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Auf dieser Seite:
- "Papamobil" - Fahrroboter
- Joghurtbecher-Abräumer-Roboter
- Umbau eines Roboters von Relais- auf Mikrocontrollersteuerung
- Hexapod "STOMPER" (Laufroboter)
- Linienfolger mit Mikrocontroller PICAXE 8M
- Allround-Fahrroboter


Nach dem Abschluss des Klein-PCs suchte ich nach neuen Bastel-Projekten. Im Internet fand ich schließlich Ausführungen zum Roboterbau. Langsam tastete ich mich an dieses Gebiet heran.
Die einschlägigen Internet-Foren zur Robotik beschäftigen sich jedoch zum größten Teil mit Fragen zur Mikrocontrollertechnik. Das schien mir für den Anfang zu kompliziert, weil diese Technik auch unmittelbar mit dem Erlernen von Programmiersprachen zusammenhängt. So begann ich schließlich Schaltungen in konventioneller Elektronik, das heißt, mit Relais, Transistoren und den üblichen Bauelementen, aufzubauen. Einige Erfahrungen, die ich dabei sammeln konnte, habe ich auf der Seite
Tips für Newcomer beschrieben.


"PAPAMOBIL"  nannte ich den ersten Roboter wegen seiner hohen Bauart in Anlehnung an das bekannte Gefährt des Papstes. 

Das "Papamobil" hat folgende Funktionen:
Mittels des Bumpers bzw. der Ultraschall-Sensoren wird bei Kontakt bzw. Annäherung an ein Hindernis ein Rückwärtsgang mit anschließender Drehung geschaltet. Das gleiche erfolgt, wenn der Reflexionssensor CNY 70 bei Überfahren einer schwarzen Linie oder Erreichen einer Tischkante abschaltet. Dieser Vorgang wird durch einen Timer begrenzt, wodurch dann der Vorwärtsgang wieder einsetzt.

Der Roboter ist in mehreren Etagen aufgebaut, die ich kurz erläutern möchte.

1. Etage: Grundplatte aus Hobbyglas 4 mm stark (dieses Material ist sehr bruchempfindlich und bedarf viel Aufmerksamkeit bei der Bearbeitung). Darunter befindet sich ein TWIN-MOTORSET von 
http://www.robotikhardware.de  .Es handelt sich hierbei um ein doppeltes Getriebe mit angeflanschten Motoren. Die Motorendrehzahl beträgt n = 13000 U/min. bei einer Spannung von 3 - 4,5 Volt bei einer Stromaufnahme von 0,5 A. Die Räder mit 36 mm Durchmesser passen auf die Achsen (3 mm Durchmesser) des Getriebes. Die Getriebeuntersetzungen kann man selbst wählen. Es stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung, nämlich 203:1 bzw. 58:1. Das sind Raddrehzahlen von 64 bzw. 224 U/min. bei einer Akku-Spannung von 4,5 Volt.

2.Etage: Hier befindet sich die Stromversorgung und zwar ein 9-Volt-Block-Akku für die Steuerung und zwei AA-Akkus für die Motore.

3. - 5.Etage: Hier befinden sich die Steuerungsplatinen (Relais, Timer) für die Auswerung der Impulse von Bumper, US-Sensoren und CNY 70 zur Ansteuerung der Motore.

6.Etage: Hier befindet sich eine Wechselblinker um bei der Fahrt etwas "Action" zu machen.





"JOGHURT-BECHER-ABRÄUMER" habe ich meinen zweiten Roboter genannt. Mir ist bisher kein besserer Name eingefallen.

Die Anregung zu dieser Roboter-Funktion erhielt ich auf der Internetseite 
http://roboterclub-freiburg.pbwiki.com/  . Hier wird auch auf einem Video gezeigt, wie der Roboter die Joghurtbecher orten, erfassen und dann über eine Begrenzungslinie (schwarze Linie) schiebt. In einen Wettbewerb siegt der  Robbi, welcher in der kürzesten Zeit die meisten Joghurtbecher über die Begrenzung geschoben hat.

Wettbewerbsmäßig ist mein Roboter nicht einsetzbar, da er wie auch das PAPAMOBIL, nur eine konventionelle Elektronik, also ohne Mikrocontroller besitzt. Die einzelnen Schaltfunktionen gleichen oder ähneln der des PAPAMOBILS.

