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Montage des Commel Pico ITX Boards, der Festplatte und der WLAN-Antenne

Nachdem das neue Pico-ITX Board von Commel; das 170G nun "verkabelt" wurde,

   

ging es an die Montage des Boards auf dem Roboter. Verbaut wurde es an die gleiche Stelle, an der zuvor der fit-PC2 war:

   

Hierzu wurde es wie bewährt auf die Profilschienen geschraubt:

  

Wie man an den Detailfotos sieht, wird das Board mit Kunststoffmuttern und -unterlegschreiben auf den Distanzbolzen festgehalten, damit hier keine besonderen Masseschleifen o.ä. entstehen. Das Kabel rechts im Bild mit den freien Kontakten am Pfostenstecker geht übrigens zum Ein-Aus-Schalter auf dem Bedienpanel:

   

Um nun die 2,5" Festplatte zu befestigen, bedurfte es Distanzbolzen mit sehr kurzem Gewinde. Diese wurden kurzerhand mit einer Schleifmaschine gekürzt. Tipp dazu: Vor dem Kürzen eine passende Mutter auf das Gewinde schrauben, damit man hinterher ggf. die verbleibenden Grate leichter beim Lösen der Mutter "wegdreht" [And always wear safety glasses!]:

    

Und nun die Montage der Festplatte und ein paar verschiedene Blickwinkel:

          

Nun noch die WLAN-Antenne montiert, die übrigens samt mini-PCI-Karte noch aus dem defekten fit-PC2 stammt:

    

Und noch mal im Ganzen fotografiert:

  

 

Und nun am Roboter montiert:

         

Ein abschließender Test durfte nicht fehlen:

     

PS.: Die Kabel am Mainboard sind natürlich erst provisorisch und müssen noch "verlegt" werden. Und ja, der rote Text im letzten Foto zeigt leider noch eine Fehlermeldung vom Laserscanner. Irgendwie bringt dieser unter Linux – aber nur unter Linux – noch Fehlermeldungen und bricht dann ab. Da ist noch Forschungsarbeit zu leisten.

Fotos vom neuen Commel Pico ITX Board

Hier ein paar aktuelle Fotos vom neuen ein Pico-ITX Board von Commel; das 170G, welches das neue "Herz" des Roboters direcs1 werden soll. Erste Tests liefen bereits erfolgreich, ein Debian brachte alle Treiber out-of-the-box mit, so dass auch die KDE ebenfalls korrekt mit passendem Grafikkartentreiber lief. Aber hier nun erstmal die Fotos:

      

Hier noch einmal im Größenvergleich mit dem defekten fit-PC2:

    

Hier liegt neben dem neuen Pico-ITX-Board die "alte" Mini-PCI-WLAN-Karte aus dem fit-PC2:

 

Und so sieht das ganze verkabelt und angeschlossen aus – mehr Kabel als Board  :

   

Analyse der fit-PC2 Probleme – Teil 3 (vor fit-PC-Tod)

 Bei der abschließenden(?) Suche der USB-Probleme wurde noch einmal rekapituliert:

  1. Das Problem besteht, wenn das Atmel-Board mit dem fit-PC2 verbunden ist.
  2. Das Problem besteht nicht, wenn das Atmel-Board mit einem anderen Gerät verbunden ist (Linux-Laptop oder iMac).
  3. Und, ja, und? Das Problem besteht ja auch nicht, wenn der fit-PC2 weiter weg steht. Wie man hier im Video ja sieht.

Ist es also ein Störungsproblem durch irgendwelche Abstrahlungen? Interferenzen? Zum Testen, wurde wieder alles wie im Video angeschlossen und der fit-PC wieder in die Nähe des Roboter gebracht:

Ergebnis? Fehler wieder da:

Aber was sollte hier nun noch stören? Die Motoren waren ja mittlerweile entstört. Da sich "irgendwelche Störungen" schwierig messen lassen, kam der Verdacht auf, dass es vielleicht ein Masse- oder Potentialproblem sein könnte. Also blieb der fit-PC nun an seiner Position und wurde durch ein Stück Pappe provisorisch vom Chassis des Roboters getrennt:

    

Und siehe da: Das Problem trat tatsächlich nicht mehr auf!!

