Turtle Bot WS 20/21

Anforderungen an die Roboterhardware

• Low Cost (max. 60€)
• Bestellbar im September
• Arduino Hardware
• Turtle Bot 2WD Basis (2 Antriebsräder + 1 Stützkugel)
• Bluetooth Modul als Diagnoseschnittstelle
• Akkubetrieb
• Sensorik
  • Abstandsssensorik (Ultraschall oder IR)
  • Radencoder (vorwärts und rückwärts)
  • Kompass
  • Gierrate
  • Optional: Beschleunigungsssensoren (z.B. MPU-9250)
  • Line-Tracking Sensor

Anforderungen an die Robotersoftware

• Programmierbar in C und
• programmierbar in MATLAB.

Nächste Aufgaben/Meilensteine

1. Projektplanung bis Semesterbeginn (bitte Meilensteine terminieren)
2. Beschaffung zweier Prototypen (Bestellt, angekommen 24.08.20)
3. Aufbau eines Prototypen (etwa 1h-2h)
4. MS1: Ergebnisdokumentation:
   1. Vollständige Materialliste zur Nachbestellung (Kostenvoranschlag für Roboter 60 Stück liegt vor, für die Batterien muss entscheidunggetroffen werden welche reichen, genauso Ladegeräte)
   2. Werkzeugliste (z.B. Schraubendreher Kreuz (PH0 + PH1) + Kombizange )
   3. Vollständiger Bauplan für Studierende
   4. Einführungsvideo: Montagevideo(Online-Video ist verlinkt Foto serie geschossen vom Zusammenbau (A:\Sciebo Mechatronik-Labore\Organisation\Labor_Robotik\Arduino Roboter\AlphaBot Zusammenbau Bilder) muss noch hochgeladen werden )
5. Inbetriebnahme mit Visual C
6. Auslesen der Sensoren
7. Ansteuerung der Aktoren
8. MS2: Ergebnisdokumentation:
   1. Rahmenprogramm für die Studierenden (Hier kann man sich an der Toolbox der RWTH Aachen orientieren.)
   2. Beispiel 1: LeseAbstandsssensorik
   3. Beispiel 2: FahreEinQuadrat (mit LeseRadEncoder)
   4. Beispiel 3: LeseKompass
   5. Beispiel 4: LeseGierrate
   6. Beispiel 5: LeseLineTrackingSensor
   7. Beispiel 6: LeseBeschleunigungssensor
   8. Einführungsvideo: Installation der Software
   9. Einführungsvideo: Erste Schritte mit Visual C
   10. Einführungsvideo: Ausführung eines der Beispiele
9. Beschaffung der Roboter & Senoren
10. Beschaffung von Transportkisten
11. Planung eines unkomplizierten "Pfandsystems" z.B. über Paypal?!
12. Vorbereitung der Verleihkisten (inkl. Leihschein)
13. Ausgabe der Kästen
14. MS3: Ergebnisdokumentation:
    1. Leihscheine gegen Pfand
    2. Jede Gruppe/jeder Student hat ein Fahrzeug

Vorlesungsbeginn ist die finale Deadline: 12.10.2020

Hardware

AlphaBot robot building kit for Arduino

[1] 80€ Teuer aber hat alles was benötigt wird

er hat zusätzlich ein Zusatz Boards mit folgenden Funktionen:

   Joystick (5 directions)
   Adjustable potentiometer
   Buzzer
   RGB LED
   Temperature sensor
   High precision RTC
   0.96inch OLED
   XBee interface

es fehlt

• Akku 2* 18650 es dürfen nur 18650 Zellen ohne eingebaute Schutzschaltung verwendet werden, da nur diese in den AplhaBot passen.

Das Board besitzt eine automatische Unterspannungsabschaltung, es wird empfohlen Li-Ion Akkus mit 3,7V Nennspannung zu wählen, also keine LiFePo4.

• Ladegerät:

Einfache Li/LiFepo Lader 2 Zellen 19€

Nitecore UM2 USB Speisung

oder

Nitecore NEW i2 12V DC/230V AC Speisung

Minimal Lader 2 Zellen 8,95€

KeepPower C2 USB Speisung

Zusammenbau

• Überprüfen sie Ihr Set auf Vollständigkeit
• Laden sie die Li- Ionnen Akkus, beachten sie die allgemeingültigen Vorsichtsmaßnahmen beim Laden von Akkus (nicht unbewacht laden, Temperatur überwachen, Akku nicht Tiefentladen, Akkus nicht entladen zur Seite packen sondern abkühlen lassen nach benutzung und dann wieder laden, bei längerer nicht benutzung Akkus mit 70% Ladung zur Seite legen, nicht in die Sonne legen, ...).
• Bitte entladen sie sich in dem sie z.B. ein blankes Heitzungsrohr anfassen, sonst können sie die Ic's auf den Platinen beschädigen.
• Bitte folgen sie der Bauanleitung im Video

