Sehr schneller Linienverfolgungsroboter (Ideensammlung)

[GoZu]

Also ich habe hier einmal eine vorläufige Bauteile Liste. Wer schön, wenn jemand kurz drüber schauen könnte und mir sagen könnte, ob irgendetwas grobes hier fehlt...

3 x Omniwheels 60 mm Durchmesser Soft 63,00 €
http://www.shop.robotikhardware.de/s...roducts_id=104

3 x Getriebemotor 6:1 12 V 66,00 €
http://shop.conrad.at/ce/de/product/...HOP_AREA_19781

70 x CNY 70 Liniensensor 122,50 €
http://www.shop.robotikhardware.de/s...roducts_id=106

4 x Racing-Pack 12,0V NiMH-Akku 2100mAh 112,00 €
http://www.accushop.at/product_info....89159a7c510a23

3 x Schieberegister C-MOS IC 4014 DIP 3,00 €
http://shop.conrad.at/ce/de/product/...load-dokumente


Wegen der Motoransteuerung weiß ich noch nicht so genau. Da wollte ich nocheinmal euren Rat einholen. Hätte 3 mögliche Varianten:

2 x diesen Treiber IC:
http://www.shop.robotikhardware.de/s...roducts_id=197

Probleme wäre aber, dass 1 Treiber ungenützt bleiben würde und das ganze sehr teuer wäre. Positiv wäre, dass ich nur Geschwindigkeit über I2C einstellen müsste, Rest macht der IC.
Preis: 120 €

3 x dieser Treiber IC:
http://www.shop.robotikhardware.de/s...products_id=90

Immer noch etwas teuer und die Ansteuerung müsste ich selbst machen.
Preis 90 €


Oder 3 x dieser IC:
http://www.shop.robotikhardware.de/s...roducts_id=167

Das wäre eindeutig die aller günstigste Methode, aber was hat diese für Nachteile gegenüber den anderen?

Komme ich überhaupt mit meinen Ports mit einem ATmega32 aus??
Und brauche ich ein RN-Controll auch noch? (Verstehe nicht ganz, was das ist oO Ist das soetwas wie das STK500/STK600 nur halt speziell für Roboter? Ich besitze nämlich ein STK600)

Zu den Akkus hätte ich noch eine Frage. Ich hätte jetzt 4 Stück mit 12V und 2100 mAh gekauft. Ich hätte jeweils 2 in serie geschalten und hätte somit 2x24V gehabt. Über einen Spannungsregler hätte ich dann 1x24V auf 15V geregelt und damit 2 Motoren angesteuert und die anderen 24V auch mit einem Spannungsregler auf 15 V (3ter Motor) und auf 5V für den µC. Würde das so funktionieren und wäre das Effizent? (also 2 Packs in Serie schalten...) Und vielleicht noch eine etwas blöde Frage, aber wie lade ich solche Akku Packs wieder auf? Einfach mit einem Netzgerät mit 12V versorgen?? Oder brauche ich dazu ein Ladegerät? (und ist dieses bei der Lieferung dabei??)

[Besserwessi]

Das RN Controll ist ein Board mit dem Mega32, einem kleinen Motortreiber, RS232 und noch ein bischen mehr. Man kann das nutzen muß es aber nicht. Die Motortreiber sind ohnehin etwas klein udn RS232 brauchts wohl nicht.

Spannungsregler für die Motoren macht wenig sinn. Da sollte man schon gleich passende Akkus nehmen. Mit den Tribern per PWM hat man ja da auch etwas Luft. Die Motoren oben sollten für Akkus von etwa 10-24 V passen. Bei hoher Spannung vielleicht noch eine kleine Induktivität vor den Motor. Ich hätte hier aber eher einen Akkusatz mit etwa 14.4 V genommen, und dann ggf. die etwas größere Form für hohen Strom.

Man kann bei NiMH Akkus ein normales Netzgerät zum Laden nehmen, wenn man weiss was man tut und weiss wann man abschalten muß. Sonst besser ein extra Ladegerät kaufen. Alternativ kann man auch einzelnen Akkuzellen nehmen und dann 10-12 in einen Halter. Da sind die Ladegeräte oft günstiger.

[GoZu]

Ok, aber die 14,4 V Akkus kosten gleich mehr als doppelt so viel, nämlich einer 70 €.
Die hätten dann 14,4 V und 3800 mAh. Reicht mir dann ein einziger solcher Akku oder benötige ich mehr?

Und wie schauts jetzt eigentlich mit den Treibern aus? Ich versteh nicht ganz, was der unterschied zwischen variante 2 und 3 ist. (ok bei 2 sind alle beschaltungen schon getan und man benötigt nur 2 Leitungen wegen I2C, aber ist das der einzige Unterschied?) Motoren möchte ich über PWM betreiben.

Und so ein Ladegerät für solche Akkus kostet 100 € aufwerts.... Wäre das laden über NG sehr schwer?

