Robotfreak Blog » HD-Bot

HD-Bot Linienfolger 1. Versuch

admin — Sat, 01 Dec 2007 17:55:30 +0000

Der HD-Bot mit seinen bis jetzt verfügbaren Baugruppen wurde zusammengebaut und in Betrieb genommen. Die ersten Versuche mit dem Liniensensor verliefen auch soweit erfolgreich. Wenn man die Referenzspannung der beiden Komparatoren mit Hilfe der beiden Potentiometer abgeglichen hat, wird eine schwarze Linie auch problemlos erkannt.

Zum Abgleich positioniert man den Roboter auf einer weißen Fläche und dreht solange am Poti bis die zugehörige LED ausgeht. Dann kontrolliert man, ob die LED auf der schwarzen Fläche angeht. Dasselbe macht man mit dem anderen Sensor.

Durch das Logik Board lassen sich 2 verschiedene Arten von Linienfolgern realisieren.

Der Standard Linienfolger. Dazu muß der Ausgangs Umschalter auf gekreuzt stehen. Hier müssen sich beide Sensoren auf der Linie befinden , damit der Roboter gerade aus fährt. Liegt der rechte Sensor daneben, wird der linke Motor gestoppt und umgekehrt. Liegen beide Sensoren daneben, werden beide Motoren gestoppt.

Der Kantenfolger. Dazu wird einer der beiden Umschalter auf invertiernd gesetzt, der andere auf nicht invertierend. Der Ausgangsschalter steht auf nicht gekreuzt. Hier muß ein Sensor immer auf der Linie sein und der andere daneben, damit der Roboter geradeaus fährt. Sind beide Sensoren auf der Linie oder beide Sensoren neben der Linie wird eine Kurve gefahren. Der Roboter bleibt stehen, wenn sich der Sensor, der auf der Linie sein soll, daneben liegt, und der andere Sensor, der sich neben der Linie befinden soll, auf der Linie befindet.

Youtube-Video des Kantenfolgers

Probleme

Leider versagt die Steuerung schon bei den ersten engeren Kurven. Das Problem, die Antriebsräder und der Liniensensor liegen zu dicht beisammen. Der Roboter schafft keine engen Kurven. Verliert er die Linie, bleibt er einfach stehen. Der Kantenfolger erwies sich als die bessere Methode, weil er hier auch mal die Linie verlieren kann und sie auch wiederfindet.
Folgende Änderungen könnten hier Besserung verschaffen:

den Roboter umbauen, sodaß der Liniensensor am anderen Ende, vor dem Stützrad angebracht wird. Beim Roboter werden also vorne und hinten vertauscht.

Zwei zusätzliche Liniensensoren anbringen. Damit der Roboter nicht so leicht die Linie verliert. Genug Platz wäre auf der Platine noch vorhanden. Allerdings müßte man dann jeweils 2 Sensoren zusammenschalten (verodern?).

Das zweite Problem: Die Schaltung reagiert noch sehr stark auf Änderungen der Beleuchtung. Im Prinzip muß man immer vor jedem Start die Liniensensoren neu abgleichen. Dann dürfen sich aber die Belichtungsverhältnisse nicht mehr groß ändern. Auch hier könnte einige Änderungen Verbesserungen bringen:

Die Linienensoren gegen Fremdlicht abschirmen.

Statt jeden Komparator einzeln abzugleichen, die Eingangssignale auf beide Komparatoren legen (am einem Komparator Signal links auf dem positiven Eingang und Signal rechts auf den negativen Eingang und umgekehrt beim anderen Komparato)r. Diese Lösung könnte Probleme bereiten, weil dann bereits geringen Differenzen zwischen den beiden Liniensensoren den Komparator schalten lassen. Eine Hysterese wäre notwendig. Die läßt sich aber nicht ohne weiteres einstellen

HD-Bot Elektronik

admin — Fri, 30 Nov 2007 22:12:24 +0000

Die ersten Eletronik Boards für den HD-Bot sind fertig. Neben dem Motor Treiber gibt es den Liniensensor und ein Logik Board. Damit lassen sich schon die ersten Experimente anstellen.

Motor Treiber

Der Motor Treiber besteht aus zwei Treibern für die beiden Motoren. Jeder Treiber besteht aus einem Logik Level FET (IRL2203), einer Freilaufdiode und dem Gate Widerstand. Es gibt wie gesagt keinen Rückwärtsgang und keine Geschwindigkeitsregelung.

Liniensensor

Der Liniensensor ist ebenfalls recht einfach aufgebaut. 2 Opto Reflex Koppler (CNY70) mit je einem Vorwiderstand für die IR LED und einem Pullup Widerstand für den Fototransistor.

Logik Board

Wenn man es so nennen will, das Gehirn des HD-Bots. Das Logik Board besteht aus einem Doppel Komparator (LM393N), einem 6fach invertierendem Schmitt Trigger (74HC14), sowie einer Reihe von Miniatur Schaltern zum “Programmieren”. So kann man über einen Wechselschalter die beiden Eingangssignale der Sensoren entweder über die Komparatoren schleifen oder über die Schmitt Trigger Gatter.
Über zwei einzelne Umschalter kann das Signal nochmals über Schmitt-Trigger Gatter ein weiteres mal invertiert werden. Zu guter letzt können dann noch die beiden Ausgangssignale gekreuzt oder direkt ausgegeben werden.