Um nun die leitende Verbindung zwischen fit-PC und Roboter-Chassis endgültig zu trennen, wurde als erstes eine transparente Klebefolie auf der tragenden Aluminiumschiene aufgebracht. Diese Folie ist eigentlich eine Folie um per Laserdrucker Aufkleber herzustellen. Diese wurde hier einfach zweckentfremdet:

Anschließend wurden die Metallschrauben, welche die Aluschiene mit dem fit-PC verbanden noch durch 3mm Kunststoffschrauben und -Unterlegschreiben ersetzt:

Und? Das Ergebnis? Leider unbekannt, denn ohne Vorwarnung lässt sich der fit-PC plötzlich nicht mehr einschalten und scheint einfach so und ohne Vorwarnung defekt zu sein. Wenn alles schlecht läuft, gilt auch die seit genau zwei Monaten offiziell abgelaufene Garantie nicht mehr.  Das ist gerade in Klärung… 

Diverse Kleinigkeiten

 Um zwischendurch mal etwas anderes am Bot zu machen und nicht nur ewige USB-Problemezu analysieren, wurden ein paar kleine Hardware-Anpassungen durchgeführt. So wurde der nach außen geführte Ein-Aus-Schalter mit einer Buchse-Stecker-Verbindung versehen und die Schaltreglerplatine (24V auf 12V) etwas verkleinert, damit sie mehr Platz an den Front-USB-Buchsen des fit-PC2 freigibt:

   

Und endlich endlich wurde mal die Schalter auf dem Control-Panel beschriftet: 

Analyse der fit-PC2 Probleme – Teil 2 (vor fit-PC-Tod)

 Auf der Suche der USB-Probleme, genauer, warum die USB-Verbindung offensichtlich verloren geht, geht es hier nun weiter. Wie man hier sieht, geht zeitweise die USB-Verbindung zwischen PC und Atmel-Board verloren:

Bei der vorangegangenen Analyse wurde bereits klar, dass das Problem nicht auftritt, wenn das Atmel-Board an ein anderes Gerät als den fit-PC2 angeschlossen wird, also z.B. an den iMac oder ein anderes Linux-Laptop. Um alles auszuschließen, wurden erst alle Stromversorgung extern aufgeteilt; also jede Spannung wurde durch ein eigenes Netzteil angeschlossen (5V, 12V und 24V):

Dieses brachte leider noch keine Änderung: Nach mehreren Motor Ein- und Ausschaltvorgängen, ging die USB-Verbindung wieder verloren. Nach weiteren Tests fiel auf, dass ein wichtiger Hinweis aus dem Wiki von roboternetz.de vernachlässigt wurde: Und nie vergessen Motoren zu entstören!

Solle es also daran liegen? Streuen die Motoren so viele Störungen Richtung fit-PC? Also, "kurz mal eben" alle Motoren und deren Kabel ausgebaut, ausgetauscht (die Kabel) und gemäß Wiki entstört:

     

Ja, Entstören wurde leider sträflich versäumt in der Vergangenheit. Und das Ergebnis? Leider nichts! Der oben gezeigte Fehler tritt noch immer auf. Fortsetzung folgt…

Analyse der fit-PC2 Probleme, Update der direcs-remote GUI

 Seit langer Zeit gibt es im Blog nicht viel Neues. Dieses liegt vor allem daran, dass es Probleme mit dem fit-PC in Verbindung mit dem Atmel-Controller gibt – scheinbar zumindest. Als erstes stellte sich heraus, dass aufgrund des unter Debian fehlenden Intel-Grafikkarten-Treibers die Performance der GUI so miserabel war, dass diese (eben mangels passenden Treibers) vollständig "in Software gerendert" wurde. Was das bedeutet, kann sich jeder vorstellen: Der größte Teil der CPU-Zeit steht nicht für das eigentliche direcs-Programm zur Verfügung, sondern wurde für den X-Server und/oder die KDE-Oberfläche "verbraucht".

