Dieses Projekt entsteht in Zusammenarbeit mit drei Klassenkameraden und unserem Mathe- und Physiklehrer. Ziel unserer Arbeit ist ein geländetauglicher (hohes Gras, leichte Hügel, Waldwege), fernsteuerbarer Roboter, der eventuell später bei Empfangsverlust autonom arbeiten soll. Als Basis dient dabei nicht etwa ein einfacher Mikrocontroller oder dergleichen, sondern ein vollständiger Desktop-PC mit Linux als Betriebssystem, der über zwei Bleiakkus und ein entsprechendes Netzteil versorgt wird. Die zwei Motoren werden per PWM angesteuert, das neben weiteren digitalen Signalen auf der parallelen Schnittstelle des PCs ausgegeben wird. Dieser Schritt ist bereits erfolgreich gelungen und auch das parallele Abarbeiten mehrerer PWM-Kanäle funktioniert bereits. Eine Webcam soll Bilder aufzeichnen und per Live-Stream auf den Rechner übertragen, mit dem der Roboter gesteuert wird. Dieser wiederum sendet über Wlan oder das Mobilfunknetz Signale (vor allem zur Steuerung) über Peer to Peer an den Roboter. Diese werden von beispielsweise einem Gamepad, der Tastatur, einem Flightstick oder einem Lenkrad eingelesen und verarbeitet. Die Hardware des Roboters besteht im Wesentlichen aus einem quaderförmigen Aluminium-Chassis, auf dem die Komponenten instaliert werden können.

Da das alte Chassis unseren Anforderungen nicht mehr gerecht wurde, musste etwas Besseres her. Nachdem die Finanzierung geklärt war, wurden Aluminiumprofile, Komponenten für einen kettenbasierten Antriebsstrang und 16 Zoll Räder bestellt. Die Räder sind bereits angekommen und vorbereitet, auf die anderen Bauteile müssen wir noch warten.

Da heute mein Gesichtsbräuner zum Belichten von Platinen angekommen ist, habe ich die Platinen nach dem obigen Layout hergestellt. Das ging relativ gut dafür, dass es der erste Versuch mit meinem eigenen Equipment war. Hier galt es noch die richtigen Parameter wie Belichtungszeit, Entwickler- und Ätzmittelkonfiguration herauszufinden. Einige Leiterbahnen wurden Opfer von Unterätzungen, was sich durch Silberdraht aber wieder richten lassen sollte. Einen Artikel über den Bau eines Belichtungsgerätes auf Basis des Gesichtsbräuners werde ich in nächster Zeit veröffentlichen.
In der Bildergalerie sind Bilder der Platinen, sowie der Karosserieform, die ich gestern angesprochen habe.

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Heute habe ich damit begonnen, die Karosserie, welche später die Elektronik vor Spritzwassre und Dreck oder anderen äußeren Einflüssen schützen soll, zu bauen. Dazu wurden sehr dünne Hartfaserplatten gekauft und in der passenden Form über das Aluminiumchassis gespannt. Seitlich wurden ebenfalls Platten angebracht. Demnächst wird die Form dann mit glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) laminiert, gespachtelt und lackiert. Bilder folgen nach der Fertigstellung.

Das heutige Treffen in der Schule war wieder sehr aufschlussreich, wir haben wieder Einiges geschafft. Zuerst einmal haben wir die Hardware auf das Chassis umgebaut und anschließend einen Testlauf über das Pico-PSU mit den Bleiakku gemacht, was einwandfrei funktioniert hatte. Lediglich ein wichtiger Anschluss des Motherboards war am Netzteil nicht vorhanden, sodass hier ein Adapter gebaut werden musste. Bilder vom Chassis samt der Hardware sind in der Galerie zu sehen.

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Die Platine für den Motortreiber wurde fertiggestellt und kann jetzt heruntergeladen werden.  Das Netzteil für den Roboter ist auch eingetroffen. Dieses wird später die 13,8V Spannung der Bleiakkus auf die für das PC System nötigen 12V, 5,5V und 3,3V herabsetzten, sodass das Desktop-System mobil eingesetzt werden kann.

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Nachdem ich gestern damit begonne habe, eine Platine für die PWM Ansterung zu layouten, werde ich in nächster Zeit ein Belichtungsgerät bauen, das dann für die Platinenherstellung genutz wird. Beim Motortreiber handelt es sich um eine MOSFET H-Brücke mit zwei Eingängen für das PWM Signal und eine Richtungsumkehr. Wenn die Platine final und fehlergeprüft ist, werde ich die Board-Datei zum Download anbieten, da sich der Treiber für viele Anwendungen eignet und somit recht interessant sein dürfte.

Heute habe ich mich ein bisschen mit dem Motortreiber des Roboters beschäftigt, welcher auf Basis einer MOSFET H-Brücke aufgebaut wird. Diese Schaltung erlaubt eine spätere Richtungsumkehr beim Setzen eines entsprechenden Eingangs. Des Weiteren wird das vom PC generierte PWM-Signal in den Treiber gespeist, welcher dieses sehr schwache Signal nun über die MOSFETs (Transistoren) verstärkt, sodass auch Motoren mit Lastströmen jenseits der 10A betrieben werden können. Ein paar Bilder vom spektakulären Testaufbau gibt es auch. Hier wird das PWM Signal allerdings von einem Mikrocontroller anstatt des PCs generiert.

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Beim heutigen Projekttreffen konnten wir einen durchschlagenden Erfolg in Sachen Software erzielen. Das bisweilen über 500 Zeilen lange Programm ist (noch mit kleinen Einschränkungen) funktionsfähig und gibt ein PWM-Signal aus, welches mit einer speziellen Beschleunigungsfunktion moduliert wird. So wird bei einer Änderung des PWM-Ausgnagswertes (in Prozent) keine direkte Änderung durchgeführt, sondern der Wert wird entweder langsam hoch bzw. heruntergerfahren, was einen ruhigeren Fahrbetrieb ermöglicht und den Antrieb, sowie die Motoren schont.  Dabei erfolgt die Verzögerung im halben Zeitabschnitt der Beschleunigung (2,5s im Gegensatz zu 5s). Auch das Chassis ist bis auf Weiteres fertig, lediglich die Motoren sind noch nicht montiert.

Während unser letztes Treffen in der Schule wegen des Projekts eher weniger befriedigend ausgegangen ist, konnten wir heute einige Teilerfolge erzielen. Darunter befinden sich die die erfolgreiche Ansteuerung des Parallelports, sowie die Beschaffenheit des Ausgangssignals. Ersteres Problem war durch ein Umstellen des Portmodus von “Normal” auf “SPP” (Standard Parallel Port) sehr schnell behoben und das Testprogramm konnte den Ausgang von logisch 0 auf logisch 1 setzen.

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