Roboter unter Linux getestet

 Heute wurden noch einmal alle Komponenten direkt auf dem Roboter unter Linux getestet:

 Wie man sieht, sind der Laserscanner und der Touchscreen noch nicht endgültig verkabelt. Sowohl deren Stromversorgungen als auch die Datenkabel müssen jeweils noch auf dem Bot angeschlossen und verlegt werden.

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S300 Laserscanner eingebunden

 Das Update des Programmcodes ist so gut wie abgeschlossen. Hier die erste Ansicht, die natürlich fast wie vorher aussieht, nun eben mit Daten vom SICK S300 Laserscanner:

Es sieht aber nur fast genau so aus, wie vorher: Denn: Der S300 hat eine Auflösung von 0,5 Grad bei 270 Grad "field of view". Darum werden im Screenshot auch 540 statt 270 Laserlinien angezeigt. Daher war auch das Anpassen des Sourcecodes aufwändiger, da an vielen Stellen die Auflösung des Scanners zusätzlich mit integriert werden musste (LaserThread, ObstacleCheckThread, GUI, …).

Ein paar Ausreißer gibt es noch: Wie man sieht ist der Wert für 0 Grad noch falsch (längste rote Linie rechts oben im Bild) und die Flags werden nicht vollständig für alle Linien gesetzt (z.B: grün für den größten freien Bereich). Um einen Eindruck über die Anpassungen zu bekommen, hier eine git Übersicht:

 direcs/bin/direcs.ini                  |   10 +-
 direcs/direcs.pro.user                 |   18 +-
 direcs/direcs.qrc                      |   95 ++–
 direcs/direcs.tag                      |  412 ++++++——-
 direcs/images/kdevelopbanner-small.gif |  Bin 2930 -> 0 bytes
 direcs/src/aboutDialog.ui              |   52 +-
 direcs/src/camThread.cpp               |    8 +-
 direcs/src/camThread.h                 |   10 +-
 direcs/src/consoleGui.cpp              |    4 +-
 direcs/src/consoleGui.h                |    4 +-
 direcs/src/direcs.cpp                  |  100 ++–
 direcs/src/direcs.h                    |    2 +
 direcs/src/direcsSerial.cpp            |  133 ++++-
 direcs/src/direcsSerial.h              |   37 +-
 direcs/src/gui.cpp                     |   42 +-
 direcs/src/gui.h                       |   21 +-
 direcs/src/inifile.cpp                 |   17 +-
 direcs/src/inifile.h                   |   14 +-
 direcs/src/interfaceAvr.cpp            |   48 +–
 direcs/src/interfaceAvr.h              |   16 +-
 direcs/src/laser.h                     |    4 +
 direcs/src/laserSickS300.cpp           | 1068 ++++++++++++——————–
 direcs/src/laserSickS300.h             |  186 ++—-
 direcs/src/laserThread.cpp             |  726 ++++++++++++++++++—-
 direcs/src/laserThread.h               |   64 ++-
 direcs/src/obstacleCheckThread.cpp     |   16 +-
 direcs/src/obstacleCheckThread.h       |    2 +-
 direcs/src/speakThread.cpp             |    2 +-
 direcs/src/speakThread.h               |    2 +-
 direcs/src/src.pro                     |   53 +–
 30 files changed, 1717 insertions(+), 1449 deletions(-)
 delete mode 100644 direcs/images/kdevelopbanner-small.gif

 

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Support für SICK Laser PLS101-312 und Atmelboard wiederhergestellt

Nach vielen Tests mit dem seriellen Port konnte nun der Support für beide seriellen Zugriffe wiederhergestellt werden. Ursache war ein Bit namens CLOCAL, welches beim Öffnen unter Mac OS gesetzt werden muss! Leider ist dieses auch mit keinem Wort auf Apples Mac Dev Center Seiten erwähnt!

 

Linux verhielt sich hier offenbar anders. Wie man sieht, alles wieder "heil":

 

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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:

    

 

 

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Unterstützung für Laserscanner mit mehr als 180 Grad

Nach vielen vielen Änderungen am Sourcecode ist nun die Umstellung für den Einsatz unterschiedliche Laserscanner fertig. Da zum damaligen Entwicklungsstand nicht absehbar war, dass jemals andere Laserscanner als der PLS 101 zum Einsatz kämen, waren leider die damaligen 180 Grad fest in verschiedensten Stellen im Sourcecode "hart codiert". Dieses betraf z.B. den obstacleCheckThread, die GUI und natürlich den laserThread, der die Daten von den Laserscanner ausliest und speichert. Auch ein Einsatz unterschiedlicher Laserscanner für "vorne" und "hinten" auf dem Roboter war dadurch bis heute nicht möglich.

Um das Ganze für künftige Anwendungen flexibler zu gestalten ist die Angabe sowohl der Laserscannertypen als auch der Gradzahlen (field of view, fow) nun in der ini-Datei möglich. Und so sieht das Ergebnis dann (im Simulationsmodus) aus (ein Scanner mit 30, der andere mit 270 Grad):

Um eine Vorstellung davon zu bekommen, was das bedeutete (inkl. erster Integrationsversuche des neuen Laserscanners S300 in den Sourcode), schaue man sich die Änderungen am git branch an:

From .
 * branch            S300       -> FETCH_HEAD
Updating dee663e..9f5ffa8
Fast forward
 direcs/bin/direcs.ini              |    8 +-
 direcs/direcs.kdevses              |   36 +-
 direcs/direcs.pro.user             |  243 ++++++
 direcs/direcs.tag                  |  340 +++++++++
 direcs/src/consoleGui.cpp          |    3 +-
 direcs/src/consoleGui.h            |    3 +-
 direcs/src/direcs.cpp              |  195 ++++–
 direcs/src/direcs.h                |    5 +
 direcs/src/gui.cpp                 |  161 +++–
 direcs/src/gui.h                   |   24 +-
 direcs/src/laser.cpp               |    8 +-
 direcs/src/laser.h                 |    4 +-
 direcs/src/laserSickS300.cpp       | 1441 +++++++++++++++++++—————–
 direcs/src/laserSickS300.h         |  175 +++++
 direcs/src/laserThread.cpp         |  565 ++++++++++—-
 direcs/src/laserThread.h           |   70 ++-
 direcs/src/mainWindow.ui           |   19 +-
 direcs/src/obstacleCheckThread.cpp |  112 ++–
 direcs/src/obstacleCheckThread.h   |    8 +-
 direcs/src/src.pro                 |    3 +
 20 files changed, 2413 insertions(+), 1010 deletions(-)
 create mode 100644 direcs/direcs.pro.user
 create mode 100755 direcs/src/laserSickS300.h

 

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Probleme mit der Seitwärtsfahrt

Leider gibt es scheinbar ein Problem mit dem mittlerweile doch sehr hohen Gewicht des Bots (32 kg). die Laserscanner sind hier im Video nur lose aufgelegt, da im nächsten Video abgeschraubt:

Wie man sieht, fährt er nicht seitwärts, wie vorgesehen! Ohne die Laserscanner (8 kg weniger!), geht es fast perfekt:

 

Bei den ersten Gewichststest wurde leider versäumt, die Seitwährts- und Kreisfahrt ebenfalls mit dem hohen Gewicht zu prüfen. Ein Umstand, der nun etwas bitter ist. Aber auch das wird irgendwie zu lösen sein. Kommt Zeit kommt Rat…

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