RaspberryPiRoboter

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Info

4-beinige Spinne mit RaspberryPi als Steuereinheit, Webcam, ferngesteuert via UMTS/LTE stick, Offroad gelände

  • Beine 2 gleidrig
    • 1 achse zw Unterschenkel und Oberschenkel
    • 2-3 achsen Obersch. zu Körper
    • Beine lang,dünn,leicht, z.b. dünne stange aus metall oder holz
    • Beine ca 0.5-1m lang, stelzende bewegung
  • Outdoor verwendung, z.b. wiese, waldboden, also mittelschweres-schweres gelände mit hindernissen und pflanzenfasern die räder oder raupen antriebe nicht passieren können
  • treppensteigen sollte auch möglich sein
  • webcam + umts stick für fernsteuerung
  • später dickere plastiktüten-hülle um körper für schutzt gegen regen
  • evtl solarzelle
  • gewicht ca 0.5 - 2kg
  • lowbudget projekt, ziel < 10 Euro pro achse(Motor+Getriebe+Sensor) (4 beine mit je 1+3 achsen = 16 motoren)
    • gleichstrom motoren mit getriebe statt schrittmotoren, ca 3-5 euro / motor
  • siehe auch RaspberryPiRoboter-archiv

Gallery

  • Robo01-2014-09-28-2axe.jpg
  • Robo02-2014-11-16 529a.jpg
  • Robo03-2014-11-17-parts.jpg
  • 2014-11-21-schlauchklemme-loet.jpg
  • 2014-11-21-motorframe-v1.jpg
  • 2014-11-21-motorframe-v2.jpg
  • 2014-11-21-motorframe-v2-sheet.jpg
  • 2014-11-21-motorframe-v3.jpg
  • 2014-11-23-motorframe-v4.jpg
  • 2014-11-23-motorframe-v4-plan.png
  • Rpi-gpio.png
  • Rpi-i2c-pic.jpg

Hauptprobleme

Motoren

Lowbudget, 4 Beine a 1+3 achsen -> 16 Motoren, also vermutlich Gleichstrom Motoren

Gewinde

  • statt getriebe aus zahnrädern (teuer,kaum verfügbar) werden gewindestangen verwendet, billige meterware im baumarkt, versch. steigung(feingewinde)
  • querverstrebung zwischen ober+unterschenkel ähnlich muskel, abstand der befestigung zum knie/achse bestimmt tradeoff schnell vs kraftvoll
  • http://de.wikipedia.org/wiki/Metrisches_ISO-Gewinde
  • führung mit kippbar gelagerter mutter

Auslenkungserkennung der Beine

  • IR lichtschranke: an scheibe an gewindestange, 10 IR-LED+sensor paare für €1 pollin -> detect auf PIC chips, zähler mit i2c an raspberry pollbar
  • kontakt bei gewindestange zur regelmässigen justierung einmal pro durchlauf. bei zahnrad+schnecke an gewindestange auch am zahnrad.

Ideen :

  • verbrauchs-strom-messung der motoren
  • regelmässige korrektur mit drehbarer webcam
  • gefederte normalhaltung und motoren nur für auslenkung -> kein strom -> null position
  • mausrad-sensor verbauen (1 kugel maus mit wheel = 3 sensoren -> 5-6 mäuse)

Energie : Batterie + Solar

funkverbindung

  • optional da umts-stick genutzt werden kann, aber interessant
  • wiki: Richtfunkantennen lassen sich bei Sichtkontakt mehrere Kilometer überbrücken. Rekorde bis zu hundert Kilometer
  • schobi longrange bluetooth bis 1km bei sichtverbindung

PIC features

  • matrix at http://www.microchip.com for 8/16/32bit
  • I2C bus <-> raspberry comm
  • ADC,DAC,PWM,timer,USB,Ethernet,watchdog,
  • segment LCD
  • ICSP programming, JTAG, single wire debug
  • Configurable Logic Cell (CLC) : programmable combinational and sequential logic (also flipflop!, Operation while in Sleep), on-chip interconnection of peripherals and I/O micro e.g. PIC16F1713,
  • Zero Cross Detect : AC signal crosses through the ground potential, e.g. audio, wave.. micro e.g. PIC16F1703
  • Slope compensation : powersupply micro
  • CTMU Charge Time Measurement Unit (CTMU) e.g. PIC24F08KM202
  • Input Capture (interrupt) !!!! e.g. PIC24FJ16GA002 example
  • CWG complementary waveform generator micro
  • PSMC Programmable Switch Mode Controller : PWM, motor,power... micro
  • nanoWatt (power saving, hibernate)

