Hallo zusammen,
fast 9 Monate später, wird es mal wieder Zeit für ein Update - damit das hier nicht zu einem dieser verwaisten Threads verkommt, die mal angefangen, aber nicht weitergeführt werden.
Beim Roboterprojekt hat es in der Tat einige Verzögerungen (musste zwischendurch kurz heiraten) und auch Rückschläge gegeben (ich habe mir einmal die SD-Karte versaut und musste von vorne beginnen, hatte zum Glück eine Sicherung des bis dahin entwickelten Python Codes und wir mussten eine ganze Zeit frickeln, bis wir den Papierkorb wackelfrei und sicher am Chassis befestigt hatten), aber mittlerweile nimmt der Roboter (er heisst Kurt) echt Form an. Natürlich steckt weiterhin noch viel Arbeit drin, insbesondere in der weiteren Programmierung.
Mal eine kurze Beschreibung, wie der aktuelle Entwicklungsstand ist:
- Die weiter oben erwähnte, zweigeschossige, dreieckige Metallchassis mit den drei omnidirektionalen Rädern und drei 9V DC Motoren bildet weiterhin die Basis des Projekts.
- Das "Gehirn" ist der oben bereits erwähnte Raspberry Pi 4 - bisher habe ich noch keine Verwendung für einen seperaten Microcontroller zur Motorsteuerung gefunden.
- Auf dem Raspberry Pi sind die folgenden HATS - in der Reihenfolge - im Einsatz:
* Adafruit Motor HAT um die drei Motoren zu kontrollieren. Die 9VMotoren werden aktuell einfach durch 6 x 1.5 AAA Alkaline Batterien angetrieben, das gefällt mir noch nicht. Siehe unten -> Offene Themen
* Seeed Grove Base Hat - zur Anbindung von Sensoren. Aktuellen sind aus dem Grove-Universum drei US-Sensoren (unterhalb der Chassis in alle drei Richtungen montiert), ein Kompass, ein Accelerometer montiert. Richtig nutze ich bisher nur einen US Sensor. Mit der Genauigkeit ds Kompass und des Accelerometers bin ich noch nicht zufrieden, hatte aber auch noch nicht genug Zeit, mich wirklich damt zu beschäftigen.
* PiJuice zur Stromversorgung. Den PiJuice kann man als Uninterrupted Power Supply verwenden, ich habe aktuell noch testweise eine 5000 mah Li-Ion Batterie angeschlossen (ebenfalls siehe unten -> Offene Themen). Man kann hier dann einfach zum Laden oder für den Netzbetrieb den PiJuice über microUSB mit Strom versorgen, ohne dass zwischendurch der Pi ausgeschaltet werden müsste (wie bei der alten Lösung mit simpler Powerbank). Zusätzlich bietet der PiJuice Status-LEDs für die Stromversorgung und eine User-programmierbare LED, mit der ich den Roboterstatus anzeige (Betriebsmodi) und mehrere Buttons und eine Buttonschnittstelle. Da die Buttons durch den Papierkorb nicht mehr erreichbar sind, habe ich als "Masterswitch" einen simplen Button unterhalb der Chassis, bequem mit der Hand zu erreichen, montiert und verbunden. Damit kann ich den Raspi hochfahren (und das kurt.py Script mit dem Bootvorgang starten lassen) sowie runterfahren (long press) oder hard reset (very long press) initieren. Gefällt mir in Summe sehr gut!
* Seeed ReSpeaker 4mic Array. Das Array funktioniert deutlich besser zur Audio-Aufnahme als das zuvor verwendete USB Mikrofon. Zusätzlich ist eine Richtungserkennung möglich, damit möchte ich implementieren, dass der Roboter sich bei Ansprache in Richtung des Sprechers dreht. Funktioniert noch nicht ganz sauber, wird aber. Zum Schluss verfügt das Mic Array über 8 LEDs, mit denen sich ein Alexa-ähnliches visuelles Feedback während des Gesprächs (oder auch in anderen Situationen) erzeugen lässt. Zugunsten dieser Lösung haben wir auf eine außerhalb des Mülleimers montierte LED, LCD oder sonstige Display-Vorrichtung verzichtet.
- Weiterhin angeschlossen sind ein einfacher USB Speaker zur Audio Ausgabe sowie die Raspi Kamera. Die Kamera ist die aktuell einzige Komponente, die außerhalb des Mülleimers montiert ist, das flache Kabel wird durch eine gefeilte Aussparung im Papierkorb geführt und durch eine Deko-Fliege abgedeckt.
