GOLEM II des Teams "Rabbi Loew" - nach dem sagenumwobenen "Vater" des Golems zu Prag history menue Letztmalig dran rumgefummelt: 03.11.07 12:25:50
GOLEM II und (k)ein Ende in Sicht??? Nun - eines steht fest: es wird einen GOLEM III geben - eben nach dem GOLEM II. Dieser aber soll nun das Rennen während der C-Bit vom 10.3. bis 12.3.06 in Hannover bestreiten. Es gibt eine vollkommen neue Maschine, deren technische Einzelheiten für Fans unter 2. auch detailliert beschrieben werden.

  1. Der neue GOLEM im technischen Kurzportrait
  2. Technische Grundlagen des GOLEM II
  3. Foto-Dokumentation der Entwicklung des GOLEM II ;-)
  4. Vorbereitung Hannover 2006
  5. Arbeitsberichte und Foto-Galerie Hannover 2006 ab 20.3.06 ;-)
Teilnehmer:

Betereuer:

wie wir mit GOLEM I angefangen haben, kann man hier finden
GOLEM II auf der C-Bit 2006

1. Der neue GOLEM II im Kurzportrait history menue scroll up
Unsere AG hat sich im Mai 2005 gegründet. Das Ziel ist die mehr oder weniger erfolgreiche Teilnahme am Robo-King- Wettbewerb, welcher von der TU-Chemnitz ins Leben gerufen und jährlich ausgetragen wird. Basis des GOLEM II war die Nummer eins - die es so leider nicht mehr gibt.
Projekt "Rabbi Loew" - so der vorläufige Arbeitsname, bis wir evtl. etwas besseres gefunden haben - oder aber: der Name bleibt! Anmerkung mit Stand Oktober 2005: der Name bleibt!!!
Arbeitsfelder mit Schwerpunktcharakter sind:

Das trifft man natürlich nicht alles auf ein mal und sofort an, aber irgend wann wirst Du für eine Firma die Zeichnung Deiner Gedanken entwickeln  und wirst evtl. unter Schmerzen das Prinzip der Eindeutigkeit sowie Verbindlichkeit von Aussagen in der Wirtschaft erlernen müssen. Genau das machen wir hier schon mal ;-)

  • wir treffen uns als Hauptarbeitszeit freitags nach 14:15 Uhr - so wie eben jeder kann (Freitag Nachmittag ist nicht die Lieblingszeit aller Deutschen zum Arbeiten)
  • zunehmend werden die Aufgaben für jeden spezifischer, so dass es nicht immer notwendig ist, dass alle gleichzeitig an Deck sind - am Ende gibt's so oder so Nachtschichten - aber was soll's: der Tag hat 25 Stunden und notfalls machen wir die Nacht durch ;-)
  • häufigste Arbeitsorganisation ist Zuruf - jeder muss hier eigenständig nicht nur Probleme, sondern auch Lösungen bringen


2. Technische Grundlagen des GOLEM II history menue scroll up
In Erfurt haben wir als Frischlinge natürlich sofort mitbekommen, was wir alles falsch gemacht haben (ein gleich vorweg: eigentlich fast alles). Messen, messen und nochmals wichtig. Es nützt gar nix, mit 30 und mehr Sensoren fahren zu wollen, wenn diese nicht richtig funktionieren. Deshalb im folgenden nun die technischen Details unserer Sensortechnik sowie Steuerungseinheiten.
In den folgenden Beschreibungen verfolgen wir nicht das Ziel, einem Laien zu erklären, wie Sensorik und Aktorik funktionieren und via Software miteinender abgestimmt werden müssen. Eigentlich belegen wir nur, dass wir's kapiert haben (das ist ja eines der heimlichen Ziele des Roboking-Wettbewerbs).
Die Spannungssteuerung ...

... ist ein äußerst komplexes Netzwerk aus Relaisschaltungen, welche im einzelnen:

  • Not-Austaster über eine Selbsthalteschaltung
  • die Betriebsspannung von 9 Volt permanent
  • die heruntergesetzte Arbeitsspannung von 5 Volt permanent
  • die heruntergesetzte Arbeitsspannung von 5 Volt im Aktivzustand
  • die Betriebsspannung von 9 Volt permanent im Aktivzustand zur Stromversorgung des Handyboards
  • zwei mal die heruntergesetzte Arbeitsspannung von 5 Volt im Aktivzustand via Digitalport Ein- und Ausschaltbar
  • digital zuschaltbare Spannungen werden werden eingangsseitig durch einen 74LS540 negiert - das erzeugt stabile - nämlich ausgeschaltene Zustände während der Initialisierung des Handy-Boards
  • auch die Relais der zu schaltenden Einheiten ziehen einen beträchtlichen Strom (durchschnittlich pro Stück immerhin 50 mA) - es sollte also sehr wohl zwischen Aktiv- und Passiv-Phase unterschieden werden
  • Was muss warum gesondert spannungsmäßig geschalten werden?:
  • die Reflexkopplerzeile benötigt mit 8 Stück CNY71 sehr viel Strom
Die reflexkoppler ...