Bauteil beschaffung

einkaufslisten

pollin 2015-01

conrad 2015-01

  • STATS
    • 2,85 Eur PIC16F690-IP-PDIP-20 same as PIC16F677, 4x more flash
    • 2,31 Eur PIC16F677-IP-DIP-20 20MHz,I2C(MS),nanoWatt,8stack,interrupt,sleepmode,wado,17io,(1?)Interrupt-on-Change pin,pull-ups,2 Analog Comparator,ADC(10bit 12chan),3timer,enh(Capture, Compare, PWM+ (CCP))
    • 2,90 Eur PIC16F818-IP-PDIP-18 20MHz,I2C(MS),nanoWatt,3timer,wado,16io,(Capture, Compare, PWM (CCP)),ADC(10bit 5chan) "Processor read/write access to program memory"
    • 1,92 Eur PIC16F727-IP-DIP-40 20MHz,I2C,nanoWatt,8stack,interrupt,sleepmode,ADC(8bit 14chan),2timer,35io,(1?)Interrupt-on-pin change,pull-ups,2x (Capture, Compare, PWM (CCP))

einkaufsliste 2015-01 b

  • NOTE: IR sensor 6.6v 100ohm 20-40mA bei ca 3 mm abstand von emitter: 45ohm 3.3v pollin
  • NOTE: hex inverter: reichelt
  • NOTE: raspberry = 17 nutzbare GPIO's
  • FRAGEN
    • flipflop (sensor polling um GPIO's zu sparen) ? x-bit-register als baustein zu kaufen ? eher PIC+SPI
    • flipflop J/K=jumpkill, T-Flipflop : wozu?
    • idee schaltung: 2mal 3-to-8 decoder mit 4tem bit zum wählen von motor/sensor. dann ver-AND-et auf 2-3 pins für motor, 2 pins für sensor (read+clear)
      • entweder viele and nahe motor/sensor, oder viele 3-to-8 : für jeden gpio pin einen!
    • IR: sensor=transistor wie lesen ? 20-40mA bei licht, collector=+, emitter=100ohm-ground
    • IR: abs max: emit: reverse-v=6V,fwd-current=60mA, detect: collector-emitter=70V, emitter-collector=7V, collector current=50mA
    • IR: basic characteristics: emit: fwd-volt=1.25 detect:collector-emitter=70v(1mA), emitter-collector=7v(100µA)
  • FLIPFLOP noch welche davon ? ja! RS typ!
    • pollin 0,10 EUR 94-100984 DL074D = 74LS74 2x D-Flip-Flop.
    • reichelt 0,25 Eur LS 273 SCHOTTKY-TTL Octal D-type Positive-edge-triggered Flip-Flops (with Clear)
    • reichelt 0,33 Eur 74HC 273 8xD-FLIPFLOP + CLEAR
    • reichelt 0,26 Eur 74HC 74 IC-SCHALTUNG DUAL D TYPE FLIP FLOP WITH PRESET AND CLEAR
  • HEX INVERTER noch welche davon ?
    • reichelt 0,23 Eur 74HC 04 IC-SCHALTUNG HEX INVERTER
    • reichelt 0,23 Eur 74HC 04 IC-SCHALTUNG HEX INVERTER
    • reichelt 0,26 Eur 74AC 14 IC-SCHALTUNG Hex-Wechselrichter  : Hex Inverter with Schmitt Trigger Input