Software-seitig kommen neben der eigenen Python-Programmierung insbesondere espeak-ng zur Sprachausgabe ohne Cloud Anbindung sowie die Porcupine und Rhino Wake-Word und Speech2Intent Engines (ebenfalls ohne Cloud Anbindung rein lokal) zum Einsatz. Einzige Cloud-Anwendung aktuell ist die Gesichtserkennung (To Do für die nächsten Tage: Objekterkennung).
Die Fähigkeiten des Roboters aktuell sind:
- Wie bisher Bewegungen in vier Richtungen, gesteuert über Spracheingabe ("Hey Kurt, fahre vorwärts!" , "Hey Kurt, drehe Dich um Kreis!" -> "Okay, drehe mich im Kreis!")
- Allgemein kurze Unterhaltungen ("Hey Kurt, wer bist Du?" -> "Ich bin Kurt, ohne Helm und ohne Gurt!")
- Gesichtserkennung bei Ansprache oder bei Frage "Wen siehst Du?" ("Hey, Kurt!" -> "Hallo, Patrick!")
- Hinderniserkennung vorwärts (stoppt bei 20 cm, mittels Ultraschallsensor)
- Selbstständigws Verändern der Betriebsmodi (d.h. bei Inaktivität geht der Roboter in einen "Sleep" Modus über, wo die Spracherkennung etc. nicht weiterlaufen und nur einige Sensoren aktiv bleiben)
- Web Oberfläche zum monitoren. Noch nicht ganz fertig, zeigt aktuell die ausgegebenen Log Infos (die sonst in der Shell angezeigt werden) im Web Browser an und wird künftig zusätzlich Batteriesstand/Temperatur (über API vom PiJuice verfügbar), letztes mit der Kamera aufgenommenes Bild (oder Video Stream) sowie die Navigationskarte (bei autonomem Navigieren, ganz große Baustelle noch) anzeigen und einen "Notaus" Button (falls man den physikalischen Button nicht erreichen kann und Kurt sich irgendwo verzettelt) enthalten. Web Oberfläche natürlich nur im heimischen LAN nutzbar.
Wer bis hierher gelesen hat, wird mit einigen bunten Bildern belohnt:
- - - Aktualisiert - - -
In Summe bin ich superzufrieden mit dem bisherigen Fortschritt. Ich hätte mit deutlich mehr und nachhaltigeren Problemchen gerechnet.
Nächste Schritte:
Neben der autonomen Navigation (ich plane, die Hall Effect Sensoren der Motoren an die Digital Ports des Grove Base HATS anzuschließen und somit die RPM der einzelnen Motoren zu erhalten, um einen besseren Geradeauslauf zu realisieren sowie auch um die zurückgelegte Distanz näherungsweise zu ermitteln), habe ich aktuell eher für mich schwierige Knackpunkte hinsichtlich der Energieversorgung.
Die Batterie für den PiJuice wird grundsätzlich mit einem JST-Stecker geliefert (dreipolig). Man muss den abtrennen und die einzelnen Drähte an das Batterieterminal schrauben. Da ich die Batterie künftig auf dem Mülleimer (also der umgekehrten Unterseite) und unterhalb des Huts befestigen möchte, muss ich die Verbindung verlängern. Hier hat mein erster Versuch (mit eigenen Lüsterklemmen) nicht funktioniert, da scheint nicht genug Strom anzukommen. Bin nicht sicher, woran das liegt.. ggf zu dünne Drähte. Gibt es hier Empfehlungen, welche Drähte/Kabel zu verwenden sind? Spielt hier die Länge der Kabel (also im Bereich von ca 15 cm im Original bis zu vielleicht 30-40 cm in der verlängerten Variante) eine signifikante Rolle? Eher nicht, oder?
Mein aktuell größtes Problem: Ziel ist es, dass Kurt sich selbstständig laden kann. Für die Raspi Stromversorgung über den PiJuice werde ich dazu ein induktives (wireless) Lademodul unten anbringen und eine passende Ladestation bauen (bzw. 3D-drucken lassen). Das induktive Lademodul (beide Parts) habe ich bereits. Es lädt mit 5V, 1.3. A max. Für den PiJuice sollte das in Ordnung gehen, der wird auch in vielen Szenarien über Solarzellen gespeist, das sehe ich mal als vergleichbar an (von der Stabilität des Ladestroms her).
