Autor: Markus Knapp

Abbau des „Rundumspiegels“, Aufbau der Pan-Tilt-Halterung für die Kamera

Da durch die beiden Laserscanner nun eine gewisse Rundumsicht erreicht wurde, wurde die verspiegelte Glühlampe mitsamt der Kamera oben abgebaut, um sie später mit einer Art Pan-Tilt-Halterung zu versehen. Somit sollte die Kamera also mit Motoren hoch, runter und nach links und rechts (schwenkend) bewegt werden können. Das war das Ziel. Hier die Fotos mit dem unerwartet langen Weg da hin:



Nun wurden ein paar der beliebten Profile gesägt und auf/an Schrittmotoren montiert. Diese haben den Vorteil der exakten Positionierung (der später daran befestigten Kamera). Sehr schön zu sehen, die angeschliffenen Motorachsen, um sie innerhalb des Profils fest "einklemmen" zu können:

 

Hier dann im Aluprofil fixiert: 

 

So sehen die guten Stücke übrigens von innen aus. Beim Befestigen brach nämlich leider eine der 3mm-Schrauben ab, weshalb der Motor auseinander genommen werden musste umd das Gewinde frei zu bohren:

 Und weiter ging es mit der Montage der Kamera:

Damit die späteren Kabel sich nicht endlos um die Kamera wickeln, waren definierte Endpunkte erforderlich. Diese wurde mittels robuster Microschalter festgelegt. Sowohl mechanisch, also auch per späterer elektronischer Auswertung der Schaltersignale:

 Nun das ganze auf dem Roboter montiert:

 Hier sehr schön im Detail zu sehen, die Mikroschalter:

IIm Gesamtergebnis dann so:
 

Vollständige Überarbeitung der kompletten Stromversorgungen einschließlich Schmelz-Sicherungen

Nun wurder der zweite Laserscanner mit einer Stromversorgung versehen, die des alten erneuert, sowie die beiden seriellen Verbindungen mit komplett neuen Kabeln und Steckern versehen:

Nun wurden die Hauptschalter mit allen Spannungen (2x12V, 1x24V) beschaltet und auch der Not-Aus-Schalter neu verkabelt, sowie die Sicherungshalter eingeschliffen:

Zur leichteren Identifikation der Stromverbindungsstecker wurden diese per Aufkleber beschriftet:

Leider gab der älteste 12V-Akku den Geist auf und musste ausgetauscht werden. Hierbei wurden dann alle neuen Stromkabel unter diesem "versteckt:

Und so sieht das ganze dann bis hierhin aus:

 

Zweiter Laserscanner montiert

Durch ein glückliches Schnäppchen konnte ein zweiter Laserscanner erworben werden. :-) Leider fiel diesem die gerade erst erstellte "Hinterkonstruktion" zum Opfer. Aber der unschlagbare Vorteil, hiermit dem Robot eine "nahezu" Rundumsicht zu ermöglichen, machte das ganze wett! Und so sah der Umbau dann im Detail aus.

 Um nicht jede Menge Bohrspäne auf dem Bot und in den Schaltungen zu verteilen, wurden ein paar "Papierabweiser" angeklebt:

 Wenn sowieso schon an allem gebaut wurde, so konnte die schon lange fehlende Verstärkung der "Möbelrolle" hinzugefügt werden:

 

Mit dem zweiten Laser wurden die meisten Infrarotsensoren und deren Verkabelung auch erst einmal hinfällig:

Der vorher auf dem Bot plazierte Ultraschallsensor wurde unter ihn montiert. Somit können auch Hindernisse unterhalb des Laserscanners detektiert werden:

„Fernsteuerung“ per Joystick integriert und Stromversorgungsbuchsen hinzugefügt

Zum leichteren Testen wurde dem Programm eine Steuerung eines USB-Joysticks/Gamepads hinzugefügt.