einkaufsliste 2015-01

  • REICHELT motor-treiber und transistoren
    • andi transistoren unterschiede ? BD,BU,Japan:2SB,2SD,mosfet:IRFU..-IRFZ.
    • DONE: 8x Artikel-Nr.: L 298 2,15 L298 treiber http://www.reichelt.de/L-298/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=9667&artnr=L+298&SEARCH=L298
    • DONE: 3x Artikel-Nr.: L 297 2,30 L297 schrittmotor controller http://www.reichelt.de/L-297/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=9666&artnr=L+297&SEARCH=L297+
    • DONE: 6x Artikel-Nr.: BD 909 0,36 € Transistor NPN TO-220 80V 15A 90W
    • DONE: 6x Artikel-Nr.: BD 910 0,37 € Transistor PNP TO-220 80V 15A 90W
    • DONE: 6x Artikel-Nr.: BDX 33C 0,25 € Transistor NPN-Darl TO-220 100V 10A 70W
    • DONE: 6x Artikel-Nr.: BDX 34C 0,26 € Transistor PNP-Darl TO-220 100V 10A 70W
    • DONE: 1x Artikel-Nr.: BUL 128 STM 0,34 € Transistor NPN TO-220 400V 4A 70W
    • DONE: 1x Artikel-Nr.: SB 772 0,20 € Transistor 2SB 772, Si-P, 40V, 3A, 10W, 80 MHz
    • DONE: 1x Artikel-Nr.: TIP 42C MBR 0,25 € Transistor PNP TO-220 100V 6A 65W
    • DONE: 1x Artikel-Nr.: TIP 120 STM 0,26 € Transistor NPN-Darl TO-220 60V 5A 65W
  • REICHELT bauteile (picprog)
    • DONE: 5x Artikel-Nr.: MKS-2-5 100N 0,08 € 100nF
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: SM 100/16RAD 0,05 € 100µF
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: SM 22/10RAD 0,05 € 22µF
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: SM 10/16RAD 0,05 € 10µF
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: METALL 100K 0,049 €
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: METALL 68,0K 0,049 €
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: METALL 10,0K 0,049 €
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: METALL 4,70K 0,049 €
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: METALL 4,02K 0,049 €
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: METALL 1,50K 0,049 €
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: METALL 470 0,049 €
    • DONE: 10x Artikel-Nr.: 1N 5817 0,06 € schottky diode
    • DONE: 50x Artikel-Nr.: BC 547B 0,034 € Transistor NPN TO-92 45V 0,1A 0,5W (billiger signal-transistor)
    • DONE: 50x Artikel-Nr.: BC 557B 0,034 € Transistor PNP TO-92 45V 0,1A 0,5W (billiger signal-transistor)
  • REICHELT rest
    • DONE: 1x Artikel-Nr.: MARKER 230 RT 0,90 € (rot anzeichne-stift) permanentmarker
    • DONE: 1x Artikel-Nr.: STAEDTLER 318SW 1,00 € permanentmarker

einkaufsliste 2014-12

  • lötfett für bleche (schobi tipp)
  • DONE: evtl, eigentlich brauch ich nicht soviele : schrauben M5x40 reichelt200er : SZK M5X40-200 6,45 €
  • DONE: M5-muttern 1x Artikel-Nr.: SK M5-100 1,30 €
  • schraubenschlüssel M4+M5 in eins
  • AAA akkus fuer mp3 player
  • DONE: buchsenleiste nochn paar
  • DONE: REICHELT: HDMI kabel 2m : DELOCK 82938 1,55 €
  • DONE: REICHELT: HDMI kabel 3m : DELOCK 82939 1,65 €
  • DONE: REICHELT: permanentmarker MARKER 230 RT 0,90 € (rot anzeichne-stift)
  • DONE: REICHELT: permanentmarker STAEDTLER 318SW 1,00 €
  • DONE: (je50) billige signal transistoren (ca 3 cent): BC547B (npn-Transistor) / BC557B (pnp-Transistor): Verlustleistung Pmax = 0,50 W; Betrag des Kollektorstromes IC ≤ 100 mA; Betrag der Sperrspannung UCE ≤ 45 V;
  • pic programmer
    • DONE: rpi : 78L05 linear regulator 5V (reichelt) 1
    • DONE: rpi: 2N3904 x 3 : Transistor NPN TO-92 40V 0,2A 0,5W
    • DONE: rpi: 2N3906 x 3 : Transistor PNP TO-92 40V 0,2A 0,5W
    • DONE: picprog: 1x BC 547B Transistor NPN TO-92 45V 0,1A 0,5W
    • DONE: picprog2: 2x BC547 Transistor NPN TO-92 45V 0,1A 0,5W
    • DONE: picprog2: 4x 1N4148 Planar Epitaxial Schaltdiode, DO35, 100V, 0,15A
    • DONE: picprog: 3x 1N4148 Planar Epitaxial Schaltdiode, DO35, 100V, 0,15A 1
  • pic prog cap
    • DONE: REICHELT: 5x Artikel-Nr.: MKS-2-5 100N 0,08 € 100nF
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: SM 100/16RAD 0,05 € 100µF
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: SM 22/10RAD 0,05 € 22µF
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: SM 10/16RAD 0,05 € 10µF
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: METALL 100K 0,049 €
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: METALL 68,0K 0,049 €
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: METALL 10,0K 0,049 €
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: METALL 4,70K 0,049 €
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: METALL 4,02K 0,049 €
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: METALL 1,50K 0,049 €
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: METALL 470 0,049 €
    • DONE: REICHELT: 10x Artikel-Nr.: 1N 5817 0,06 € schottky diode
    • rpi: R: 100k x 10, 10k x 3, 68k x 1 cap: 100nF x 2
    • picprog: 100nF 100uF 2x10k 1.5k
    • picprog2: 2x10k 3x470R R4:4k7 10uF 22uF D6:8v2 D5:5v1 1 2