AlphaBot Zusammenbau

• Bitte überprüfen sie alle Steckverbinder auf sauberen Sitz

Schrittweise bebilderte Bauanleitung

Abb1: AlphaBot_Akkuhalter

Abb1: AlphaBot_Akkuhalter

Abb1: AlphaBot_Akkuhalter

Abb1: AlphaBot_Akkuhalter

Abb1:Arduino

Abb1: Arduino

Abb1: Bluetooth

Abb1:Bodenplatte

Abb1: Bodenplatte

Abb1: Bodenplatte

Abb1: Bodenplatte

Abb1: Bolzen

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Infrarotsensor

Datei:AlphaBot IR 6.jpg

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Infrarotsensor

Abb1: Liniensensor

Abb1: Mainboard

Abb1: Mainboard

Abb1: MontagePlatte

Abb1: MontagePlatte

Abb1: Motor

Abb1: Motor

Abb1: Motor

Abb1: Motor

Abb1: Motor_Montage

Abb1: Motor_Montage

Abb1: Motor_Montage

Abb1: Motor_Montage

Abb1: Motor_Montage

Abb1: Motor_Montage

Abb1: Motorhalte

Abb1: Motorhalte

Abb1: Rad

Abb1: Rad

Abb1: Rad

Datei:AlphaBot Rad 3.jpg

Abb1: Rad

Abb1: Schrauben

Abb1: Schrauben

Abb1: Sensorboard

Abb1: Sensorboard

Datei:AlphaBot Sensorboard 3.jpeg

Abb1: Sensorboard

Datei:AlphaBot Sensorboard 4.jpeg

Abb1: Sensorboard

Abb1: Stecker

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Datei:AlphaBot Ultraschall 9.jpg

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1: Ultraschall

Abb1:

Datei:IMG 20200824 114116.jpg

Abb1:

Links

[2]

Ultrashall

Bluetooth

Line Tracking Line Tracking Beispiel

OLED Accessory Shield

Photo Interrupter

Motor

Ir Remote

Proximity sensor

Robot War

Weitere Mögliche Varianten

Hauptproblem bei der Beststellung von fertig Robotoren:

• Die meisten haben keinen Drehimpulsgeber implementiert (AlphaBot2).

Diesen könnte man durch aufkleben von Hallsensoren auf die Motoren oder an das Getriebe umgehen, bedeutet aber einen nicht unerheblichen Mehraufwand an Arbeit bei 60 Bausätzen. z.B. [3]

• Desweiteren fehlt allen ein Beschleunigungssensor/Magnetsensor /Gierrate

AlphaBot2 robot

Drehzahlsensor muss man nachrüsten Gyro fehlt, es gibt ihn mit und ohne Arduino, was den Vorteil hat, das man einen Arduino UNO R4 Plus verbauen könnte. [4] 80€ 60 ohne Arduino hat Bluetooth und iR Fernbedienung es fehlt:

• Radencoder (vorwärts und rückwärts)
• Kompass
• Gierrate
• Beschleunigungsssensoren

Smartduino

[5] 58€ hat Bluetooth und iR Fernbedienung es fehlt:

• Radencoder (vorwärts und rückwärts)kann aber hier nachgerüstet werden da gelber Motor mit durchgehender Achse(muss getestet werden)
• Kompass
• Gierrate
• Beschleunigungsssensoren

Turtle DIY Assembly Kit Smart Robot Car Kit with Tutorial for Arduino

[6] hat Bluetooth und iR Fernbedienung

es fehlt:

• Radencoder (vorwärts und rückwärts)gleicher Motor wie AlphaBot2 robot daher Sensor aufkleben Position der Reifen würde auch eine Montage eines Sensors an der außen Seite des Reifens zulassen.
• Kompass
• Gierrate
• Beschleunigungsssensoren

39$

1602 Ultrasonic Sensor RC Ultrasonic Ranging Remote Controller Smart Robot Car Kit

[7] gleich Motoren wie der AlphaBot2 robot daher nur durch Hallsensor Drehzahl dedektierbar . Drehzahlsensor muss man nachrüsten Gyro fehlt. 39$ inkl ladegerät für Akku iR Fernbedienung +LCD es fehlt:

• Radencoder (vorwärts und rückwärts)gleicher Motor wie AlphaBot2 robot daher Sensor aufkleben Position der Reifen würde auch eine Montage eines Sensors an der außen Seite des Reifens zulassen.
• Kompass
• Gierrate
• Beschleunigungsssensoren