Wie aber gehe ich mit der Stromversorgung für die drei Motoren um? Ständig 6 AAA Batterien auszutauschen ist erstens nicht autonom und auch nicht besonders nachhaltig. Im Idealfall würde Kurt an der Ladestation auch neuen Strom für die Motoren bekommen. Ich spiele hier mit dem Gedanken, einen 11.1V Lipo (also dreizellig á 3.7V) zu verwenden. Die Motoren sind in einer Spezifikation mit 9V und in einer anderen Spezifikation mit 9-12V beschrieben, daher würde ich mal optimistisch denken, dass sie mit einem 11.1V Lipo gut (oder sogar besser als aktuell?) betreibbar sind. Aber wie bekomme ich das Ladeszenario umgesetzt? Das Laden des 11.1V Lipos alleine fordert m. E. mindestens schon einen Balancer (so dass die drei Zellen gleichmäßig geladen werden) und entsprechende Overcharge-Protektion (oder gibt es vernünftige Lipos, die das bereits eingebaut haben?). Habe ich irgendeine Chance, den Eingangsstrom des induktiven Lademoduls erstens zu splitten und einen Teil zum PiJuice zu senden und einen Teil dann noch per Voltage Regulator von 5 V auf z.B. 12 Volt zum Laden des 11.1V Lipos anzuheben? Oder ist das völlig illusorisch? Hier kommt wieder meine relative Elektronik-Ahnungslosigkeit ins Spiel, aber ich möchte auch ungern riskante Experimente mit Lipos eingehen und einen Brand im Haus riskieren. Alternativ zum Splitten wäre ggf. noch eine zeitliche Unterscheidung denkbar, dass der Roboter selbstständig zunächst den Akku für den Raspi lädt und dann, per Relais o. Ä., den Charger für den Motor-Lipo aktiviert. Fragezeichen.
Da die Anwendung eher einer USV, denn einem Batteriebetrieb gleicht (letztlich steht auch ein Staubsaugerroboter 95% der Zeit nur in der Ladestation), würde ich mich in dieser Richtung mal umschauen (Suchbegriff Mini-USV). Letztlich müssten diese Geräte alle notwendigen Zusatzbeschaltungen (Schutz/Balancer/Ladeschaltung) bereits enthalten.
Naja - der PiJuice ist ja ein USV. Damit ist aber die Stromversorgung der Motoren noch nicht gelöst. Ich habe zu der spezifischen Frage einen Thread im Forum "Elektronik" aufgemacht:
https://www.roboternetz.de/community...it-und-Motoren
Es gibt mittlerweile einige Mini-USVs mit mehreren Ausgängen für unterschiedliche Spannungen (5,9,12V).
Ich kann da jetzt zwar keine direkt empfehlen, aber es scheint ein wachsender Markt zu sein.
Such mal nach "Mini USV 12V".
hallo allerseits,
ich beschäftige mich seit einiger zeit mit diesem thema.
Da bleibt das thema akku nicht aussen vor, ich denke es wird - auch was die sicherheit betrifft - überbewertet. Das hängt irgendwie auch mit dem zeitgeist zusammen - ja kein risiko eingehen, wenn jemand fragt, besser abraten, oder sein lassen sich mit solchen dingen auch nur zu beschäftigen...
in meinem roboter habe ich diesen akku eingebaut, funktioniert problemlos, mein haus steht immer noch...
der akku kann - so lange der roboter auf dem schreibtisch steht über eine normale ladebuchse geladen werden, die ladeelektronik ist mit drin, oder induktiv, oder per solarpanel., alles dazu- schaltbar, oder abschaltbar... Aus diesem akku werden alle erforderlichen arbeitsspannungen per stepdown erzeugt - 12V direkt an die motoren, 5V und 3.3V wo es auch immer gebraucht wird...
bei der auslegung des roboters bin ich am anfang auch vom raspi (zero) ausgegangen, bin aber inzwischen davon weg. Eignet sich m.e. nach überhaupt nicht z.b. zur motorsteuerung. Natürlich funktioniert eine motorsteuerung damit, ist aber ein sinnloser overshoot, jeder ESP ist da besser geeignet. Selbst das hochfahren des zero dauert viel zu lange...
jedes kästchchen auf dem bild entspricht einem modul, jedes modul hat einen wifi-fähigen microcontroler, meistens einen ESP8266, nur dort wo motoren gesteuert werden ist auch ein nano. Beim einschalten des roboters geht zunächst das ortungsmodul an, von dem aus können weitere module dazu oder auch wieder abgeschaltet werden. jetzt zunächstmal vom smartphone aus, später auch von einem zero aus, der die befehlsgewalt - neben der fernbedienung - haben soll. Aber keine sensoren, cameras, oder motoren direkt, dazu hat er seine "sklaven"...
