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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Montag, 21. Mai 2007

Konzept

Seit langer Zeit spiele ich mit dem Gedanken, einen möglichst weitreichend autonomen Roboter zu bauen. Nachdem ich jetzt ein solches Projekt begonnen habe, möchte ich für mich in diesem Blogs dessen Entwicklung dokumentieren und festhalten.
Um die Komplexität meines ersten Projektes nicht gleich auf mehreren Ebenen bis ins Unbeherrschbare zu übersteigern, wollte ich versuchen, mit einem mechanisch einigermaßen simplen Konzept zu beginnen. Meine Wahl fiel deshalb auf ein vierrädriges System. Die Drehgeschwindigkeiten der beiden Vorderräder werden dabei unabhängig voneinander steuerbar sein. Daraus resultiert die Lenkbarkeit des Vehikels, ohne dass die Stellung der Räder zum Fahrzeug (mal abgesehen von deren Rotation...) verändert werden muss. Die Hinterräder sind einzeln drehbar aufgehängt, und stellen sich dadurch passiv auf die aktuelle Bewegungsrichtung des Roboters ein.Um den Aufwand gering zu halten, werden die Vorderräder ohne Untersetzung direkt von einem Schrittmotor angetrieben. Ich habe dazu zwei relativ kräftige Motoren preiswert bei Pollin erstanden. Die verwendeten Räder stammen aus meinem alten Fischertechnik-Bestand (der leider seit vielen Jahren auf dem Dachboden verstaubt). Praktisch ist, dass sie direkt auf eine 4 mm Achse geklemmt werden können. Die Schrittmotoren haben 4 mm Achsen, sodass ich nur die Ritzel von den Motoren abziehen musste, um die Räder montieren zu können. Leider sind die Räder nur wenig größer als die Motoren, wodurch sich nur eine geringe Bodenfreiheit des Roboters ergibt. Da er sich aber vornehmlich in artifiziellen Umgebungen bewegen soll, habe ich diesen Nachteil in Kauf genommen. Das Chassis des Vehikels bildet eine Wanne, die aus 1.5 mm starken eloxierten Aluminiumblechen aufgebaut ist. In dieser Wanne wird sich später ein 7.2V/ 3.3 Ah NiMh-Akku befinden, wodurch der Fahrzeugschwerpunkt günstigerweise recht tief liegen wird.

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Malte Ahlers 2007-2008