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R19 Omniwheel-Robot im Koffer - Konstruktion

Das Video zu R19


Bemerkungen zu R19

Roboter R19, basierend auf einem Raspberry Pi, mit einem Koffer als Chassis
Abbildung 1:
Die Idee, einen Raspberry Pi in einem Koffer als Laptop zu verbauen hatte ich schon länger. Dann noch vier Räder einbauen und fertig ist Rover R19. Die so entstandene Programmierstation soll mir das Erstellen von Programmbeispielen meiner Serie zu Physical Computing erleichtern.

Bau der Mechanik

Für die Bauanleitung verzichte ich mal auf die Angabe der Abmessungen, der Roboter ist so Pi mal Daumen entstanden und ich möchte nur eine kleine Anregung geben, wie ihr euren eigenen Koffer-Roboter bauen könnt. Einen etwas größeren Koffer zu nehmen ist nie verkehrt, denn zusätzlichen Platz kann man immer brauchen, da die Möglichkeiten, welcher der Raspberry Pi bietet, nahezu grenzenlos sind.

Roboter R19, Aussparungen Unterseite Koffer
Abbildung 2:
In den Koffer mit den Außenabmessungen 32x7.5x21.5cm müssen Aussparungen geschnitten und gebohrt werden. Für die Räder auf der Unterseite....

Roboter R19, Aussparungen Oberseite
Abbildung 3:
...und auf der Oberseite für die ausklappbare Kamera und an der Stelle, an welcher der Raspberry Pi verschraubt ist. Die Öffnung beim Raspberry Pi 4 soll die WLAN Verbindung verbessern. Die Seitenflächen des Koffers sind zwar nicht aus Alu, sondern aud Presspappe und Kunststoff, sorgen aber dafür, dass die Signalstärke spürbar abnimmt.
Servos, Bildschirm und Raspberry Pi sind verschraubt, die Kabel, Taster und LEDs mit Heißkleber befestigt.

Teileliste:


Durch den Kauf von Bauteilen über die von mir angegebenen Affiliate-Partnerlinks in der Tabelle (oder in den Bannern auf meinen Seiten) unterstützt ihr meine Projekte - vielen Dank!
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360 degree servo on DFRobot
Bauteil Online Bezugsquellen Bemerkung
Alukoffer Alukoffer auf eBay

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Muss nicht aus Alu sein, meiner hat die Abmessungen 32x7.5x21.5cm, größer gibt mehr Raum für Ideen.
Raspberry Pi Raspberry Pi auf eBay

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Zentralrechner. Model 4 hat ausreichend Rechenleistung für Desktop-Anwendungen, der Roboter funktioniert prinzipiell aber auch mit den leistungsschwächeren Vorgängermodellen.
Raspberry Kameramodul Raspberry Kamera auf eBay

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Eine USB Kamera kann auch verwendet werden, das Raspberry Kameramodul bietet aber mehr per Software ansprechbare Funktionen.
Touchscreen 1024x600 Pixel Touchscreen 1024x600 auf eBay

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Andere Modelle können auch verwendet werden, höhere Auflösungen versprechen mehr Bedienkomfort, saugen aber auch mehr Energie aus dem Akku. Muss mit 5V Eingangsspannung arbeiten, wenn die Stromversorgung über die Powerbanks erfolgen soll.
Tastatur/Touchpad Kombination Bluetooth Tastatur auf eBay

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Muss von den Abmessungen her in den Koffer passen.
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2 Stück mit 2A Ausgangsstrom wird benötigt, eine für den Raspberry Pi und den Touchscreen, der zweite für die Servos
Standard Servo Standard Servo auf eBay

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Standard servo on DFRobot
Kameraservo
Servos für kontinuierliche Rotation 360 Grad Servos auf eBay

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4 Stück als Antriebsmotoren, auf Standardgröße achten!
Omniwheels (Mecanum wheels) 48mm mecanum wheels on DFRobot. Wer auf die Seitwärtsbewegung verzichten kann, nimmt einfach Holz- oder Plastikscheiben mit einem entsprechenden Durchmesser (50mm).
M3er Schrauben und Muttern 30mm Schrauben M3 auf eBay

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30mm Gewindelänge, was zu lang ist muss abheschnitten werden.
Doupont / Jumperkabel, weiblich Jumperkabel auf eBay

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Verkabelung der GPIOs.
Micro USB Kabel USB Kabel auf eBay

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Stromversorgung Raspberry Pi und Servos.
Kürzer ist besser.
Bei Verwendung des Raspberry 4 wird ein USB Kabel Typ C benötigt!


Elektronik

Roboter R19, Elektronik
Abbildung 4:
Die Elektronik basiert auf 4 Servos für kontinuierliche Rotation, an denen Omniwheels befestigt sind.

Roboter R19, Touchscreen
Abbildung 5:
Der 18cm (7 Zoll) Touchscreen mit einer Auflösung von 1024x600 Pixeln verfügt über eine HDMI Schnittstelle, über die auch der Ton hin zu den beiden kleinen Lautsprechern übertragen wird. Die Touchfunktion wird über USB angeschlossen.


Roboter R19, Akkus und Tastatur
Abbildung 6:
Zur Energieversorgung verwende ich zwei Powerbanks, die jeweils 2A Strom liefern können. Eine Powerbank versorgt den Rasperry Pi 4 und den Touchscreen mit elektrischer Energie (die 2A reichen gerade so), die zweite Powerbank füttert die Servos.
Die Tastatur/Touchpad Kombination ist per Bluetooth mit dem Raspberry Pi verbunden.

Roboter R19, LEDs und Schalter
Abbildung 7:
Fünf LEDs und zwei Tastschalter erlauben es, auf die Schnelle ein paar Softwarebeispiele zu "Physical Computing" zu schreiben und zu prüfen, ob alles so funktioniert wie erdacht.

Roboter R19, Raspberry Kameramodul
Abbildung 8:
Das Raspberry Kameramodul ist an einem fünften Servo befestigt und kann somit ausgeklappt werden, um auch bei geschlossenem Kofferdeckel Bilder im Robotermodus übertraqen zu können.

Roboter R19, Schaltplan
Abbildung 9:
Schaltplan

Software / Download

Der Schaltplan und die Python-Skripts zur Ansteuerung des Roboters per Browserinterface sind im Download-Paket (430kb) enthalten. Eine genauere Beschreibung, wie die einzelnen Skripts arbeiten und wie der Webserver konfiguriert sein muss, gibt's in den Kapiteln zu Physical Computing nachzulesen.

Testfahrten

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


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