... sind die Augen des GOLEM II nach unten hin und sie sollen es ermöglichen, einer Kontur zu folgen:

  • sie ziehen mit acht mal CNY71 bestückt immerhin fast 400 mA - das ist zu viel, um sie konstant laufen zu lassen - sie werden also über die Spannungsversorgung getrennt bei Bedarf zu geschalten, denn sie sollen lediglich der vorgezeichneten Linie folgen
  • sie generieren für das zu lesende A/D-Wandler-Eingangsbit eine Spannung zwischen 0,7 Volt bei vollem Licht sowie ca. 4,94 Volt bei völliger Verdunklung - das kann der A/D-Wandler dann in HEX-Zahlen umsetzen und das Programm kann das auswerten
  • aus den angegebenen Spannungen werden mit leichten Differenzen zueinander wirklich die Zahlen non 0D bis 255D ermittelt
  • die einzelnen Bits der Koppler-Stufen wurden via einem 74LS541 getriggert, verstärkt und durch eine LED-Zeile zur Anzeige gebracht
Die Radencoder ...

... haben die Aufgabe GOLEM II wirklich gerade fahren zu lassen, denn auch geringfügigste Unterschiede im Drehzahlverhalten von Elektromotoren bewirken ein Abdriften - die Maschine fährt schräg. Radencoder könnte man natürlich auch mit Drehzahlmesser übersetzen - dies trifft's aber eben nicht ganz genau, denn wir bemerken Unterschiede im Gleichlauf, nicht Unterschiede der Drehzahlen (obwohl das irgendwann auch einmal das Gleiche ist - hängt eben vom Unterschied ab)

... so etwa sehen die Radencoderscheiben aus - die Anzahl der Striche gibt die Lesegenauigkeit an

... zum Download der DigCad-Datei 4.0 für die Radencoder

  • aufgebaut wie eine mechanische Maus (gerasterte Drehscheibe - gelesen von einer Lichtschranke) zählen zwei Radencoder die Anzahl der an den Lichtschranken vorbeilaufenden Striche
  • diese werden vom Controller über einen Digitalport empfangen, verglichen und evtl. gegengesteuert - wir haben es mit einer echten Regelung (Regelkreis) zu tun
  • Ziel ist es, die Umlaufgeschwindigkeit zweier Räder (also eigentlich deren Motoren) gleich zu halten
Die Reflexkoppler ...

... arbeiten eng mit dem Ultraschallsensor zusammen

... müssen über ein Relais bei Bedarf zugeschalten werden - sie ziehen immerhin mit 8 Kopplersätzen 500 mA Strom und wird nicht immer benötigt

Schaltplan Reflexkopplerstufe

Schaltplan Reflexkopplerstufe zum Download

Der Ultraschallsensoren ...

... misst den Abstand zu einem Hindernis - dies allerdings innerhalb eines relativ großen Erfassungskegels, was ungünstig ist

Die Infrarotsensoren ...

... arbeiten eng mit dem Ultraschallsensor zusammen

Die rollenden Augen ...

... sind ein rein elektronischer Gag, der auch 'ne Menge Strom zieht - sie sind deshalb abschaltbar

  • Kernstück ist ein Taktgenereator (in der Frequenz regelbar) ...
  • ... die Taktimpulse werden auf einen Zähler geschalten...
  • ... bei der HEX-Kombination 7 setzen wir den Zähler zurück ...
  • ... die Bits der Zählerstände werden auf einen 1 aus 8 Decoder geschalten ...
  • ... diese werden über einen 74LS541 verstärkt ...
  • ... und auf einem LED-6-Komplex einzeln angezeigt
Die Namenszug im Sechzehnsegment-Display ...

... ist eine Multiplexerschaltung bezogen auf die anzuzeigenden Digits (Stellen)


3. Fotodokumentation GOLEM II history menue scroll up

Alle sind im Winterurlaub - aber auch wirklich alle! Wirklich alle??? NEIN - ein kleines Team völlig Bescheuerter ist lokal verblieben und hat sich vorgenommen, des Roboter GOLEM in die Version 2.01a zu überführen - und genau diese präsentieren wir nun hier und jetzt:
Arbeitsstand ist der 15.02.2006 gegen 14.00 Uhr