So sieht der Joystick aus:

 

Endlich wurde die zentrale Stgromversorgung/verteilung korrigiert. Ein zentrales "Schaltpult", und schon einmal ein Sicherungshalter in Vorbereitung:

und so sieht das ganze dann vollständig aus:

Ein neuer Sensor wurde montiert: Der Magnetfeldsensor (3D Kompass) MicroMag3

Die Ansteuerung des Laserscanners wurde komplett von über 220 einzelnen CARMEN Modul Dateien in den eigenen Source-Code integriert und auf 3 Dateien reduziert. Aktuelle Screenshots in der entsprechenden Rubrik im Hauptmenü.

Damit der Bot nun in genau die vorgegebene freie Richtung (grüner Bereich) fahren kann, wurde ein Erdmagentfeldsensor auf einer Zusatzplatine montiert:

 Wie man sieht, ist es eine extra Platine geworden, da der Sensor möglichst weit von anderen magnetischen Störquellen entfernt sein sollte (wie z.B. den Motoren). Nachden dann auch die Hauptplatine verdrahtet wurde (nicht schön, aber selten), wurde die Platine oberhalb des Laserscanners montiert. Das sieht man hier:

Der Magnetfeldsensor hat genau 3 Sensoren, die die Asrichtung der X, Y und Z-Achse ausgeben. Angesteuert wird er über eine SPI-Schnittstelle vom bereits vorhandenen Atmel Microcontroller. Die Ansteuerung ist noch zu programmieren…

Umbau Infrarot-Sensor zur „Abgrunderkennung“, Verbesserung der Radkonstruktion

Da der Bot vorne, wo jetzt der Laserscanner hängt zuvor einen Infrarot-Sensor hatte – die Kabel also dort noch "hingen" – wurde der IR-Sensor kurzerhand mit einer kleinen Halterung versehen

 

un auf die Unterseite des Roboters montiert:

Da der Sensor ca. 80cm weit "schauen" kann, zeigt er nun immer schräg auf den Boden, in Fahrtrichtung nach vorne. Der Abstand zum Boden beträgt ca. 40 cm. Misst der Sensor diesen Abstand einmal mit mehr als 40 cm, "sieht" der Roboter auf einen "Abgrund" – z.B. Treppenstufen. In diesemFall ist durch die Software ein sofortiger Not-Halt vorgesehen (ist noch zu programmieren, aber wohl eher trivial). Also sozusagen, ein "Anti-Fall-Sensor".

 Da sich die Hinterrad-Konstruktionmit zwei Möbelrollen als zu schwergängig erwies und den Wendekreis des Bot unnötig vergrößerte, wurde kurzer Hand aus dem Vier-Rad-Robot ein Drei-Rad-Robot. Eine Konstruktion, die sich ohnehin in der Praxis vielfach durchgesetzt hat:

Anmerkung: Eine zweite Alustange  ist vorgesehen, aber irgendwieging heute das Material aus. :-)

Aufrüstung Akkus, Einbau Not-Aus

Um die neuen Motoren nun mit ordentlich Power zu versorgen, wurden nun noch die vorhandenen 12 V-Akkus eingebaut. Allerdings parallel-geschaltet – also gleiche Spannung, doppelter Strom.

Dieses wurde so gewählt, da die vorhandene Motorenansteuerung RN-VNH2Dualmotor l nur bis 16 V funktioniert. Ausserdem reicht diese Spannung bzw. Geschwindigkeit für den Bot bisher völlig aus. Ein weiterer Vorteil der Verwendung seperater Akkus ist die Trennung zwischen Motorstromversorgung und Steuerstromnversorgung (für die gesamte Elektronik). Wurde nun fast schon ein wenig eng, insbesondere weil hier auf dem Bild noch der abschließende Alu-Vierkant oberhalb der Akkus an der Unterseite der Grundplatte noch fehlt:

 

Natürlich wurde auch diese Motor-Stromversorgung mit über den Not-Aus-Schalter geführt:

Montage Bot auf neuem Unterbau

Nachdem die neue Plattform fertig war, galt es nun, den Bot darauf zu montieren. Kein leichtes Unterfangen, denn die bisherige Verkabelung ging unter dem bisherigen Alu-Rahmen entlang. Diese musste also fast vollständig entfernt und neu verlegt werden. Auch mussten nun die neuen Motoren der ehemaligen E-Scooter in Betrieb und mit Strom versorgt werden.

