Projektarbeit Projekt 3

Aufbau

Bodenplatte

Unser Team bestehend aus vier Mitgliedern (Moritz, Michael, Angelo und Jens) hat sich fuer den Aufbau unseres Roboters fuer eine einfache Sperrholzplatte entschieden. Diese Platte dient hauptsaechlich zum Schutz der Motoren, Treiber und Raedern. Da diese aus Holz besteht ist sie sehr strapazierfaehig und guenstig zu bekommen. Mit insgesamt acht Schrauben ist die Holzplatte mit dem Rest des Bots verbunden. Zusammenfassend kann man sagen, dass die Bodenplatte als Basis des Roboters fungiert.

Innenbau

Im Inneren des Bots befinden sich versteckt die Motorreiber so wie die Motoren mit deren entsprechenden Motorhalterungen. Da unser Roboter drei Raeder besitzt, benoetigen wir dementsprechend auch jeweil drei Motortreiber. Die Motoren an sich sind mit einer Halterung fuer den Motortyp befestigt.

Motoren

Unsere Motoren, welche wir genutzt haben stammen von der amerikanischen Firma "Pololu". Diese wurden jeweils mit 12V angetrieben. Die Achse hat einen Durchmesser von 4 mm und misst eine sichbare Laenge von 12.5 mm. Somit weist der Motor eine Motordrehzahl von 770 Umdrehung pro Minute auf und eine Stromstaerke von 200 miniAmpere (mA) im Leerlauf. Die Halterung ist ebenfalls von "Pololu" und besitzt den Namen "Pololu 25D". Diese Konstruktion aus beiden Bauteilen ist an der Bodenplatine mit jeweils vier Schrauben und Muttern angebracht.

Raeder

Die Raeder unseres Roboters sind von uns selbst angefertigt worden, da dies sich als effektivste Loesung aufgrund unserer Strategie und Aufbaus erwies. Die Raeder sind an der Motorachse befestigt mit jeweils drei Schrauben und Muttern. Die von unserem Teamkameraden Moritz Ullmann angefertigten weissen Acrylplatte und 3D-Druckteil. Durch Aussparungen im 3D-Druckteil kann ein Draht die kleinen Sperrholzraedchen angemessen zusammenhalten. Alle drei Raeder haben die Besonderheit, dass dem Bot ermoeglicht sich mobil ueber das Feld fortzubewegen und alle Punkte des Spielfeldes zu erreichen.

Motortreiber

Die Motortreiber "Pololu vnh5019" sind mit dem Motor verbunden, welche diese auch gegebenfalls antreiben. Dieser Treiber kann eine Spannung von 5.5 bis 24 Volt unterstuetzen, was eine Stromstaerke von 12 Ampere liefert. Wir haben uns fuer diesen Treiber entschieden aufgrund der aussergewoehnlichen Intelligenz und Faehigkeiten die dieser besitzt. Es kann von selbst erkennen, wenn die Stromspannung zu niedrig oder zu hoch ist und eine Ueberhitzung, falls vorhanden, verhindern. Die Treiber sowie die Motoren werden vom Programm des Teensys in Bewegung gesetzt.

Teensy

Der Teensy 3.1, welchen wir fuer unseren Bot ausgewaehlt haben, ist eines der Hauptkomponenten unseres Roboters. Dies ist ein Prozessor, der durch das vom Laptop aufgespielte Programm an die anderen Komponenten weiterleitet und ansteuert. Der Teensy ist an der Hauptplatine angebracht und steuert Motoren, Treiber, Kompass und Infrarotsensoren. Zum Beispiel kann der Teensy mit den empfangenen Werten des Kompasses Lage und Richtung des Roboters bestimmen. Gegebenfalls treibt er die richtigen Motoren an, um sich in eine vorteilhafte Lage zu bringen fuer unseren Spielverlauf.

Infrarotsensoren

Die Infrarotsensoren sind fuer die Verortung des Balls verantwortlich. Unser Roboter wurde mit 26 Infrartosensoren ausgestattet und werden durch den I2C-Bus angesteuert. Diese werden von einer speziell angefertigten Schutzring geschuetzt. Dies verschafft auch eine Verhinderung einer Ueberlagerung der Sichtflaeche der einzelnen Sensoren. Der Ball liefert in einer bestimmten Frequenz Infrarot und koennen an den Teensies akkurate Werte uebermitteln.

Platine und I2C-Bus

Die Platine ist eine Komponente, welche es erlaubt den ganzen Bot, mit all seinen anderen Komponenten zu kommunizieren. Die einzelnen Verkabelungen sind somit simpel und ordentlich in der Platine miteingebaut. Die einzelnen Treiber etc muessen somit nur noch in die Platine als Aufsatz reingesteckt werden. Die Platine wurde mit dem Programm "Eagle" designt und von unserem Sponsor "Wendling" ausgedruckt. Der I2C-Bus ist fuer die Steuern der Infrarotsensoren zustaendig und kann jeden Sensor nur einzeln abfragen und seine Werte verarbeiten und an den Prozessor (Teensy) weiterleiten.

Kabel und 3D-Druck

Die "Kabel", welche wir groesstenteils nutzen sind in der Platine eingearbeitet. Denoch gibt es ein paar "echte" Kabel, welche wir benoetigen. Diese fuehren von der oberen Platine, genauer vom Teensy, zu den einzelnen Motoren. Um den ganzen Bot vor Schaeden zu schutzen, welche bei einzelnen Zusammenstoessen passieren, habe wir uns fuer einen 3D-Druck entschieden. Diese sind erstens sehr leicht, sehr kostenguenstig und individuell anpassbar. Somit hatten wir den besten Schutz gegen Fremdeinwirkungen.

Kompass und Akku

Unser Bot besitzt einen Kompass, welchen wir ganz oben am Bot angebracht habe. Dort kann der Kompass unabhaengig die Werte auslesen, welche durch die Magnetwellen der Motoren verfaelscht werden wuerden. Dieser wertet die Koordinaten seiner Position aus und sendet diese ebenfalls an den Teensy. Die ganzen Komponenten werden durch einen 2200 mAh Akku angetrieben, welche fuer eine Spielzeit von 15 Minuten ausreichen. Dieser stammt von der Firma "Turnigy nano-tech". Fuer diesen haben wir ebenfalls einen Behaehlter gedruckt, um das Akkuwechseln einfach zu gestallten und ihn anschliessend mit vier Schrauben diesen an der obersten Sperrholzplatte befestigt und mit einem Kabel an die einzelnen Komponenten verbunden.

Von Angelo Pasquarelli und Jens Schieck