Gesamtansicht des GOLEM II am 15.2.06

Gesamtansicht des GOLEM II am 15.2.06

die Fledermausohren von GOLEM II - sprich: die Ultraschallsnsoren

die momentan elektromechanischen Bestandteile

die momentan elektromechanischen Bestandteile

die momentan elektromechanischen Bestandteile

die momentan elektromechanischen Bestandteile

die momentan elektromechanischen Bestandteile

LEGO-Getriebe-Motoren - direkt vom Handy-Board gesteuert

LEGO-Getriebe-Motoren - direkt vom Handy-Board gesteuert

die Drehzahlsensoren sind hier gut zu erkennen

hier schon mit Lichtschranken - diese haben den Versuch allerdings nicht überlebt

die "Rollenden Augen" des GOLEM II

Spannungssteuerung, deren Details und das "WARUM" weiter oben stehen

Spannungssteuerung - die Details zu WIESO und WARUM stehen weiter oben 

Reflexkoppler (8-stufig) mit Nachweis-LED-Zeile

verdunkelt sind nun die Koppler links im Bild - und das wird durch die LED-Zeile nachgewiesen

verdunkelt sind nun die Koppler links im Bild - und das wird durch die LED-Zeile nachgewiesen

bei Volllicht ist das die Geberspannung auf die Einganggsstufen der A/D-Wandler

bei kompletter Verdunklung ist das die Geberspannung auf die Einganggsstufen der A/D-Wandler

Arbeitsstand ist der 21.02.2006 gegen 11.30 Uhr - und immer noch Laborstatus

Spannungsregler und -schalter nunmehr komplett funktionstüchtig

offener GOLEM II mit Stromversorgungsmodul

Infrarot-Sensoren an jeder Seite

Infrarot-Sensoren an jeder Seite

Reflexkopplerzeile mit 8 Stück CNY71

Reflexkopplerzeile mit 8 Stück CNY71 - aber auch die Meßscheiben der Radencoder sind gut zu erkennen

die Radencoder im Detail - die Lesescheiben werden von der Lichtschranke geschnitten

schon mal eine kleine Gesamtansicht der elektronischen und mechanischen Komponenten

Reflexkopplerzeile mit 8 Stück CNY71 - aber auch die Meßscheiben der Radencoder sind gut zu erkennen

alle In- und Outputs werden vom Handyboard verarbeitet

   
Arbeitsstand ist der 22.02.2006 gegen 13.30 Uhr - wir sind autonom - Sensoren und Aktoren arbeiten und die Porgrammierung kann beginnen

wir bekommen einen Eindruck vom Gesamtsystem

Handyboard unter der Ladefläche

Spannungsschaltmodul hinter der Ladefläche

mit montierter Kippfläche

das dritte Rad - ein aufgeschnittener Tischtennisball - es "rutscht" also nur - reicht aber!

Gesamtsicht von unten

Gesamtsicht von oben

die "rollenden Augen" sind eingebaut

augenblickliche Ansicht von hinten

von oben mit "Augen"

von unten

von unten

Seitensicht von links

Proudly presnets - GOLEM II

   


4. Vorbereitungen für Hannover 2006 history menue scroll up

Wir schreiben den 7. März im Jahr des Herrn 2006 - der Roboking-Wettbewerb bzw. dessen Vorbereitungen sollten ins Endstadium gehen - sind aber mitunter wohl nur in einer Beginnphase oder ein wenig mehr - mit anderen Worten: fertig sind wir nicht! Kennt das jemand so aus der Ausarbeitung von Belegen und/oder Projekten, dann findet man sich auf der kleinsten gemeinsamen Linie wieder ;-)
Die Technik steht (soweit man das sagen kann), die Einzelroutinen sind geschrieben - müssen aber noch ausgetestet und zusammen gefügt werden.

Arbeitsstand ist der 06.03.2006 gegen 13.30 Uhr - heute lernen wir, auf den Strich zu gehen - also eine vorgegebene schwarze Linie entlang und gerade aus zu fahren ;-)

GOLEM II kurz vor dem Start - was alles drin steckt, findet man hier ;-)

GOLEM II kurz vor dem Start - was alles drin steckt, findet man hier ;-)

GOLEM II kurz vor dem Start - was alles drin steckt, findet man hier ;-)

Mit rollenden Augen

Not-Austaster gelb - oben im Bild

Front-Schutzschild

Front-Schutzschild mit Ultraschall-Sensoren dahinter

Draufsicht

Programmierung am Objakt

mit kleinen und ...

... und großen Fans

Feintuning zur Linienerkennung

Feintuning zur Linienerkennung

Feintuning zur Linienerkennung

Tut er's?

Strecke einpeilen

die schwarze Linie vorn soll er finden und sich dann auf ihr fortbewegen

Roboter sind ungehorsam wie kleine Kinder ...

... und bringen ihre Eltern manchmal schon zum Verzweifeln!!!

eine Hälfte der Arbeitsplatte



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© Samuel-von-Pufendorf-Gymnasium Flöha © Frank Rost im Februar 2006

... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus nicht mehr teilzunehemn ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist

Diese Seite wurde ohne Zusatz irgendwelcher Konversationsstoffe erstellt ;-)