Erfreulicherweise laufen die 48 V-Motoren auch noch mit 12 V ganz gut, so dass die vorhandene Elektronik weiter genutzt werden konnte. Hier ein erster Test mit dem "aufgebockten" Bot (damit er nicht vom Tisch fährt):

 

Da sich die vorhandenen "Hinterräder" (ehemalige Lenkung des Rollers vorne) als zu schwergängig erwies, wurde diese kurzerhand entsorgt und ein wenig was "abgeflext", damit es besser passt:

Und mit den neuen Hinterrädern (Möbelrollen aus dem Baumarkt) ist er nun auch schön gerade:

 

 Sind auch nur ein paaaar Zeile übrig geblieben ;-)

 

Wie schon erwähnt wurde als nächstes die Verkabelung neu verlegt:

 

 Und so sieht das gute Stück nun komplett aus:

 

Neuer Unterbau aus E-Scootern

Angeregt durch einen Roboter von Thorsten auf dem letzten Robotiktreff und bedingt durch die Probleme, dass bei den  derzeitigen Rädern das Gummiprofil aufgrund des hohen Gewichts des Bots "runterläuft", musste ein komplett neuer – vielleicht endlich mal endgültiger – Antrieb her!

 

Gesagt, getan: Bei eBay zwei sogenannte E-Scooter (Miniroller mit Elektroantrieb) ersteigert und diese bis auf das nötigste ausgeschlachtet. Die schlechte Elektronik (Fahrtenregler) gleich mit entsorgt. Hier sieht man die Roller ein letztes Mal im Original-Lieferzustand:

 

Die Motoren laufen ab Werk mit 24 V, darum sind je Roller zwei 12 V-Akkus enthalten (je 4,8 Ah):

Hier sind sie schon etwas leerer – die alte Elektronik (unter dem roten Taster) istzu diesem Zeitpunkt noch verbaut:

 

Zum weiteren Aufbau wurden mehrere Blechwinkel und Alu-Vierkante aus dem Baumarkt montiert. Auf ihnen soll später die neue Grundplatte (Plattform) lagern:

Dann kam die neue Grundplatte aus gelochtem Aluminiumblech oben drauf:

 

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Montage CCTV-Kamera mit Rundumspiegel

In der Zwischenzeit waren die German Open 2007 des Robocup zusammen mit der Hannover Messe . Nach angeregterm Austausch mit sehr freundlichen Mitarbeitern des Fraunhofer Institus rund um das Thema Robotik, Sensoren und Kameras, kam der Entschluss: Es muss eine ordentliche Kamera her! Nach langem Suchen be eBay und mit viel Glück wurde eine CCTV-Kamera und ein passendes Objektiv erworben. Für die neue Rundumsicht (Omnivision) wurde kurzerhand eine verspiegelte Glühlampe verwendet, da entsprechende Spiegel aus dem Profibereich im günstigsten Fall für 200 – 300 EUR zu haben sind…

 

Nach einigen freihändigen Experimenten stellte sich eine Höhe von ca. 93 cm über dem Boden als günstig heraus, um einen guten Überblick über einen Raum zu bekommen. Hier ist nun die Montage des "Spiegels" (Glühlampe) zu sehen. Als erstes eine normale Glühlampenfassung plus Aluwinkel:

 

Damit man den Spiegel etwas besser ausrichten kann, sind es Langlöcher geworden:

Hier nun das ganze auf den Roboter montiert – inklusive Kamera:

 

Und so sieht das erste Livebild der Kamera aus (testweiseals "Webcam" im Messenger "Kopete"):

 

Aufgrund eines Bugs in Video4Linux hier nur in schwarz-weiß. Die Kamera ist nämlich eine Farbkamera, die nur bei schlechten Lichtverhältnissen oder Dunkelheit in einen extrem empfindlichen schwarz-weiß-Modus schaltet!

Hier noch einmal der Roboter in der derzeitigen Gesamtansicht: 

Bei der Größe,wird der Transport im Auto fast schon schwierig (hier auf dem Weg zum Robotik-Treff Niedersachsen ):