Nach dem Entfernen der kompletten GUI zeigte sich auch, dass für das direcs-Programm auf dem 1,1 GHz-Rechner natürlich genug CPU-Power zur Verfügung hat; trotz diverser parallel laufender Threads für die Sensoren, den Laserscanner, das Netzwerk, den Joystick usw.

In der System-Konsole sah man nun endlich auch, dass derzeit offenbar ein ganz anderes Problem vorliegt. Denn nach Analyse der bisher selbst gedrehten Videos, war schnell klar, dass der fit-PC bisher nie im Einsatz auf dem Roboter war, um diesen – also das Atmel-Board – direkt anzusteuern. Zum Testen wurde in der Vergangenheit immer der Entwicklungungs-PC bzw. -Mac genutzt.

Das Ergebnis von heute sieht also derzeit so aus: direcs auf dem Bot im Konsolen-Modus (ohne GUI) gestartet; wartet auf Befehle (per Joystick oder über das WLAN). Danach wird direcs-remote gestartet (derzeit noch im Teststadium):

Wie man sieht, werden über WLAN vom fit-PC z.B. Spannungswerte der Akkus übertragen und in der GUI angezeigt sowie ein Heartbeat (grüne GUI-LED rechts oben), an dem derzeit lediglich erkennbar ist, dass der SensorThread auf dem Roboter läuft und Daten ausliest bzw. übermittelt.

Klickt man nun links unten auf den "foward" Button (blauer Pfeil nach oben), wird über WLAN der Befehl "forward" an den Roboter gesendet und nun passiert folgendes (was erst in der Konsole sichtbar wurde, da Systemmeldung):

Und hier gilt es nun zu Analysieren, woran es liegt. Denn wird der Roboter z.B. an den Mac oder an ein anderes Linux-Laptop angeschlossen, tritt dieses Problem nicht auf:

Allgemeiner Aufbau direcs1

Auf dieser Seite sollen die einzelnen Bestandteile des Roboters direcs1 näher beschrieben werden.

Das Grundgerüst des Roboters sieht wie folgt aus:

Als Rahmen wurden Aluminium-Profile verwendet, die verhältnismäßig günstig sind:

 

Bezugsquelle: Kalms Flightcase GmbH

Die Räder sind so genannte Mecanum-Räder. Diese versetzen den Roboter in die Lage

  • sich auf der Stelle um sich selbst zu drehen
  • links und rechts seitwärts zu fahren
  • ganz normal vorwärts und rückwärts zu fahren oder
  • diagonal, also schräg nach vorne oder hinten links oder rechts zu fahren:

 

Die im rechten Bild zu sehenden Aluminium-Halter sind Eigenentwicklungen.

Bezugsquelle: About AndyMark, Inc.

Die Motoren sind vom teuren Conrad. 1-12V Getriebemotoren Modelcraft . Der Roboter besitzt vier 1-12V Getriebemotoren Modelcraft (RB350050-22723R) mit 6200 UPM und 1:50 Untersetzung was dann 110 UPM ergibt. Der Stromverbrauch beträgt je Motor maximal 0,75A wobei sie maximal 0,695 Nm leisten [und nicht 5 Nm wie im Datenblatt fälschlicherweise angegeben]:


Im Bild bereits zu sehen, dass der Motor um einen stabileren Halter aus den obigen Aluminiumprofilen erweitert wurde.

Bezugsquelle: Conrad Electronic SE

Der Antrieb wurde mittels Zahnriemen und Zahnriemenscheiben realisiert:

Bezugsquelle: Conrad Electronic SE

Die Stromversorgung des Roboters erfolgt über vier 12V-Akkus mit jeweils 7Ah zwei LiPo-Akkus: Einen 4S und einem 6S mit jeweils 5000 mAh und C30:

11-1V-30c-5000mAh-3-Cells-Li-Po-Rechargeable-Battery-With-Deans-T-Plug  Mystery_22_2V_30C_5000mAh_6S_RC_LiPo_Battery_Deans_plug

Bezugsquelle: Pollin Electronic GmbH Ebay

Auf dem Roboter direcs1 stehen drei verschieden Spannungen in zwei verschiedenen Stromkreisen zur Verfügung

  • 24V für den Laserscanner in Stromversorgungskreis 1
  • 12V für das Commel Mainboard in Stromversorgungskreis 1
  • 5V für den Microcontroller und sonstige Sensoren / Schaltkreise in Stromversorgungskreis 1
  • 12V für die Motoren in einem eigenen Stromversorgungskreis 2.