einkaufsliste 2014-11

  • reichelt SKES M4-5 Einschraubmuttern, M4, 5 Stk. 1 1 1,80 Eur 1,80 Eur
  • reichelt : karosseriescheiben : innen >= 7.5mm Artikel-Nr.: SKA 8,4X20-100 2,05 € einfach blech mit M8 bohren?
    • 6kant mutter M4 aussen ~7.5 mm. kerndurchmesser bohrer M4=3,3mm M10=8,5mm M8=6,8mm
    • eisenwahren: metallbohrer M9,M10 kaufen? hab metall nur bis 6.5
    • eisenwahren: schrauben M2,M3
    • eisenwahren: gewindeschneider M4(aussen+innen) M3? (messing-würfel)
    • eisenwahren: einschraubmuttern M4
  • wegertseder
    • https://www.wegertseder.com/index_prod.asp?page=https://www.wegertseder.com/shop/select3.asp?id1=500&id2=150&id3=700
      • 14Eur Berliner Handblechschere
      • 24Eur Universal-Hebelblechschere
      • 44Eur Knabber-Blechschere
    • fräsen
      • 7Eur Hartmetallfräser GK, Spitzbogen, Kreuzverzahnung WERKZEUGSTAHL Art.6780
      • 7Eur Hartmetallfräser JK, Kegelform 60°, Kreuzverzahnung WERKZEUGSTAHL Art.6784
      • 7Eur Hartmetallfräser KK, Kegelform 90°, Kreuzverzahnung WERKZEUGSTAHL Art.6786
      • 7Eur Hartmetallfräser MK, Rundkegel konisch mit spitzem Kopf, Kreuzverzahnung WERKZEUGSTAHL Art.6790
    • gewindeschneider
      • M3,M4,M5 je 3 Eur. DIN 352 Einschnittgewindebohrer HSS - geschliffen
      • M3,M4,M5 je 4 Eur. DIN 223 B Schneideisen, Regelgewinde HSS - geschliffen
    • winkel : 40 : 5stück=3euro Winkelverbinder Standard STAHL - sendzimirverzinkt Art. 4045
    • Übersicht > Muttern > hohe Muttern, Muffen, Abstandsbolzen
    • Übersicht > technisches Zubehör > Gewindeeinsätze
    • zylinderstift mit innengewinde
    • 10st=5Eur !!! M3+ Übersicht > technisches Zubehör > Gewindeeinsätze > AMECOIL > AMECOIL (Standard)
    • 5st=3Eur !!! M5+ Übersicht > Muttern > hohe Muttern, Muffen, Abstandsbolzen > Verbindungsmuffen RUND
    • 100st=4Eur !!! M4 stahl Übersicht > Artikel zum Anschweißen > Vierkantmuttern >
    • M2 100st=4eur, M2.5 100st=3eur, M3 100st=3eur, Übersicht > Schrauben > Gewindeschrauben > Flachkopf > mit Schlitz
    • M4 10st=2.5eur Übersicht > Muttern > Sonstige Muttern > Einschraubmuttern


  • OBI: alu 4kant 1cm (41+16)*2 pro bein. 1m = 2*41+1x16. reststange = 3x16. -> noch 2 würde reichen wäre aber knapp -> noch 3.
  • OBI: alu U 0.8cm noch eins reicht
  • OBI: schraube länger als M10x40 x 4 (hüfte)
  • OBI: holz 3.4x1.7 cm noch 2
  • OBI: gewindestange M5 noch 2

einkaufsliste pollin ende okt 2014

einkaufsliste

  • OBI : dicke gewindestange m8+ oder sowas für werkstatt konstrukte
  • OBI : nochn paar holz-stangen ? die kleineren : 2100mm lang, 18 x 35 mm.
  • OBI : holz-sägeblätter
  • andi tipp: 5v für raspberry : spannungsregler, am besten schaltnetzteil, weil nicht-schalt-regler = warm + verbrauch
  • reichelt : texas instruments board? gibts auch grösseres aber nicht bei reichelt. kleines war 16euro. gut: weniger strom,mehr IOs. Problem: kein usb für cam/umts.
  • allinger tipp: hydraulik? compressor relativ klein.
  • textool sockel : ic einspannen, z.b. programmiergerät
  • stiftreihe zum löten auf loch-raster
  • DONE: alu stange 50mm durchmesser, 200mm lang, 15euro = 10euro+5euro versand
  • noch 2 schrittmotoren für 3d druck/fräs iwas
  • gewinderbohrer m4/m3 einzelnd
  • andi-tipp: gewinde-würfel: ettinger gmb hofolding, 05.60.533 = Befst.Element M3/10Ni, M3-10x10x10 MS verzinken
  • andi-tipp schrauben : www.wegertseder.com/
  • schobi tipp schrauben in pfaffenhofen : ingoldstädter strasse nahe emarkt is ne schlosserei die riesen-sortiment hat.
  • sub-d / d-sub / rs232 kabel + stecker, mein desktop hat keine rs232 anschluss! mampc neu/alt?

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