vehikel[eins] - Aufbau Fahrzeug PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Malte   
Donnerstag, den 13. Mai 2010 um 20:58 Uhr

Chassis und Antriebsräder | Das Chassis des Vehikels basiert auf einer Wanne, die aus drei miteinander verschraubten Aluminiumblechen aufgebaut ist. An diese sind alle weiteren Komponenten des Fahrgestells angesetzt, außerdem dient sie als Akkufach. Die beiden Vorderräder des Vehikels werden von jeweils einem Schrittmotor angetrieben, allerdings wegen deren zu schwachem Drehmoment nicht direkt, sondern untersetzt über ein einstufiges Getriebe. Das Getriebe ist selbstgebaut: eine Alu-Grundplatte ist über vier Sechskantbolzen am Chassis befestigt, an dieser Platte ist der Schrittmotor angeflanscht. Wie man sieht, ist das rechte Loch der Motorbefestigung ein Langloch, um später den Eingriff des Ritzels in das Zahnrad justieren zu können. Das Hauptzahnrad sitzt auf einer 4mm-Achse, diese läuft in zwei gesinterten Buchsen, eine in der genannten Grundplatte, eine in der Deckplatte, die über vier Abstandsbolzen das Getriebe zum Rad hin abschließt. Um zu verhindern, dass unter Last die Achsen in den Klemmbuchsen der Räder durchdrehen, ist die Achse geschlitzt, und ein kleines Blechstück sperrt sie mittels eines glücklicherweise in den Fischertechnik Rädern vorhandenen Schlitzes. Geeignete Zahnräder für mein Getriebe waren übrigens ausnahmsweise mal schnell und kostenoptimal (=umsonst) gefunden: in der Krims-Krams-Kiste kullerten schon seit längerem zwei wirklich schöne, sehr präzise gesinterte Metallzahnräder gleichen Moduls wie die Motorritzel herum. Sie entstammen (wie mein Hinterrad, ehemals Papierandruckrolle, s. u.) einem zerlegten Drucker.

Hinterrad | An der Akkuwanne ist eine Auslegerplatte montiert, die das Hinterrad mitsamt seiner Aufhängung trägt. Ich habe dafür Aluminium von drei Millimetern Stärke verwendet, damit es nicht zu Instabilitäten kommt. Diese Platte ist dort mit Messingklötzchen befestigt, den gleichen, die auch die Bleche der Akkuwanne zusammenhalten. In der Auslegerplatte befindet sich ein präzises Loch, in dem sich der Schaft einer Schaftschraube leichtgängig drehen kann - dieses stellt die Lagerung der Gabel dar. Der Gewindeteil der Schaftschraube greift in einen PVC-Block, an dem zwei Aluminiumschenkel befestigt sind und somit die Gabel bilden, in der das Hinterrad gelagert ist. Relativ zum Chassis liegt der Lagerpunkt  so, dass das Rad seine Orientierung um 360° ändern kann, ohne ans Chassis anzuecken. Ich habe als Hinterrad eine Andruckrolle aus einem alten Drucker verwendet. Sie haben zunächst mal den Vorteil, dass sie materialbedingt eine gute Bodenhaftung aufweisen. Meistens sind sie auf sehr präzise - aber zöllige - Achsen aufgepresst, in diesem Falle war es eine 7,93 mm dicke Achse (gemessen, ich war bisher zu faul nachzusehen, was das "nominal" für ein Maß ist). Das Loch in der Rolle hat somit auch einen Durchmesser von knapp unter acht Millimetern. Dieses Loch wurde mit einer präzisen Reibahle auf 8 mm aufgerieben. Durch eine minimale Menge Fett läuft das Rad dadurch nun ganz hervorragend auf der 7,93 mm Achse. Von dieser Achse wurde ein passendes Stück abgesägt, die Enden abgedreht und mit Bohrungen versehen. Somit hatte ich ein hervorragend gelagertes Hinterrad. Das kurze Stück Achse, zu erkennen auf dem letzten Bild, sitzt fest zwischen den Schenkeln der Gabel. Anlaufscheiben rechts und links verhindern, dass das Rad durch die Gabel gebremst wird.

Sensorik | Um dem Vehikel Reaktionen auf seine Umwelt zu erlauben, wurde es  im Laufe der Zeit mit verschiedenen Sensoren ausgestattet. Der erste eingebaute "Sensor" war eine Funkkamera. Sie ist auf einem kleinen Servo montiert und kann somit in einem gewissen Bereich geschwenkt werden. Darüberhinaus verfügt das Vehikel über ein SRF05 Ultraschallmodul von Devantech. Die folgenden Fotos zeigen, wie ich das Modul angebaut habe: es ist auf eine Lochrasterplatine geschraubt, in die Platine sind rechts und links oben zwei Elemente einer doppelreihigen Buchsenleiste gelötet. Auf der Hauptplatine befinden sich als Gegenstücke entsprechend zwei gewinkelte Pfostenstecker. Über die Kontakte der einen Seite ist das Ultraschallmodul elektrisch mit der Hauptplatine verbunden. Da das Modul leicht und keinerlei mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, ist dies eine praktikable Befestigung, ich kann das Modul somit einfach abziehen. Die letzte Erweiterung der sensorischen Ausstattung bestand im Anbau von Infrarot-Näherungssensoren. Ich habe mich für eine Variante auf Basis des IS471F (Datenblatt: [link]) entschieden. Der Sensorbaustein enthält neben einem IR-Detektor dessen Auswertungselektronik und die Ansteuerungselektronik für eine extern benötige IR-LED (hier verwendet: Siemens LD274, Datenblatt: [link]). Das Licht einer angeschlossenen LED wird von der sensorinternen Logik mit ca. 8 KHz moduliert, nur reflektiertes Licht dieser Modulation wird von dem Sensor als Signal aufgefasst, im Ergebnis ist er somit recht immun gegen Fremdlicht. Um einstellen zu können, ab welchem Abstand der Sensor schaltet, habe ich den Vorwiderstand für die LED als Spindeltrimmer ausgeführt. Somit kann ich den LED-Strom, damit deren Leuchtstärke und also auch die vom Hindernis reflektierte Lichtmenge variieren. Leuchtet die LED heller, werden also schon weiter entfernte Hindernisse erkannt. Wie sich bei Versuchen zeigte, führt der recht große Öffnungswinkel des Sensors dazu, dass auch Hindernisse detektiert werden, die sehr schräg zur Fahrzeugseite verlaufen. Um dieses Phänomen einzuschränken, habe ich die Sensoren mit kleinen Kappen versehen, die den Sensor seitlich etwas abschatten. Den konkreten Aufbau am Vehikel zeigen die folgenden drei Fotos.

Konzept
Aufbau Basisstation

 

Zuletzt aktualisiert am Freitag, den 02. September 2011 um 23:06 Uhr
 

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