Es gibt jedoch einige Änderungen zum Vorgängermodell.

- Als Antrieb habe ich hier zwei  "gehackte Servos" eingesetzt. Das sind Servos, bei denen   die Elektronik und die Rundlaufsperre entfernt wurde. Eine gute Anleitung dazu ist zu finden unter 
http://www.electronicsplanet.ch/indservo.htm

- Als Stromversorgung habe ich ein Racing-Pack mit 7,2 Volt und 3000 mAh eingesetzt und Unterflur angeordnet.

- Um die Motordrehzahl und damit die Geschwindigkeit des Roboters variieren zu können, habe ich noch eine Spannungsregelung mit einem LM 317 aufgebaut. Der darauf befindliche Kühlkörper ist auf der oberen Platine zu sehen.

- Die Grundplatte ist hier nicht aus Hobbyglas, sondern aus MAKROLON, 6 mm stark, einem sehr festem und gut bearbeitbarem Material. Bei Ebay wird das Plattenmaterial teilweise preisgünstig angeboten.

- Ein Bumper ist nicht installiert.




Bastler sind meist ruhelose Menschen, die immer neue Herausforderungen suchen. Jetzt habe ich doch den Entschluss gefasst, mich mit Mikrocontroller zu beschäftigen. Mit diesen vielseitigen elektronischen Bauelementen möchte ich bei meinem PAPAMOBIL die Relaissteuerung durch programmierbare Mikrocontroller ersetzen. Ein Vorhaben, um das ich mich einige Zeit gedrückt habe, da das mit dem Erlernen von Programmiersprachen verbunden ist.

In einem Forum hat man mir Mut gemacht, es mit PICAXE-Mikrocontroller zu versuchen, bei denen das Programmieren einfacher ist als bei der Mehrzahl der etablierten Mikrocontroller. Doch dazu mehr demnächt auf dieser Seite.

Wer sich jedoch zum PICAXE schon mal kundig machen möchte, dem empfehle ich folgenden Link:
http://www.strippenstrolch.de/5-1-2-meine-erste-picaxe.html

Wertvolle Hinweise zur Beschäftigung mit der PICAXE gibt es auch unter:
http://picaxe.zierath-software.de

Den PICAXE-Mikrocontroller gibt es in verschiedenen Größen  (8, 14, 18, 20, 28 und 40 Pins). Entsprechend sind dann auch die Anzahl der Ein- und Ausgänge. Zu beziehen sind die PICAXE bei  http://www.roboter-teile.de


Seitenansicht
Untersicht

Nachdem ich mich auf dem Steckbrett ausgiebig mit dem für mich neuen Feld der Mikrocontroller, hier dem PICAXE, bekannt gemacht hatte, habe ich das Projekt des Umbaus eines fertigen Roboters auf Mikrocontrollersteuerung in Angriff genommen.

Die Grundplatte mit Antrieb und Akku, der Ultraschallsensor und die Infrarot-Abtastung der Fahrbahn wurden vom bereits beschriebenen "Joghurt-Becher-Abräumer" übernommen. Der Roboter erhielt aber zwei neue Platinen mit der Steuerungs-Elektronik.

Die Funktion des Joghurt-Becher-Abräumens aber wurde beibehalten. Während bei dem vorigen Roboter die Relaissteuerung verdrahtungstechnisch relativ aufwändig war, brachte der eingesetzte Mikrocontroller "PICAXE 18X" eine Vereinfachung der Schaltung.

Es wurde folgendes Programm installiert:
- Start durch Betätigen des Kippschalters
- Warten 2 Sekunden
- Suchfahrt (Kreisfahrt) nach Gegenständen, die vom US-Sensor erfasst werden
- Erfassen eines Gegenstandes und umschalten auf vorwärts geradeaus
- Erfassen des Gegenstandes und Transport mit dem Schiebeschild zum Fahrbahnrand
- Beim Erreichen einer schwarzen Begrenziungslinie schaltet der Controller auf rückwärts
- Nach eingestellten 3 Sekunden Rückwärtsfahrt erfolgt die Schaltung wieder auf Suchfahrt
- Neubeginn des Suchfahrt usw.