[Besserwessi]

Das Laden übers Netzgerät ist auch nicht so kompliziert. Solange man langsam (16 Studen) laden will, ist es relativ einfach, denn dann ist das Abschalten nicht so kritisch. Nur schnell laden in 1 Stude oder so geht kaum ohne DMM und Kurve Aufzeichnen. Ein echtes Ladegerät ist vor allem zuverlässiger und der Akku kann länger halten.


Wenn man ohnehin nur 10 min laufzeit einplant sollte auch ein Akkupack mit 1-2 Ah schon reichen. Es sollte nur wenigsten 5-10 A gut liefern können. Dann reicht auch 1 Akku. Es könnte auch kleine Akkus geben, die den Strom leifern können. Das die Ladegeräte so teuer sind, weiss ich, deshalb der Vorschlag ggf. auch Einzelzellen auszuweichen.

Es gäbe als Alternative auch noch sich einen Akkuschrauber zu kaufen und die Akkus zu nehmen. Da hat man in der Regel 2 Hochstromfähige (wenn man nicht die ganz billigen nimmt) Akkupacks und ein passendes Ladegerät, oft auch für 1 Stunde, wenn man ein besseres Gerät nimmt.
Nur passende Kontakte für die Akkupacks muß man wohl selber basteln.

Bei den Treibern ist das eine halt eine feritge Platien, das andere nur ein IC. Das IC ist für das Treiben von 2 Motoren gerade etwas knapp, und auch im Parallelbetreib der beiden Hälften immer noch schwächer als die fertige Platine.

[Besserwessi]

Das Laden übers Netzgerät ist auch nicht so kompliziert. Solange man langsam (16 Studen) laden will, ist es relativ einfach, denn dann ist das Abschalten nicht so kritisch. Nur schnell laden in 1 Stude oder so geht kaum ohne DMM und Kurve Aufzeichnen. Ein echtes Ladegerät ist vor allem zuverlässiger und der Akku kann länger halten.


Wenn man ohnehin nur 10 min laufzeit einplant sollte auch ein Akkupack mit 1-2 Ah schon reichen. Es sollte nur wenigsten 5-10 A gut liefern können. Dann reicht auch 1 Akku. Es könnte auch kleine Akkus geben, die den Strom leifern können. Das die Ladegeräte so teuer sind, weiss ich, deshalb der Vorschlag ggf. auch Einzelzellen auszuweichen.

Es gäbe als Alternative auch noch sich einen Akkuschrauber zu kaufen und die Akkus zu nehmen. Da hat man in der Regel 2 Hochstromfähige (wenn man nicht die ganz billigen nimmt) Akkupacks und ein passendes Ladegerät, oft auch für 1 Stunde, wenn man ein besseres Gerät nimmt.
Nur passende Kontakte für die Akkupacks muß man wohl selber basteln.

Bei den Treibern ist das eine halt eine feritge Platien, das andere nur ein IC. Das IC ist für das Treiben von 2 Motoren gerade etwas knapp, und auch im Parallelbetreib der beiden Hälften immer noch schwächer als die fertige Platine.

Edit: bei den Akkupacks gibt es günstige oft für 7,2 V. 2 davon in Reihe sollten reichen.

[GoZu]

Ok danke schonmal. Also ich habe mich jetzt entschieden, 2 mal diesen Akku zu bestellen:
http://www.accushop.at/product_info....89159a7c510a23

Und als Ladegerät dieses (da es nur 40 € kostet)
http://www.accushop.at/product_info....89159a7c510a23

Trotzdem habe ich noch meine Fragen zum Treiber:
Bei dem IC steht, dass er 2,8A Motoern betreiben kann. Meine benötigen doch nur 2 A oder? (meinte zumindest hier jemand...)
Und wie genau steuere ich dann meinen Motor damit an? Ich habe ein Enable für Motor A und für Motor B. Also über diese Pins schalte ich die Motoren ein. Über welche Leitungen übertrage ich das PWM-Signal? Über IN1a IN2a IN1b IN2b???

Und beim fertigen Module, benötige ich ja einen PORT für das PWM Signal (warum hier aufeinmal 8 Pins und beim IC nur 2 PINS pro Motor?) sowie 2 Pins für Drehrichtung und Bremsung. Das wären aber bei 3 Motoren 3 PORTS sowie 6 Pins. Hat ein ATmega32 überhaupt 3 PWM PORTS? Kann ich das dann überhaupt so einfach betreiben? Oder könnte man diese PORTS multiplexen (oder würde das zu stören führen,weil die Signale müssen ja andauernt anliegen... Ich kann mir das gerade nur etwas schwer vorstellen)
Das fertige board könnte 4A Dauerstrom liefern, aber benötige ich überhaupt so viel?

Im Prinzip ist doch die Ansteuerung usw. komplett gleich, nur funktioniert die fertige Platine nur mit mehr Strom. Aber ist sie nur deshalb so viel teurer? Kann ich mit dem IC auch eine Motorbremsung machen und die Motoren in umgekehrter Richtung betreiben?

