Kategorie: Allgemeines

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:

 

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:

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…

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. :-)

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:

Wie schon geschriebe, waren weitere Infrarot-Sensoren bestellt, welche die Bereiche schräg hinten links und rechts überwachen sollten.

Die Abfolge der Montage der Sensoren ist auf den folgenden Bildern gut zu erkennen;

 

Ein bißchen Verkabelung ist natürlich auch notwendig:

Hier mal ein paar schöne Fotos, wie der Bot von oben bestück aussieht. Diese Fotos habe zur späteren Verwendung in der GUI verwendet:

 

 Da  die vorige Radkonstruktion leider auch Probleme machte, wurden kurzerhand Gewinde in die Motorachsen geschnitten (nicht gerade leicht):

 

 und Standard-Modellbauräder montiert:

 

 

 

Nach langer langer Analyse des Quellcodes hat sich der Fehler, der dazu führte, dass der Roboter chaotisch in alle Richtungen fuhr, weil die IR-Sensoren immer auslösten, als Hardwareproblem herausgestellt!

Die neuen Getriebemotoren verursachten zusammen mit der neuen Ansteuerplatine so starke Störungen, dass alle IR-Sensoren bzw. die Platine wo alles zusammenläuft, "Fehlarlarme" also Hindernisse vor den Sensoren signalisierte. Aber das Roboter-Netz-Wiki schaffte einfache Abhilfe. Auf diesen zwei Fotos gut erkennbar, die 3 Kondensatoren und die Ferritkerne zum Entstören der Motoren:

Perfekt! Alle Störungen verschwunden! Und der Lötkolben gerade mal heiß war kam nuch eine Blinkdiode hinzu, die den Betrieb des Roboters signalisiert (aktiv):

 

Damit die Sensoren-Kabel und die bei der Kamera nicht mehr so sehr im Weg sind, kam noch etwas Spiralschlauch zum Einsatz – sehr praktisch:

 

Zum einfacheren Testen, der Abstandssensoren wurde dann noch das Arbeitszimmer kurzerhand in eine Teststrecke umfunktioniert:

 

Nun kann endlich an der Software wieder "geschraubt" werden!

Neun Monate ist es her, dass sich hier was tat. Na ja, schwanger ist der Roboter zwar noch nicht, aber „neu geboren“ doch wohl. Aber der Reihe nach. Da sich die Gelegenheit ergab, wurde heute erst mal das Webdesign etwas aufgefrischt. Eine neue Rubrik ist dabei auch dazu gekommen: Screenshots. Hier ist sehr schön, der Werdegang des Programmes mit all seinen Irrungen und Wirrungen zu erkennen. Die augenfälligste Neuerung ist sicher leicht zu erkennen – die Entwicklung läuft mittlerweile vollständig unter Linux (mit KDevelop (und natürlich weiterhin mit dem Qt-Framework (Open Source Version)).

Für die Interessierten: Einem weiteren Einsatz unter Windows steht aber – dank Qt – weiterhin nichts im Weg. Mein besonderer Dank geht hier an Oliver Bock, ohne den dieser Schritt nicht möglich gewesen wäre. Er hat den Cypress CY7C63-Linux-Treiber vom 2.4er auf den aktuellen 2.6er Linux-Kernel portiert. Ohnehin hat er mich bei diversen Programmier- und Linux-Fragen in diesem Projekt hier großartig unterstützt.

Was geschah mit der Hardware? Nun, die Kamera hat eine etwas stabilere Halterung bekommen

und einen eigenen Anschluss an den Akku:

Auch der Video-Ausgang (s/w) ist schon mal zum Anschluss an das Laptop vorbereitet worden:

Bei einem Vergleich der zwar sehr kräftigen Schrittmotoren mit Getriebenmotoren aus dem Modellbaubereich sollte sich herausstellen, dass letzere bei ausreichend Kraft haben (bei 5000 U/Min bei 12V, 148:1 Untersetzung) und dabei der Roboter nun ungefähr 1,2 km/h schafft!

Siehe dazu auch ein aktuelles Video . Dieses war der erste Versuch mit den schnellen, neuen Motoren, darum kommt die „Kameraführung“ nicht wirklich hinterher. ;-) Und ein paar Sensoren mehr, braucht er wohl auch noch…

Somit sind also nun neue Getriebemotoren montiert,

die natürlich einer komplett neuen und anderen Ansteuerung bedurften. Also wurde die alte Platine demontiert,

und da es sich anbot, die neue Platine an eine sicherere Stelle als bisher zu montieren, wurde gleich alles an Kabeln entfernt und neu gemacht:

Und so sieht das ganze jetzt aus:

Die Platine zur Motoransteuerung ist übrigens ein Fertigmodul von robotikhardware.de , gemäß Roboternetz-Definition . Die USB-Platine ist von ak-modulbus . Hier sind die Sensoren mit den A/D-Wandlern jetzt modular steckbar gemacht worden. Die alte Platine entfiel damit komplett:

Wie an den Screenshots zu sehen ist, funktioniert das Ansteuern und Auslesen der CMUCAM nun auch einwandfrei. Die Auswertung der Bilder/Daten steht allerdings noch auf einem anderen Blatt…

Endlich: Der Umstieg zu Qt 4 ist zu 99% vollzogen. Bei der Gelegenheit wurden einige interne Funktionen des Programmes ebenfalls verbessert.

Hier ein  aktueller Screenshot:

Die gemessenen Werte der IR-Sensoren werden jetzt in echten cm angezeigt.

Hierzu wurden Referenzmessungen vorgenommen – die angezeigten Ergebnisse im Programm sind auf den cm genau.

Die Abfrage der Sensoren ist vollständig in das Programm integriert, die Anzeige der Geschwindigkeit der Motoren, der Abfrage der Sensoren, sowie der Reaktionswert, ab wann ein Hindernis gemeldet werden soll, wurden ebenfalls erfolgreich implementiert. Im nächsten Schritt gilt es, eine Aktion wie ein Wendemanöver bei Hindernissen zu entwickeln.

Leider erwies sich die bisherige Reifenkonstruktion bei längeren Fahrten des Roboters teilweise als zu instabil und löste sich geringfügig bzw. wackelte dann,

so dass der Roboter nicht mehr korrekt geradeaus fuhr. Darum wurden neue Räder montiert. Es handelt sich hier um sogenannte "Setup-Wheels", die mithilfe von Propellernaben (beides von Conrad) befestigt wurde.

 

Dieser hervorragende Tipp kam, wie so oft, aus dem Forum RoboterNetz.

Im nächsten Schritt werden zwei weitere IR-Sensoren auf der Rückseite montiert. Die Elektronik ist bereits dafür ausgelegt…

Die ersten beiden Videos (DivX) wurden hinzugefügt:

Das erste zeigt den alten Antrieb mit Zahnrädern und Inliner-Rädern – sehr ungenau, mit durchdrehenden Rädern
Das zweite die aktuelle Version, mit Rädern aus dem Modellbau, direkt auf die Motorwelle geschraubt. Die Fahrtrichtung wurde geändert: Der Akku ist wegen des hohen Gewichts auf der Seite der Motoren, so dass die Reifen einen guten Grip haben. Das Laptop zeigt demnach auch in die entgegengesetzte Richtung. Siehe dazu auch die Fotos von heute im Foto-Bereich!