Ein Video ist hier zu sehen:
http://www.myvideo.de/watch/6521491

Weil die letzte Ausführung einige Macken aufwies und ich den Fehler nicht orten konnte, habe ich kurzum eine neue Steuer-Platine aufgebaut und einiges konstruktiv verändert.
Jetzt fährt der Roboter punktgenau auf das geortete Ziel (Joghurtbecher) zu und schiebt es von der Platte. Oben wird das aktuelle Outfit gezeigt.


Eigentlich hatte ich mir Anfang 2009 vorgenommen, das Thema Roboterbau abzuschließen und und jetzt andere interessante Elektronikbasteleien durchzuführen.

Aber da fand ich im Web diesen Link: 
http://www.letsmakerobots.com/node/4947  . Da war es geschehen. Ich besorgte mir bei www.amazon.de das Buch "Build your own walking robot". Es zeigt eine ausführliche Anleitung (in englischer Sprache) zum Bau eines Laufroboters mit sechs Beinen und drei Servos.

Von meinen bisherigen Basteleien hatte ich die meisten Alu-Profile noch in der Bastelkiste. Fehlende Abmessungen konnte ich aus dem Baumarkt schnell ergänzen.

Ein Sortiment Schrauben M3 und M4 einschl. Muttern, Stoppmuttern und Sicherungsscheiben waren ebenfalls erforderlich. Die 3 Servos RS 2 (Billigservos von Conrad) waren ebenfalls noch vorhanden.

Für die Steuerung habe ich auf einer Streifenrasterplatine ein Board mit einem Mikrocontroller PICAXE 8M aufgebaut und programmiert. In dem erwähnten Buch gibt es entsprechende Programme, jedoch nich für die PICAXE.

Gegenwärtig habe ich nur ein Programm für den Vorwärtslauf eingegeben. Der vorne befindliche Ultraschall-Sensor ist noch nicht angeschlossen. Der "STOMPER", wie er wegen seines stampfenden Laufens genannt wird, soll später damit Hindernissen ausweichen

Es macht Spaß, den "STOMPER"  durch das Zimmer stampfen zu sehen. In dem oben angeführten Link ist auch ein Video davon zu sehen.

Hier ist das Ergebnis:


Es war nun an der Zeit, den Selbstbau-STOMPER videoreif zu machen. Dazu reichte natürlich lediglich die Vorwärtsfahrt nicht aus. Den "blinden" Ultraschall-Sensor habe ich wieder abgebaut. Dafür habe ich auf einer Platine einen Infrarot (IR)-Sensor, bestehend aus je 2x IS471 und ID274 gelötet und diesen mit einem Schutz aus Plexiglas (Makrolon) als Kopf angebaut.

Zu dem auf der PICAXE 8M bereits installierten Vorwärts-Programm musste dieses für die Ausführung der Rückwärts- und anschließenden Ausweichfahrt komplettiert werden. Nach Erfassung eines Hindernisses nurch den IR-Sensor erfolgt jetzt das Wendemanöver und endet wieder in einer Vorwärtsfahrt.

Dieses Ergebnis habe ich auf einem Video unter
http://www.myvideo.de/watch/6447275 festgehalten.

Nunmehr möchte ich den STOMPER mit weiteren Funktionen ausstatten. Darüber werde ich dann hier berichten.

Gegenwärtig hat das Gerät folgendes Aussehen:

Mit Sensor-Kopf


Die Bewegungs-Mechanik ders Vorwärts-Laufes ist aus dieser Grafik zu ersehen
 (Aus "Build your own walking robot")


Stomper mit Fühler

Um der Ähnlichkeit eines Kriechtieres näher zu kommen habe ich dem STOMPER Fühler "verpasst". Die Fühler betätigen beim Anschlag an ein Hindernis jeweils einen Mikroendschalter. Diese Endschalter sind parallel zu den Infrarot-Sensoren geschaltet und lösen das Programm auf dem Mikrocontroller aus.


Da hatte ich ja noch das "Papamobil", meinen ersten Roboter mit Relaissteuerung, der aber jetzt auf Grund meiner inzwischen erlangten  "technischen Fortschritte" überholt war. Und da ich einige Teile daraus für andere Basteleien benötigte, habe ich ihn zerlegt, ohne eine "Abwrackprämie" dafür zu bekommen.
Das Chassis mit dem Twin-Motor-Set von
http://www.robotikhardware.de   habe ich für den Aufbau eines Linienfolgers verwendet.

