch interessant finde sind ein anderes Maß zwischen den Löchern der SR-04 und der SRF-05. Das hätte ich nicht gedacht. Auf Bildern sieht das identisch aus, möchte man meinen. Ist eigentlich doof, weil so kann man die Typen nicht einfach austauschen. Wobei zu hoffen bleibt, dass bei allen SR-04 das Maß bei den Bohrlöchern identisch ist, nicht dass es noch Unterschiede zwischen den Herstellern gibt; bei den SRF-05 natürlich auch. Die Löcher finde ich sowieso irgendwie zu klein. Normal passt überall eine 3mm-Schraube rein. Die SRF-05 sind die ersten Platinen, wo ich kleinere Schrauben nehmen musste (irgendwie 2.2mm oder 2.4mm).


MfG

[Rabenauge]

Es ist wirklich minimal.
Man sieht ja auf den Bildern, wie dick meine Brillen sind, die Kapseln schauen nur noch ca. 3mm raus.
Und trotzdem hats gereicht, die Löcher ein bisschen aufzuweiten, von innen.
Ich denke, wenn man die Löcher etwas grösser im Durchmesser zeichnet (meine sind nur 1.8mm), dann geht das mit dem Austauschen schon.
Von den hc-sr04 hab ich zwei verschiedene Ausführungen: die einen haben auf der Rückseite mindestens doppelt so viel Hühnerfutter als die anderen- beide Versionen passten einwandfrei.
Was auch ich nicht geschafft habe: die Brillen um die Kapseln ringsrum im gleichen Spaltmass zu zeichnen.
Der ursprüngliche Plan war, die noch enger um die Kaseln zu legen-das hat nicht geklappt.
Die Kapseln haben nämlich etwas abweichende Abstände, von Sensor zu Sensor.

Wegen den Schrauben: die Bohrungen sind ausgelegt für M 1.6. Diese greifen nicht in der Platine (du kannst die Schrauben durchstecken).
Auf der Rückseite hab ich dann passende Muttern benutzt, und die, nach der Montage, mit nem winzigen Tröpfchen Sekundenkleber auf der Platine gesichert.
So kann ich die Sensoren mit nem passenden Imbusschlüsel ohne weiteres abschrauben.


Wegen den Kettenspannern: die Motoren etwas zu verschieben, hatte ich mir auch überlegt- die sind ja nur "saugend" in die Kettengehäuse eingelegt, und dann da verschraubt. Ein paar Langlöcher für die Schrauben, und es würde gehn.
Aber: die Kettenräder sind bei der Konstruktion nicht fest mit den Motoren verbunden- soweit trau ich den Plastik-Achsen nicht.
Die sind eigentlich eher im gedruckten Gehäuse gelagert (damit die Kräfte, die von unten kommen, von den Gehäusen und nich vom Motor aufgefangen werden)- als Verbindung zwischen Motor und Rad gibts nur nen Vierkant-Mitnehmer.
Daher ist es nicht so einfach, die Motoren zu verschieben.
Minimal abweichende Kettenglieder sind da die einfachere Lösung, auch, wenn sich die Ketten später etwas einlaufen werden (wovon ich ausgehe, PLA neigt dazu, sich mit der Zeit zu setzen.

Im Grunde kann ich die Ketten auch so lassen- es funktioniert. Aber ich hab ein paar Erfahrungen mit Modellketten, und die sagen mir: es ist besser die richtige Spannung zu haben.

[Rabenauge]

Heute gabs wieder was neues: ich hab noch nen Helligkeits-Sensor ins Heck gebaut (rechts war ja noch Platz, hehe).
Der dimmt nun die Bordbeleuchtung, in Anhängigkeit vom Umgebungslicht.
Jetzt nerven die hellen LED's nicht mehr, abends, in der ziemlich dunklen Bude, und sind am Tage trotzdem gut zu sehen.
Viel Zinnober hab ich da nich gemacht: ein Fotowiderstand und ein normaler, in Reihe, dazwischen nen Abgriff auf nen Analogeingang, fertig ist die Laube.
Der Sensor wird auch nur alle 20 Sekunden mal abgefragt, soo genau brauchen wir das auch wieder nich...und die schnellsten sind diese Fotowiderstände ohnehin nicht.

Die Motorregelung hab ich auch umgestrickt: statt, wie bisher, zeitgesteuert (es wurde einmal pro Sekunde nachgesehn, ob die tatsächlichen Drehzahlen gleich sind) läuft sie nun ereignisgesteuert: immer wenn eins der Odometer einen bestimmten Wert erreicht hat, wird, im Bedarfsfalle, nachgeregelt.
Das Ganze läuft nun auch andauernd: je länger das ausregeln dauert, desto mehr _wird_ geregelt.
Funktioniert inzwischen ganz gut.
Ich will noch versuchen, die Auflösung der Odometer zu erhöhen: momentan werden Zähl-Interrupts nur bei fallender Flanke ausgelöst. Wenn ich aber Änderung nutze, hab ich eine doppelt so Auflösung, und somit auch ne schnellere Regelung.