gruß inka
Wenn Du mal vor der Ruine eines Hauses gestanden hast, in dem durch einen Explodierten LiPo-Akku ein Kellerbrand entstanden und durch den giftigen Rauch das ganze Haus ein wirtschaftlicher Totalschaden geworden ist, dann denkst Du anders. Oder die Garage des Flugmodellbau-Kollegen, die bis auf das Mauerwerk demontiert werden musst, inkl. unter Vollschutz den Putz von den Wänden hauen, weil auch dort erst ein Feuer entstanden ist und dann der giftige Rauch sich überall hingesetzt hat, ist ein schönes Beispiel dafür, warum man ALLERHÖCHSTE Sorgfalt bei der Pflege, Lagerung und Verwendung von Akkus walten lassen sollte.Zitat von inka
Das waren nur die Beispiele, die ich persönlich kenne. Les' mal auf RC-Network nach, wie viele Leute da von explodierten Akkus schreiben. Da wundert es nicht, wenn die Leute die Akkus nur noch in einem alten Kühlschrank auf der Terasse lagern.
VG, Jürgen
ich muss zugeben, dass das was ich zu *meinem* umgang mit akkus geschrieben habe nur eine/meine meinung ist, kein wissen...
Das man LiPo-accus mit einem gewissen respekt zu behandeln hat sollte aber nicht ins extrem führen. Und LiPo und RC ist eine von extremen beanspruchungen, der da die akkus ausgesetzt sind. Und von dieser art akkuanwendung ist man im normalfall welten entfernt...
Nicht nur eine meinung...
gruß inka
Das mit Wartung und Pflege stimmt schon, wobei der vollautonome Einsatz eigentlich das Optimum darstellt, weil die Überwachung und Bewertung von Spannung, Strom, Temperatur und auch mechanischem Stress hier 24/7 erfolgt.
Mehr kann man eigentlich nicht tun. Wenn das nicht reicht, muss man eben ohne Lithium auskommen.
Hallo Inka,
leider hat die Beanspruchung der Akkus nicht wirklich was mit der Gefahr der LiPos zu tun. Es gibt ein paar Untersuchungen, die davon berichten, dass die Explosion der LiPos, sofern nicht durch mechanische Einflüsse verursacht, auf Verunreinigungen des Elektrolyt zurückzuführen sind. Leider hatte ich mir die Links zu den Untersuchungen nicht gespeichert, ansonsten würde ich die Untersuchungen hier verlinken.
Inka, leider bist Du nicht der Einzige, der so denkt. Ich lese gerade ein Buch https://www.amazon.de/gp/product/380...?ie=UTF8&psc=1 von Professor Gleißner über Risikomanagement. Dieser benennt mehrfach die Blindheit der Menschen bezüglich abstrakter Gefahren.
Vor 5 Jahren hätte niemand die realistische und wahrscheinliche, aber dennoch abstrakte Gefahr einer Pandemie, welche die Welt quasi lahmlegt, in Deutschland für möglich gehalten. Genauso ist ein Krieg in Europa statistisch überfällig gewesen, aber von allen wurde die Gefahr als "viel zu unwahrscheinlich" und "Unsinn" abgetan. Seit Februar haben sich zwei sehr abstrakte Risiken, die alle verdrängt haben, realisiert. Auf einmal werden Prepper nicht belächelt, sondern bewundert und Risikomanager haben urplötzlich Gehör bei Vorständen der Unternehmen.
VG, Jürgen
hi Jürgen,
mich als blind zu bezeichen ist reichlich übetrieben, auch wenn ich eine brille tragesicher gehöre ich nicht zu den preppern, habe trotzdem bestimmte vorräte im haus und neuerdings auch ein batteriebetriebenes radio....
was die "über"-beanspruchung von akkus betrifft ist sie nun einmal unterscheidlich ob ich diese in einem gemütlich vor sich hinfahrendem roboter verwende oder in einem RC-auto, wo die volle leistung !jetzt! angefordert wird. Und das gleiche ist beim laden - RC-freaks kann es nicht schnell genug gehen, auch ein zeichen der heutigen zeit...
bei allem sollte man die kirche im dorf lassen...
gruß inka
Berechtigungen
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