HD-Bot Chassis

admin — Fri, 26 Oct 2007 19:59:58 +0000

Das Chassis des HD-Bots besteht aus dem Gehäuse einer ausgeschlachteten 3,5″ Festplatte. Der Antrieb des Roboters erfolgt über 2 gehackte Modellbau Servos. Als Räder werden Ballonreifen aus dem Flugzeugmodellbau mit einem Durchmesser von 75mm verwendet.

Aufbau

Die Festplatte wird total auseinander genommen. Außer dem Gehäuse wird für den HD-Bot selbst nichts weiter davon verwendet. Einige Kleinteile wie z.B. die starken Permanentmagente sollte man natürlich trotzdem aufheben.

Als Räder für den HD-Bot kommen Ballonreifen aus dem Flugzeugmodellbau mit einem Durchmesser von 75mm zum Einsatz. Um die Räder mit den Servos zu verbinden, wird ein 4-flügeliges Servo Steuerhorn (liegt dem Modellbau Servo bei) mit 2 M3x20mm Schrauben am Rad befestigt. Die Löcher des Steuerhorns werden dazu mit der Bohrmaschine geweitet.

Das komplizierteste Teil des Chassis sind die beiden Servo Halterungen. Die Halterung besteht aus einem Alu Winkel (1,5mm dick, 23,5mm Schenkellänge), den es als Meterware im Baumarkt zu kaufen gibt. Die Länge der Halterung beträgt 70mm, der Ausschnitt für den Servo 40mm.

Der Servo wird mit 4 Schrauben M3x10 mit der Servohalterung verschraubt. Dann die Räder zunächst provisorisch nur aufgesteckt.

Damit die Servo Halterungen plan auf dem Festplattengehäuse aufliegen, wird das Gehäuse noch mit einem Stück Sperrholz von 5mm Dicke unterfüttert. Dann werden die Löcher für die Servo Halterungen auf dem Sperrholzplatte markiert und anschließend gebort. Mit jeweils 4 Schrauben M3x16 werden die Servohalterungen mit dem Chassis verschraubt.

Damit der Roboter nicht umkippt benötigt er noch ein Stützrad ohne Antrieb. Dazu wird eine Möbelrolle (Höhe 55mm) aus dem Baumarkt verwendet. Auch hier wird mit einem Stück auf 5mm starkem Sperrholz eine plane Auflage geschaffen. Das Stützrad wird mit 4 Schrauben M3x16 mit dem Chassis verschraubt.

Probefahrt

Schon kann das Roboter Fahrgestell einer Probefahrt unterzogen werden. Da die gehackten Servos keine Elektronik zur Ansteurung benötigen, kann man die Servos direkt an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. 4 Mignonzellen sollten dafür ausreichen. Man muß nur bedenken, einen der beiden Servos verpolt anzuschliessen, sonst fährt der Roboter nur im Kreis.

Stückliste

HD-Bot, ein Roboter ohne Gehirn

admin — Tue, 23 Oct 2007 16:53:36 +0000

Der HD-Bot ist ein kleiner modular aufgebauter Roboter. In der derzeitigen Planung verfügt der HD-Bot über keinen Prozessor. Die Ansteuerung der Motoren erfolgt direkt über die Sensoren. Der Name HD-Bot kommt vom verwendeten Chassis, das aus einer ausgeschlachteten Festplatte besteht. An Sensoren soll er in der höchsten Ausbaustufe über einen Lichtfolger, Linienfolger und einem Kollisionsdetektor verfügen.

Konzept

Der HD-Bot ist durch seine modulare Bauform zur Prototypen Entwicklung von Sensor Modulen gedacht. Die eingesetzten Module lassen sich leicht gegen andere austauschen, da alle Module die gleiche Platinengröße haben und die gleichen Steckverbinder verwenden.

Blockschaltbild

Antrieb:

Der Antrieb besteht aus 2 gehackten Servos. Die komplette Servo Elektronik ist dabei außer Betrieb genommen. der Servo Motor wird direkt über eine Gleichspannung angetrieben. Auf eine Motorbrücke werde ich zunächst verzichten, ein einfacher Leistungstransistor oder eine Relais sollte genügen. Damit besitzt der HD-Bot auch keinen Rückwärtsgang, er kennt nur vorwärts und Stop. Rechts und links drehen erfolgt durch abschalten eines Motors.

Sensoren:

An Sensoren soll der HD-Bot einmal im Endausbau über ein Paar Liniensensoren, Lichtsensoren, und Kollisionsdetektoren verfügen. Da immer nur ein Sensorpaar die Motoren steuern kann, erfolgt die Anwahl der Sensoren über DIP Schalter
und einen Analog Multiplexer. Über einen weiteren Wechselschalter können die Sensoren die Motoren über Kreuz (linker Sensor steuert rechten Motor, rechter Sensor steuert linken Motor) oder direkt ansteuern. Somit können verschieden Verhalten (z.B. Motte = Lichtfolger, oder Kakerlake = Lichtflüchter) realisiert werden