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R21 mail2code - Konstruktion

Das Video zu R21


Bemerkungen zu R21

Roboter R21, mail2code, basierend auf einem Raspberry Pi und ATmega328
Abbildung 1:
Nachdem ich euch in dem vorangegangenen Kapitel einen ersten Rover für mein mail2code System vorgestellt habe, der dem 3D Drucker entsprungen ist, möchte ich euch nun zeigen, dass solch ein Gefährt auch mit weitaus einfacheren Werkzeugen hergestellt werden kann.
Die Mechanik von Rover R21 besteht überwiegend aus Pappe. Auch wenn der Kettenantrieb von R20 "cooler" aussehen mag, vom Lerneffekt bietet dieser keinen Mehrwert gegenüber den Pappscheiben von R21. Die Abmessungen sind ähnlich und beide Roboterplattformen bieten vielfältige Möglichkeiten, Erweiterungen an den Chassis anzubringen.

Wer programmieren lernen möchte oder einfach mal neugierig ist, wie mail2code funktioniert, hier geht's zur Projektseite von mail2code.

Bau der Mechanik

Roboter R21, Bauteile
Abbildung 2:
Grundmaterial von R21 ist 2mm Pappe, die mit einem scharfen Messer oder einer Schere sehr leicht zugeschnitten und mit Klebstoff verbunden werden kann. Möglich sind auch 2-3mm Sperrholz oder 2mm Kunststoff - beides Materialien, die ebenfalls mit einem Messer zugeschnitten werden können, wenn auch nicht ganz so leicht.
Der Bauplan kann entweder per Lineal und Stift auf die Pappe übertragen, oder einfach aufgeklebt werden.
Als Klebstoffe eignen sich Heißkleber oder Sekundenkleber, wenn's schnell gehen soll oder Weißleim für Menschen mit etwas mehr Zeit.

Roboter R21, Chassis
Abbildung 3:
Für das Chassis werden die Teile nach dem Ausschneiden zu einer Schachtel zusammengeklebt.

Roboter R21, Räder
Abbildung 4:
Daran angeschraubt werden die beiden Servos für kontinuierliche Rotation, die als Antriebsmotoren dienen. Die Schraubenlöcher müssen mit einem 1.5mm Bohrer oder wie hier mit einem sehr kleinen Schraubendreher vorgebohrt werden. Die Räder bestehen aus zusammengeklebten Pappscheiben mit einem Durchmesser von 45mm, die wiederum an die Servohörner geklebt werden. Für bessere Traktion habe ich die Räder nach ersten Tests verbreitert und mit Reifen aus Gummiringen ausgestattet.

Roboter R21, Schleifsporn
Abbildung 5:
Hinten am Chassis ist ein Schleifsporn angeklebt.

Roboter R21, Boards
Abbildung 6:
Fehlen noch Befestigungspunkte für den Raspberry Pi und den Mikrocontroller - diese bestehen aus einem Stapel Pappstücke, in die Schrauben gedreht werden können. Der Raspberry Pi ist vorne am Chassis befestigt, der Mikrocontroller hinten - hier habe ich ein günstigeres Nano-Board mit einem ATmega328 Mikrocontroller verbaut.

Teileliste:


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Bauteil Online Bezugsquellen Bemerkung
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Zentralrechner. Model 4 hat ausreichend Rechenleistung für Desktop-Anwendungen, der Roboter funktioniert prinzipiell aber auch mit den leistungsschwächeren Vorgängermodellen.
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Eine USB Kamera kann auch verwendet werden, das Raspberry Kameramodul bietet aber mehr per Software ansprechbare Funktionen.
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2 Ausgänge werden benötigt, eine für den Raspberry Pi und der zweite für die Servos
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30mm Gewindelänge, was zu lang ist muss abheschnitten werden.
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Kürzer ist besser.
Bei Verwendung des Raspberry 4 wird ein USB Kabel Typ C benötigt!
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Elektronik

Roboter R21, Elektronische Komponenten
Abbildung 7:
Die unbedingt notwendigen elektronischen Komponenten sind für beide Fahrzeuge gleich und bestehen aus einem Raspberry Pi, zwei Servos für kontinuierliche Rotation, einer Powerbank und einem Mikrocontroller.
Ein ATmega2560 Board wie bei R20 kann natürlich auch verwendet werden - kleiner und günstiger passt nach meinem Empfinden aber besser zu dem Roboter aus Pappe. Für die Elektronik, die in der einfachen Ausbaustufe lediglich aus Steckkontakten für die Servos und ein paar Widerständen besteht, habe ich eine Lochrasterplatine verwendet, die noch Platz für Erweiterungen besitzt.

Roboter R21, Energieversorgung
Abbildung 8:
Die Powerbank zur Energieversorgung wird von hinten in das Chassis eingeschoben.
Von der Powerbank führt ein Ausgang zum Raspberry Pi und der zweite zu den Servos. Raspberry Pi und Mikrocontrollerboard sind ebenfalls per USB-Kabel verbunden.

Roboter R21, Sto%szlig;stange
Abbildung 9:
Als erstes Upgrade verpasse ich dem Roboter Stoßstangen mit Schaltern, über die erkannt werden kann, ob der Rover gegen ein Hindernis gefahren ist. Auf der Rückseite der Papp-Stoßstange, befindet sich ein mit Masse verbundener Draht.

Roboter R21, Schalter
Abbildung 11:
An den Ecken des Chassis sind die Draht-Gegenstücke, die zu GPIO Pins an dem Mikrocontroller führen. Diese simplen Schalter werden geschlossen, sobald der Rover gegen ein Hindernis stößt.

Software / Download

Den Schaltplan und die Konstruktionszeichnungen gibt's als Download.
Die Software ist noch nicht wirklich fertig. Wie's prinzipiell funktioniert, gibt's auf den Seiten von mail2code nachzulesen.

Testfahrten

Welche Roboter zur Zeit gesteuert werden können, seht ihr auf der Übersichtsseite meines RoboSpatiums.


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