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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Dienstag, 24. Juli 2007

So weit, so gut...

Die erste angestrebte Etappe ist erreicht: ich habe einen "fahrbaren Untersatz". Wenn der Weg dahin auch nicht ganz geradlinig war, bin ich mit dem Zwischenergebnis doch recht zufrieden. Ich habe weitere sechs Bilder gemacht, die den aktuellen Zustand dokumentieren. Wie die ersten beiden Fotos (man entschuldige die etwas dürftige Qualität) zeigen, habe ich jetzt auf das Chassis die zukünftige "Hauptplatine" montiert, die vorerst natürlich noch unbestückt ist. Hier wird sich dann bald ein AVR Mega32 befinden, sicherlich auch ein kleines LCD und ein paar Taster um verschiedene Betriebsmodi anwählen zu können, und – wichitg – ein RFM12 Funkmodul [link], über das das Vehikel mit einem PC kommunizieren soll (aber so weit sind wir noch lange nicht...). Ich habe dem Roboter bereits jetzt schon eine Funkkamera gegönnt (sehr mittelmäßiges Ding, dafür aber günstig bei Pollin [link]), um mir später all zu aufwendige Umbauten zu sparen – denn dass ich irgendwann eine Kamera wollen würde, ist völlig klar :). Die Kamera ist auf einem Miniservo montiert, damit mein Vehikel auch Augenbewegungen durchführen kann. Dieser Aufbau ist nach meinem Geschmack noch nicht optimal, ich werde sehen, ob das unter Funktion so bleiben kann.
Auch das "tiefergelegte" Hinterrad sei hier nochmal gezeigt. Das Tiferlegen habe ich einfach mit zwei PVC-Platten realisiert. In dem sich ergebenden Zwischenraum hat jetzt die Steckverbindung von Akku und Elektronik Platz.
Außerdem gibt es noch zwei Bilder vom Getriebe. Das erste zeigt im wesentlichen den Aufbau: Eine Alu-Grundplatte ist über vier Sechskantbolzen (hier kaum zu sehen) am Chassis befestigt, an dieser Platte ist der Schrittmotor angeflanscht. Wie man sieht, ist das rechte Loch der Motorbefestigung ein Langloch, um später den Eingriff des Ritzels in das Zahnrad justieren zu können. Das Hauptzahnrad sitzt auf einer 4mm-Achse, diese läuft in zwei gesinterten Buchsen, eine in der genannten Grundplatte, eine in der Deckplatte, die über vier Abstandsbolzen das Getriebe zum Rad hin abschließt. Ich hatte zwischenzeitlich das Problem, dass unter Last die Achsen in den Klemmbuchsen der Räder durchdrehten. Um das zu verhindern ist die Achse jetzt geschlitzt, und ein kleines Blechstück sperrt sie mittels eines glücklicherweise in den Rädern vorhandenen Schlitzes (Fischertechnik ist wirklich gut durchdacht!) – dies ist auf dem letzten Bild zu sehen.



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Malte Ahlers 2007-2008