Projekt fahrerloses Transportsystem

[Cyrus777]

Wir hatten heute ein Gespräch mit dem wissenschaftlichen Mitarbeiter der FH. Der hat von Elektronik etc recht viel Ahnung. Und nachdem wir ihm unsere Ideen vorgestellt haben und darüber diskutiert hatten, kamen wir zu dem Entschluss, dass das RP6 Chassis und das SPS Board ungünstig aus mehreren Gründen sind. Zum einen sind es die geringen Abmessungen des Chassis, was für unsere Bedürfnisse eigentlich zu klein ist. In Verbindung mit der ruckartigen Relais-Ansteuerung der Motoren und dem hohen Schwerpunkt und allgemein dem hohen Gewicht wegen der schweren Batterien ist das alles ungünstig. Auch in Hinblick an kommende Studenten, die dann das FTS in einer weiteren Projektarbeit zb mit einer Hubvorrichtung oder oder so erweitern sollen, bietet das RP6 einfach nicht genug Reserven. Aber so sind Projekte ebend, es läuft nicht immer alles perfekt.

Wir wollen deshalb erstmal ein größeres Chassis nehmen. 20 cm * 50 cm sollten ausreichend sein, um alles nötige unterzubekommen und dem FTS auch genug Stabilität zu geben. Dies werden wir entweder mit Fischertechnik, Holz oder aus Kunststoff bauen. Die Kunststofftechniker sitzen direkt im Nachbargebäude, die können uns da bestimmt ein paar Teile geben Und dann macht es auch mehr Sinn direkt Bauteile zu nehmen, die eher für Roboter geeignet sind. Ich hab da speziell an folgendes gedacht:
- den RN-Microcontroller. Da gibts ja jede Menge Infos im RN-Wiki zu mit Beispielen wie sowas aussehen kann.
- entweder einen Raupenantrieb aus Fischertechnik oder das bereits vorgeschlagene Dreiradkonzept mit angetriebener Vorderachse und einem Lenkrad, dass man mit einem Servormotor drehen könnte. Da müssen wir uns nochmal Vor- und Nachteile herausarbeiten. Wäre es dann grundsätzlich besser, Schrittmotoren anstatt Getriebemotoren zu nehmen?
- der IR Sensor bleibt wie gehabt
- die induktiven Näherungssensoren sind viel zu groß und zu schwer. Der Techniker will uns da welche bauen die für unsere Zwecke ausreichen.

Die Energieversorgung dürfte jetzt auch nicht mehr so dramatisch sein, da er RN µC auch mit 7 V auskommt.

[ranke]

Zum Raupenfahrwerk:
Nachteilig ist die schlecht definierte Kinematik bei Kurvenfahrt. Zwangsläufig muss dabei immer ein Teil der Kette gleiten. Dadurch braucht man eine höhere Antriebsleistung und der Drehpunkt des Fahrzeugs ist nicht sauber definiert (bzw. er hängt z.B. von der Verteilung der Last und Zufälligkeiten ab). Wenn in einer späteren Ausbaustufe vielleicht eine Odometrie hinzukommen soll, wäre eine kinematisch saubere Lenkung vorteilhafter. Tatsächlich sieht man ja so ein Fahrwerk eher selten, es wird eigentlich nur dann angewandt, wenn die kleine Aufstandsfläche eines Rades zum Einsinken des Fahrzeugs in den Boden führen würde. Das sind dann meistens Fahrzeuge, die besonders schwer sind, oder die sich auch auf schlecht befestigtem Untergrund noch fortbewegen müssen.
Zur Motorwahl:
Wenn Schrittmotoren innerhalb der Grenzen des zulässigen Drehmoments betrieben werden, haben sie den Vorteil, dass man über die Ansteuerung auch den gesamten Drehwinkel kennt. Wenn die Grenzen aber überschritten werden dann stimmt das eben nicht mehr. Außerdem kann man manchmal auf das Getriebe verzichten, weil sie eher eher für langsame Drehzahlen bei höherem Drehmoment ausgelegt sind. Nachteilig ist der etwas höhere Aufwand zum Ansteuern (braucht 2 H-Brücken), die RN-Control Karte kann nur einen Schrittmotor ansteuern (eine Erweiterung mit einem zusätzlichen Motortreiber sollte aber problemlos möglich sein).
DC-Motoren sind eher schnellaufend, brauchen also praktisch immer ein Getriebe. Von der Ansteuerung kann man nicht direkt auf den Drehwinkel schließen, den müsste man mit einem zusätzlichen Sensor messen, wenn man ihn (für spätere Odometrie) wissen will. Ansteuerung ist einfacher (RN-Control kann 2 Motore ansteuern, allerdings nicht sehr kräftige).

