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, 31. Juli 2007

Umwege.

Immerhin habe ich jetzt schon mal einen Videostream der Vehikel-Kamera in meinem Computer. Das Bild unten zeigt, wie sich mein Vehikel in einem anderen Zimmer im Spiegel betrachtet - das eitle Ding. Die Bildqualität ist recht mittelmäßig, etwas besser könnte sie noch durch optimalere Beleuchtung werden. So weit, so gut. Der Weg hierhin war aber wiedereinmal steinig: Weil das Stromversorgungskabel zur Kamera unverhältnismäßig dick ist (...dafür, dass nur 9 V bei 70 mA drüber sollen) und außerdem so einen seltsamen sperrigen Knubbel hat (zu sehen im Posting vom 24.07. [link]), den ich für eine Filterdrossel hielt (von wegen HF...), habe ich das Kabel gegen ein dünneres getauscht. Das allein war schon mal nichts für schwache Nerven, ich warne Neugierige! Denn im Gehäuse sind Kamera- und Funkeinheit als separate Module enthalten, die durch eine abenteuerliche fliegende Verdrahtung verbunden sind. Ich war die ganze Zeit in Sorge, mir könnte beim Hantieren ein Kabel abreißen, ohne dass ich dann rekonstruieren könnte, wo es abgerissen ist. Mit der nötigen Vorsicht ist diese Operation aber sogar geglückt. Nach dem kleinen Umbau wollte ich testen, ob ich die Kamera (Nennspannung 7,5 – 12 V) stabil an den 7,2V des Akkus betreiben kann. Seltsam, irgendwie funktionierte der Gaincontrol dann nicht mehr richtig, hielt ich die Kamera ins Licht, übersteuerte sie total. Also habe ich die Kamera zum Vergleich wieder über das entferne Kabel an das mitgeliefertes 9 V-Netzteil angeschlossen. So funktionierte sie tadellos. Was schließe ich daraus? Ist doch glasklar: der Gaincontrol funktioniert erst bei Nennspannung, die ich ja um ca. 300 mV unterschritten habe. Also baue ich mir einen kleinen Aufwärtsschaltregler (auf Basis des TL497 [link], nettes Ding, braucht wenig externe Beschaltung), der mir aus meinen 7,2 V des Akkus 9 V macht. Der Wandler funktionierte auf Anhieb - aber der Gaincontrol der Kamera trotzdem nicht. Genaueres Messen und Nachdenken (eine Kombination, die in zahlreichen Lebenslagen wahrlich Wunder wirkt) ergab dann: der Knubbel im Kabel war keine Drossel, sondern ein Spannungsregler, der die ungeregelten 9 V des zur Kamera gehörigen Steckernetzteils auf exakt 5 V abregelt. Ich habe die Kamera also nicht mit Unter- sondern mit Überspannung betrieben, deshalb funktionierte der Gaincontrol nicht richtig. Schon mal nett, dass sie’s überhaupt überlebt hat. Im Ergebnis hätte ich mir also meinen schönen Aufwärtsregler sparen, und schlicht die 5 V, die ich für die Digitaltechnik sowieso schon habe auch zur Versorgung der Kamera verwenden können - was ich jetzt auch getan habe.

Ich fasse also noch einmal für all jene zusammen, die die Pollin Funkkamera auch verwenden wollen: man kann sie problemlos an 5 V betreiben, wenn man das Kabel tauscht. Eben dieser Umbau ist aber nichts für Anfänger. Achja, man kann die Kamera auch mit Überspannung betreiben ohne sie zu schrotten, dann funktioniert aber der Gaincontrol nicht mehr. ;)

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Malte Ahlers 2007-2008