Smart Robot Car 2WD Chassis Kit for Arduinos DIY Kit

[8] hat die gelben Motoren verbaut an dennen man ein Drehencoder nachrüsten kann, da die Welle auf beiden Seiten herausgeführt wird. Ob dieses Platzmäßig passt muss man testen. Drehzahlsensor muss man nachrüsten Gyro fehlt. 47$ iR Fernbedienung es fehlt:

• Line sensor
• Radencoder (vorwärts und rückwärts)kann aber hier nachgerüstet werden da gelber Motor mit durchgehender Achse(muss getestet werden)
• Kompass
• Gierrate
• Beschleunigungsssensoren
• Line-Sensor
• Bluetooth,

DIY L298N 2WD Ultraschall Smart Tracking Motor Roboter Auto Satz Für Arduino

[9] 18€ Es fehlt line Sensor Bluetooth, dafür Drehzahlsensor vorgesehen aber Lichtschranke anscheinend nicht dabei. Es fehlt

• Line-Sensor
• Bluetooth,
• ir Fernbedienung
• Drehencoder Drehzahlsensor vorgesehen aber Lichtschranke anscheinend nicht dabei gelber Motor.
• Kompass
• Gierrate
• Beschleunigungsssensoren

2WD-Vermeidung, die intelligentes Roboter-Fahrgestell-Auto Satz mit Geschwindigkeits-Kodierer-Ultraschall für UNO R3 aufspürt

[10] 22€ Es fehlt

• Line-Sensor
• Bluetooth,
• ir Fernbedienung
• Drehencoder Lichtschranke aber anscheinend nachrüstbar gelber Motor.
• Kompass
• Gierrate
• Beschleunigungsssensoren

Ladegeräte

KeepPower C2 Ladegerät für Lithium-Ionen-Akkus

8,95€

• 14500 / 14650 / 16340 / 18350 / 14650 / 16650 / 17500 / 17670 / 18500 / 18650 / 20700 / 21700 / 22500 / 26500 / 26650 / 32650 3,6V und 3,7V Li-Ionen Akkus
• 1A pro Ladeport

Nitecore UM2

18,9€

• Li-Ion/LiFePO4: 10440, 14500, 14650, 16500, 16340(RCR123), 16650, 17350, 17500, 17650, 17670, 17700, 18350, 18490, 18500, 18650, 18700, 20700, 21700, 22500, 25500, 26500, 26650, 26700 Ladeschacht Länge 77mm.
• 0,1-1,5A pro Schacht
• Eigenständiges erkennen des Akkutyps (Li-Ion, Ni-MH oder Ni-Cd) LiFePo4 manuell zuschaltbar
• benötigt USB Port zum Laden --

Nitecore NEW i2

19,9€

• Li-Ion, LiFePo4 IFR:10340, 10350, 10440, 10500, 12340, 12500, 12650, 13450, 13500, 13650, 14350, 14430, 14500, 14650, 16500, 16340(RCR123), 16650, 17350, 17500, 17650, 17670, 18350, 18490, 18500,18650, 18700, 20700 (ungeschützte), 21700 (ungeschützte), 22500, 22650, 25500, 26500, 26650 (max. Länge 71mm)
• Ni-MH/Ni-CD: AA, AAA, A, SC, C
• max 1A pro Schacht
• laden von 12 V oder aus dem Netz

Nitecore Sysmax NEW i4

22,25€

• Li-Ion, LiFePo4 IFR:10340, 10350, 10440, 10500, 12340, 12500, 12650, 13450, 13500, 13650, 14350, 14430, 14500, 14650, 16500, 16340(RCR123), 16650, 17350, 17500, 17650, 17670, 18350, 18490, 18500,18650, 18700, 20700, 21700, 22500, 22650, 25500, 26500, 26650
• Ni-MH/Ni-CD: AA, AAA, A, SC, C
• 1,5A / benutzte Schächte
• laden von 12 V oder aus dem Netz

AKKU

18650 Li Ionen ohne Schutzschaltung

Panasonic

Links

Videos

• KS0464 keyestudio Smart Little Turtle Robot V3.0

• Arduino Robot Car with Speed Sensors - Using Arduino Interrupts

Bausätze

• DIY L298N 2WD Ultraschall Smart Tracking Motor Roboter Auto Satz Für Arduino
• LAFVIN Smart Robot Car Kit Turtle
• 1Set 2WD Mini Runde Doppel-Deck Smart Roboter Auto Chassis DIY Kit für Arduino
• AlphaBot2 robot building kit for Arduino
• Intelligente Auto-Lernsuite Robot

Sensoren

• Hallsensor zur Detektion der Drehzahl und drehrichtung zur Montage auf dem Motor

• [ Gyro]

• Sensoren