[Cyrus777]

Danke nochmal an alle für die vielen Tipps! Besonders das RN Wiki war sehr hilfreich bisher, genauso wie die ausführlichen Beiträge hier. Ich glaub ohne die Seite stünden wür immer noch am Anfang. RN-Control ist für uns Anfänger wirklich ein klasse Controller und die detaillierten Beschreibungen mit Fotos sind klasse. So hat der Anschluss des µC an den PC mit ISP Kabel und Bascom problemlos geklappt.

Wir haben diese Woche jeden Tag mehrere Stunden gearbeitet und nun den mechanischen Teil in einer Woche komplett abgeschlossen. Es fehlen nur noch Kleinigkeiten. Als Gehäuse haben wir zwei Plexiglasplatten genommen, welche mit Stützen aus Fischertechnik gehalten werden. Dazwischen haben wir dann das RN Board, einen RB 35 Motor mit einer Untersetzung von 1:200, zusammengelötete Batterien und für die Lenkung einen Fischertechmotor mit Tastern links und rechts für den Endanschlag und kleine Räder von einem RC Auto genommen. Die 2 Kg Gewicht sind kein Problem. Wir wollten eigentlich einen Servo für die Lenkung nehmen, aber das war baulich problematisch. Für die Geradeausfahrt müssen wir dann noch einen Taster für die Mittelstellung einbauen, damit sich die Lenkachse in eine neutrale Stellung drehen kann und man dass programmiertechnisch abfragen kann.
Gestern haben wir auch schon ein wenig programmiert. der IFR Sensor erkennt nun Hindernisse und das FTS verringert die Geschwindigkeit über PWM bis zum kompletten Stillstand, je nachdem wie weit sich Objekte vor dem FTS befinden. Zusätzlich haben wir die Dioden so programmiert, dass sie erstmal alle leuchten und dann nacheinander ausgehen, je näher dass FTS einem Objekt kommt. Als nächstes werden wir dann die Lenkung programmieren. Der technische Assistent ist nächste Woche leider im Urlaub, weshalb wir nicht weiter bauen können. Daher werden wir erstmal die Lenkung so programmieren, dass der Motor für einige Sekunden läuft, bis er in der Mitte ist.

Ich werde nächste Woche wenn Zeit ist mal Bilder und ein Video machen.

Ein Problem machen aber noch die Sensoren für die Spurführung. Die Metallsensoren haben normalerweise einen Schaltabstand von 4 mm, was eigentlich okay ist. Bei Aluminiumfolie sind es aber nur 2 mm was zu gering ist. Es wird dann schwierig bei dem geringen Schaltabstand die Alufolie so sauber auf den Boden zu verkleben, dass da keine Unebenheit ist. Wäre ja blöd, wenn die Sensoren dann hängenbleiben und sich verbiegen oder abreißen. Vielleicht geht Kupferfolie besser, müssen wir mal testen. Falls das nicht klappt, muss man sich ein anderes Konzept überlegen, vielleicht dann doch wieder Magnetfeldsensoren.

[Cyrus777]

Heute beim Test ist ein weiteres Problem aufgefallen. Der Fischertechnik Motor für die Lenkung ist etwas schwach. Selbst bei nur einem Kilo und Verlagerung des Gewichts auf die Antriebsachse haben bei mehreren aufeinanderfolgenden Lenkeinschlägen irgendwann die Zahnräder durchgedreht. Vielleicht müssen wir doch einen Servo mit Metallzahnrädern nehmen der zudem kräftiger ist. Aber der IFR-Sensor funktioniert super.


Hier mal ein Bild des FTS:
Bild hier  

Und ein Video:
http://www.youtube.com/watch?v=9poz1qeBy7A