Neues Jahr, neuer Bot – minibot

Ja, wie das so mit Nachwuchs ist. Man findet erst mal weniger Zeit, für sich und seine Hobbys. Darunter leidet leider auch diese Seite etwas, weil die Prioritäten (hobbymäßig) auf meinen Podcasts Robotiklabor und Reich & Knapp liegen.

Nun war es mit dem letzten Bot irgendwie nicht so richtig weitergegangen und er war ja nun auch wieder etwas groß geraten. Außerdem wollte ich mich bereits seit langer Zeit an ROS (Robot Operating System) wagen.
Der Focus wandert also aktuell etwas weg vom Hardwaredesign, hin zu einer Arbeit bzw. Umsetzung mit bereits existierenden Software-Bibliotheken/-Komponenten. Und mit ROS muss man das Rad nicht komplett neu erfinden, so wie ich es aus Neugierde und Spaß mit der bisherigen direcs-Software bisher tat. Mit allen Vor- und Nachteilen, die letzteres so mit sich brachte.

Ich habe mich nun also in 2017 für ein sehr kleine, fertige Fahr-Plattform entschieden, den RP6 von Conrad – allerdings nur für das nackte Fahrgestell.

Oben drauf soll eine einfach Platine zur Verkabelung und Montage der Sensoren und Elektronik montiert werden. Zur Verwendung kommen voraussichtlich folgende Komponenten

  1. Ein Raspberry Pi („Raspi“) – das Hirn des Roboter.
  2. Ein Hokuyo URG-04LX-UG01 Laserscanner – der vorerst einzige Sensor des Roboters.
  3. Ein Sparkfun Monster MotoShield – zur Ansteuerung der beiden Motoren.
  4. Update: Ein Adafruit DC & Stepper Motor HAT for Raspberry Pi – Mini Kit – zur Ansteuerung der Motoren per I2C.
  5. Ein 0815-Schaltregler – zur Erzeugung der notwendigen 5V-Spannung für den Raspi.
  6. Ein Akku – die Stromversorgung für den Roboter.

Ach ja, heißen soll der Roboter – wie immer sehr kreativ ;) – „minibot„.

Wie das Ganze bisher aussieht? Hier wie immer die aktuellen Fotos. Ich bin gespannt über euer Feedback!

minibot mit Schrauben als Platinenhalter
minibot mit Schrauben als Platinenhalter

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Montage 2. Rad-Encoder

Kein leichtes Unterfangen. Wie man sieht, musste das halbe Arbeitszimmer bei der Aktion mit „dran glauben“:

Als erstes wurde das Rad demontiert und und zwei Löcher in das sehr massive Stahlblech gebohrt:

Anmerkung: Mit normalen HSS-Bohrern war das übrigens nicht möglich. Erst mit Titan-beschichteten HSS-G-Bohrern ging das problemlos.

 

Durch die gebohrten Löcher kam eine passend gesägte 6mm Edelstahlwelle gehalten von zwei Durchführungs- und Lagerbuchsen A6 aus Super-Ployamid (selbstschmierend):

 

Zusätzlich auf die Achse kam ein Zahnrad, welches durch den Zahnriemen die Achse antreiben soll. Das Rad vom Roboter wurde danach auch wieder montiert:

 

Danach kam die Encoderscheibe auf die Achse:

Und dann die Gabellichtschranke:

Und so  sieht das Ergebnis für heute aus:

Die andere Seite, also den zweiten Encoder mit Achse usw., werde ich wohl ein andern Mal montieren, da die Arbeiten heute schon ein paar Stunden in Anspruch nahmen. :-(

Wenigstens ist Verkabelung des Sensors schon erledigt, da die Stecker usw. ja schon auf dem Controllerboard drauf waren – siehe alte Fotos

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Montage 1. Rad-Encoder

Ein nicht einfaches Thema in der Robotik ist die Selbstlokalisierung. Soll heißen: Der Roboter muss selbst wissen, wo er ist. Einen Anfang dazu bilden Sensoren, die z.B. an den Rändern montiert werden, damit festgestellt werden kann, wieweit der Bot in welche Richtung gefahren ist. Möglich machen das Rad-Encoder. Diese bestehen i.d.R. aus einer Lichtschranke und einer sogenannten Schlitzscheibe. Dreht sich nun das Rad und unterbricht mit den Markierungen auf der Scheibe die Lichtschranke. Diese Unterbrechungen lassen sich an der Lichtschranke abfragen und zählen. Weiß man dann, wieviele Impulse einer Radumdrehung entsprechen, muss man nur noch den Umfang des Rades messen und hat so die zurückgelegte Entfernung. Eine Geschwindigkeitmessung ist damit dann natürlich auch leicht möglich (m/s).

In diesem Bild sieht man die von mir verwendeten Rad-Enconder :

Praktischerweise passten diese nach leichtem Aufbohren direkt auf meine Motoren:

DAnn war echte Präzisionsarbeit oder „Fummelkram“ angesagt. Es galt, die Gabellichtschranken zu montieren. Als erstes wurde mit sanfter Gewalt die Schutzkappe vom Getriebe der Motoren entfernt:

Danach wurde die Lichtschranke an der roten Schutzkappe montiert:


( Wohlgemerkt: Die Schrauben, die hier die Lichtschranke halten, sind nur 3 mm im Durchmesser!)

Glock gehabt: Es passte wirklich „auf den Millimeter“:

Das diese Arbeit an beiden Rändern erforderlich war, dürfte wohl klar sein…  Aber, wer hätte es gedacht, alle Kabel blieben heil, der teure Encoder und die Lichtschranken haben alles überlebt, wie die erste Testmessung zeigte:

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