Und hier gleich noch der von mir entwickelten Schaltplan:

Wie bei meinen vorhergehenden Robotern und anderen Basteleien habe ich als Mikrocontroller wieder eine PICAXE eingesetzt. Damit ich mich nicht noch mit dem Lernen von komplizierten Programmiersprachen beschäftigen muss und auch dieser Chip den Anforderungen relativ einfacher Elektronik-Bastlertätigkeit genügt, habe ich mich hierauf konzentriert. Nach der Anschaffung einer Grundausrüstung von http://www.roboter-teile.de  kann man hiermit schon einiges bewerkstelligen.

Die Schaltzentrale ist also eine PICAXE 8M, die ich mit den anderen Bauelementen auf einer Streifenrasterplatine untergebracht habe. Die High/Low-Signale kommen von einem Reflexsensor CNY 70 am Bug des Roboters. Diese Hell/Dunkel-Signale entsprechend der Fahrbahnmarkierung (schwarz/weiß) werden von der PICAXE entsprechend  dem eingegebenen Programm, welches sehr einfach ist, verarbeitet. Da die Out-Pins der PICAXE jeweis nur mit maximal 20 mA belastet werden dürfen, habe ich noch einen Treiberbaustein ULN 2803 nachgeschaltet, von welchen die erforderlichen Motorströme fließen können.

Wen es interessiert, hier das von mir eingegebene Programm:
main:
if pin3  = 1 then flash
if pin3  = 0 then top
goto main
flash:
high 1
low 2
goto flash
top:
low 1
high 2
goto main

In Aktion ist der Linienfolger unter http://www.myvideo.de/watch/7008002html zu sehen




Auf der Suche nach einem interessanten Bastelobjakt fand ich im Internet Anregungen zu einem sehr wendigen Vierrad-Roboter. Da es keine Bauanleitung dazu gab, habe ich die Mechanik und die Elektronik dafür selbst entworfen. So sieht das fertige Projekt aus:


Jedes der vier einzeln angetriebenen Räder kann durch den jeweiligen Modellbauservo um 180 Grad in ihrer Laufrichtung verstellt werden. Dadurch können vielfältige koordinierte  Bewegungsrichtungen des Fahrzeugs  navigiert werden.
Hier ein Einblick
http://www.myvideo.de/watch/7301085

Hier der Schaltplan:





Abmessungen
Länge :                         260 mm
Breite :                         260 mm
Höhe :                          180 mm
Gewicht:                      1200 Gramm einschl. Akkus (12 x AA 1,2 V)

Mechanik
Chassis                       Sperrholz 6 mm
Motore                         4 Stck. "Gehackte" Modellbauservos RS2 (Elektronik und 
                                   Rundlaufsperre  entfernt)
Lenkung                      4 Stck. Modellbauservos RS2
Räder                          Gummibereift, 52 mm Durchmesser

Elektronik
Leiterplatte                  Lochrasterplatine 160 x 100 mm
Mikrocontroller             PICAXE 28X1
Motortreiber                 2 Stck. L293D
                                  Div. Bauelemente lt. Schaltplan

IR-Fernschaltung         Lochrasterplatine 100 x 50 mm
                                  IR-Empfängermodul TSOP 1836
                                  PICAXE 08M
                                  Transistor BC 547C
                                  Gleichstromrelais ZETTLER,  5 Volt
                                  Div. Bauelemente lt. Schaltplan

Der Bau des Allround-Fahrroboters war eine neue Herausforderung in meiner Basteltätigkeit. Sowohl die umfangreiche Verdrahtung der Platine als auch das stabile Kombinieren von Lenkservos und Fahrmotore verlangten einige Überlegungen.

Um das Vorführen des Robys zu erleichtern, habe ich auf einer gesonderten Platine ein Fernschaltung mittels einer normalen TV-Fernbedienung aufgebaut. Damit kann die Betriebsspannung bequem,ohne Hinterherlaufen und Bücken, ein- und ausgeschaltet  werden. Weiteres dazu auf meiner Seite
Projekte

Mit der Programmierung können eine Vielzahl von unterschiedlicher Varianten eingegeben werden. Durch einen Downloadanschluss auf der Platine ist eine schnelle Umstellung auf bereits vorbereitete Programmabläufe möglich.  Das von mir geschriebene Programm wollte anfänglich nicht  100%-ig funktionieren. Mit Hilfe von User in einem Forum klappte es dann doch. Vielen Dank nochmal an dieser Stelle.



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