Worum es hier geht

Dieses Blog dokumentiert Fortschritte und Rückschläge der Entwicklung meines ersten Roboterprojektes. Ich habe dem Projekt den Namen vehikel[eins] gegeben - mit mehr oder weniger Hintersinn. Das Vehikel ist als fahrender Roboter konzipiert, der sich mittels einer Kamera visuell orientieren können soll. Die eigentliche Bildverarbeitung findet auf einem PC statt, der Roboter wird deshalb per Funk mit einem Computer in Verbindung stehen. Ich verkneife mir, allzu übermütige Pläne darüber zu schmieden, was im Detail mein Vehikel später visuell leisten können soll. Ich bin in erster Linie von der Idee eines Systems fasziniert, das mit Hilfe selbst gewonnener visueller Informationen in der realen Welt halbwegs sinnvoll agiert - mit der Welt interagiert. Alles noch etwas undurchsichtig? Ja... :)

Der aktuelle Stand

Ich habe das Projekt in drei Etappen aufgeteilt. Die erste Etappe bestand in der mechanischen Realisierung einer motorisierten Plattform für alle späteren Aufbauten. Diese Etappe wurde erfolgreich abgeschlossen. Daraus hervorgegangen ist ein dreirädriges Vehikel, dessen zwei Vorderräder unabhängig über ein Getriebe von jeweils einem Schrittmotor angetrieben werden. Das Hinterrad stellt sich passiv auf die aktuelle Bewegungsrichtung ein. In der zweiten Etappe des Projektes ging es darum, die Elektronik des Vehikels und der Basisstation zu entwickeln. Auch wenn ich noch an Details arbeite, ist diese Etappe in dem Sinne abgeschlossen, dass die gesteckten Ziele erreicht wurden. Der zentrale Mikrocontroller des Vehikels ist ein ATMEL AVR Mega32, die Firmware dafür entwickle ich mit der BASCOM IDE von MCS. Die Schrittmotoren werden durch eine Treiberelektronik auf Basis der Bausteine L297 und L298 angesteuert. Eine Funkverbindung zwischen Vehikel und PC wird mittels eines dazu entwickelten Interfaces hergestellt, das bidirektional mit dem PC über RS-232, mit dem Vehikel per Funk im 433 MHz Band kommuniziert. Die Funkstrecke wurde auf Grundlage der RFM12 Module von HopeRF realisiert. Vorne auf dem Vehikel ist eine mittels Servo bewegliche Funkkamera installiert. Die Kamera unterhält eine eigene Funkstrecke mit ihrem Empfängermodul, das mit PC-Interface und Netzteil die Basisstation bildet. Die am Vehikel befindliche Sensorik kann je nach konkretem Versuch variieren, zur Zeit ist vorne ein SRF05 Ultraschallmodul als Echolot installiert, an den Seiten vorne und hinten befinden sich Infrarot-Abstandssensoren. Die dritte Etappe ist diejenige, die für mich die unberechenbarste ist (aber deshalb auch besonders spannend), denn dabei steht die Implementierung eins visuellen Verhaltens im Mittelpunkt. Mittlerweile habe ich die ersten kleinen "Erfolge" in diesem Bereich zu verzeichnen.

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Donnerstag, 21. Juni 2007

Hinterrad, Version Zweipunktnull

Jetzt ist das neue Hinterrad endlich montiert. Das Prinzip ist das gleiche wie bei der vorigen Version: an der Akkuwanne (ich nenne diesen Teil des Chassis jetzt mal so...) ist zunächst eine Auslegerplatte montiert. Ich habe dafür Aluminium von drei Millimetern Stärke verwendet, damit es nicht zu Instabilitäten kommt. Die Platte ist mit Messingklötzchen befestigt, wie ich sie auch schon bei der Akkuwanne eingesetzt habe (s.u.). In der Auslegerplatte befindet sich ein präzises Loch, in dem sich der Schaft einer Schaftschraube leichtgängig drehen kann - dieses stellt die Lagerung der Gabel dar. Der Gewindeteil der Schaftschraube greift in einen PVC-Block, an dem zwei Aluminiumschenkel befestigt sind und somit die Gabel bilden, in der das Hinterrad gelagert ist. Bei dieser Version sind die Schenkel deutlicher gegen den Lagerpunkt der Gabel verschoben als bei der Vorversion. Relativ zum Chassis liegt der Lagerpunkt übrigens so, dass das Rad seine Orientierung um 360° ändern kann, ohne ans Chassis anzuecken.
Die Realisierung des Hinterrades könnte dem einen oder anderen als kleiner Tipp dienen. Ich habe als Rad eine Andruckrolle aus einem alten Drucker verwendet, gleichartige Rollen habe ich schon in diversen Druckern gesehen, sie sollten also leicht zu bekommen sein. Sie haben zunächst mal den Vorteil, dass sie materialbedingt eine gute Bodenhaftung aufweisen. Meistens sind sie auf sehr präzise – aber zöllige – Achsen aufgepresst, in diesem Falle war es eine 7,93 mm dicke Achse (gemessen, ich war bisher zu faul nachzusehen, was das "nominal" für ein Maß ist). Das Loch in der Rolle hat somit auch einen Durchmesser von knapp unter acht Millimetern. Ich habe dieses Loch nun mit einer präzisen Maschinenreibahle auf 8 mm aufgerieben. Durch eine minimale Menge Fett läuft das Rad dadurch nun ganz hervorragend auf der 7,93 mm Achse. Also habe ich mir ein Stück von der Achse abgesägt, die Enden abgedreht und mit Bohrungen versehen. Somit hatte ich ein hervorragend gelagertes Hinterrad. Das kurze Stück Achse, zu erkennen auf dem letzten Bild, sitzt fest zwischen den Schenkeln der Gabel. Anlaufscheiben rechts und links verhindern, dass das Rad durch die Gabel gebremst wird.
Auf die Auslegerplatte habe ich nun auch schon mal die Motortreiberplatine montiert, die Befestigung für die – ebenfalls noch nicht vorhandene – Hauptplatine steht noch aus.
Außerdem habe ich die Akkuwanne auch noch etwas gekürzt, damit das Vehikel nicht allzu lang wird, es ist jetzt schon etwas größer geworden, als ich geplant hatte.
Achja, so ganz ausdrücklich hatte ich es ja noch garnicht gesagt: das Hinterrad funktioniert jetzt sehr zufriedenstellend, es richtitet sich immer brav auf die aktuelle Fahrtrichtung aus. Schön.


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Malte Ahlers 2007-2008