[Besserwessi]

Die 2,8 A sind der Spitzenstrom. Im Dauerbetrieb kann man nicht so viel Strom ziehen, besonders ohne extra Kühlung. Die Treiber haben einen Widerstand von etwa 0,4 Ohm für die FETs. Bei einem Strom von 2 A sind das schon 0,8 V oder 1,6 W. Der Strom geht ja über 2 FETs und dann noch Schaltverluste dazu. Das mach also schon bei 2 A rund 3.2 W an Wärme für einen Motor. Bei 2,8 A hätte man etwa den doppelten Verlust. Das wird einfach zu viel Verlustleistung. Als realisteische Grenze für den Dauerbetrieb würde ich eher 1,5 A ansetzen.
Bei PWM Beterib mit nicht voller Drehzahl kann man einen Teil des Stromes am IC vorbeileiten, indem man extra Shottkydioden als Freilaufdioden nimmt. Die Hitzeentwicklung bleibt aber trotzdem ein Problem. Es ist nicht so das es nicht gehen kann mit dem Treiber 2 der Motoren zusteuern, aber es ist halt wirklich an der Grenze: Man muß gut Kühlen und hat ein erhöhtes Ausfallrisiko.

Die Motoren habe gut 2 A bei bestem Wrkungsgrad. Bei der eher leichten Last wäre der Strom vermutlich sogar oft niedrieger. Allerdings kann der Strom bein Anlaufen auch über 2,8 A gehen, wenn man schnell von Stillstand auf 100% Spannung geht.

Der Mega32 hat 4 PWM Kanäle. Das ist also nicht das Problem. Man braucht pro Motor wenigstens 2 Leitungen: 1 mal das PWM Signal und eine für die Richtung. Man bracht noch etwas externe Logic dazu wenn man die vollen Möglichkeiten nutzen will.

Eine extra Multiplexen, um hier noch pins zu sparen ist nicht angebracht. Obwohl notfalls eine Porterweiterung für die 3 IO Pins möglich wäre. Der Mega 32 hat eigentlich genutz Pins.

Das IC kann auch eine Motorbremse und natürlich auch die Richtingsumkehr. Mit 2 IO Pins hat man eher das Problem das man beim Anhalten eher die Motorbremse hat, als den Freilauf. Man kann das aber in Software abfangen und die Motoren langsam auslaufen lassen, halt so als wäre es ein freies Auslaufen.

Das Fertige Board ist recht groß. Mit 2 A Dauerstrom und etwa 4 A als Spitzenstrom sollte man auskommen. Der Preis bei Elektronik teilen hängt auch immer von der Stückzahl ab, nicht nur von der Leistungsfähigkeit. Wenn da eine wirklich große Nachfrage wäre würde man die auch für unter 5 EUR kriegen.

[ähM_Key]

Wenn du Omni-Wheels gern verwenden willst, ok, aber ich bin mir nicht sicher, ob du damit sehr schnell werden wirst.
Die digitale Auswertung der Linie wird ev. keine guten Regelalgorithmen zulassen.
Hier mal ein Beispiel, was mit einem differentiellen Antrieb möglich ist:
http://www.youtube.com/watch?v=zEGVZL1A6Mw
(Zwar kein Linienverfolger, aber so ähnlich )

[Besserwessi]

Die Motoren sind für so einen kleinen Bot reichlich überdimensioniert. Die übersetzung könnte etwas größer, denn ein geschwindigkeit von 10 m/s wird man zum Linieverfolgen kaum gebrauchen können. Mit dem kleineren Motor wird dann auch das Treiberproblem einfacher. Dann ist eher die Frage, ob der L293 ausreicht.

[GoZu]

Was genau meinst du mit überdimensioniert?

Heißt das, dass die Reifen durchdrehen werden, wenn ich mit maximaler Geschwindigkeit fahre oder das ich niemals auf der Strecke die maximale Geschwindigkeit erreichen kann??

Ich hatte nämlich schon vor, die ganze Strecke mit maximaler Geschwindigkeit zu durchfahren, weil das ja aufgrund der Omniwheels möglich wäre. Die Frage ist halt nur, ob es den Roboter aus der Kurve schleudern würde, wenn plötzlich eine scharfe Kurve auftritt....
Da der Roboter aber ein geringes Gewicht hat, sollte das doch nicht passieren...

Also zurück zum Thema: Würde der Roboter mit diesen Motoren funktionieren und wäre es nur ein preislicher Vorteil, die Motoren niedriger zu dimensionieren? Außerdem habe ich irgendwo gelesen, dass Motoren mit größerer Untersetzung weniger Toleranz aufweißen udn diese deshalb genauer sind? Ist dann diese Genauigkeit überhaupt für mich wichtig? (da ich ja andauernt die Linie einlese und vergleiche, müssen ja 90° nicht unbedingt 90° bei mir sein)

edit: Der Roboter mit dem differentiellen Antrieb schaut auch sehr schön aus, aber diesen Roboter mit Omniwheels will ich zuerst bauen. Bis zum Wettbewerb ist es eh noch lange und ich habe viel Zeit, also werde ich unter Umständen beide Roboter bauen =) Diesen hier aber zuerst.