Erzeugt werden diese Spannungen mittels Schaltregler auf den folgenden Platinen:

 

Bezugsquelle: reichelt elektronik GmbH & Co. KG

Die Schaltkreise sind über Sicherungen geschützt:

Bezugsquelle: reichelt elektronik GmbH & Co. KG

Über ein zentrales Panel können die Spannungen (und damit der Roboter) eingeschaltet werden. Der silberne Taster ganz links dient zum Einschalten des fit-PCs. Der Not-Aus-Schalter unterbricht lediglich die Stromzufuhr zu den Motoren:

Bezugsquelle Lochblech: Praktiker Deutschland GmbH
Bezugsquelle Bauteile: reichelt elektronik GmbH & Co. KG

Die Low-Level-Steuerung, also die Ansteuerung der Motorcontroller erfolgt über ein Atmel-Board mit einem AVR2560 STM32F4-Discovery-Board mit ARM-Prozessor:

Auf dem Bild ebenfalls erkennbar diverse Steckverbinder zu weiteren Platinen, Eingänge zum A/D-Wandler, welcher die Akkuspannungen überwacht, ein Optokoppler zum Ansteuern der Warnleuchte (siehe auch Folgefotos), diverse Spannungsversorgungsstecker und ein USB-Seriell-Wandler.

Bezugsquelle: watterott.com

Die Motorsteuerung bzw. Regelung der Geschwindigkeiten erfolgt über die folgenden Boards:

Bezugsquelle: robotikhardware.de

Ein weiterer verwendeter Sensor ist ein 3D-Kompass befindet sich mit auf dem STM32F4-Board, ist aber derzeit noch nicht im Einsatz.

Der größte „Sensor“ ist sicher der SICK Laserscanner (rechts im Bild):

Links im Bild ist noch der zuvor verwendete Laserscanner älterer Bauart (PLS 101-312) zu sehen, der aktuell durch ein moderneren namens S30B-2011BA (S300 Standard) ersetzt wurde. Dieser weist zudem eine Auflösung von 0,5° (gegenüber 1°) und ein Überwachungsfeld von 270° (gegenüber 180°) auf.

Bezugsquelle: eBay

Das eigentliche „Herz“ des Roboters ist ein fit-PC2 vollwertiges pico ITX Mainboard LP-170G von Commell mit Atom-Prozessor, 2 GB RAM, 2,5″ Festplatte, 4 USB-Ports, 2 seriellen Ports, 2 PS/2-Ports, Gigabit-LAN, WLAN, CF-Kartenleser, Audio-Ein und Ausgang und VGA-Ausgang:

  

Bezugsquelle: HRT Informationstechnik

Zur Anzeige diverser Stati und späteren Steuerung dient ein 7″ Touchscreen von Faytech dessen Eingangssignal über einen Wandler von HDMI nach VGA gewandelt wird:

  

Bezugsquelle: reichelt elektronik GmbH & Co. KG

Damit der Roboter auch etwas „sieht“, hat er eine Logitech Webcam seit neuestem eine Microsoft Kinect Kamera, deren Bild per WLAN zu eine separaten Applikation oder auf eine beliebige Webseite per motion überträgt:

 

Da direcs1 auch über eine Sprachausgabe verfügt, sind zwei Lautsprecher mit integriertem Verstärker ebenfalls vorhanden:

 

Um den Roboter über einen externen Joystick oder Gamepad manuell zu steuern, wurde eine externe USB-Buchse von Neutrik montiert (hier noch ein altes Foto mit dem alten Laserscanner rechts):

 

Bezugsquelle: reichelt elektronik GmbH & Co. KG

Als letztes hat er natürlich auch eine Warnleuchte, wie es sich für einen richtigen Roboter gehört:

Und so sieht er nun (01.09.2012) vollständig aus: