Fedt!!!
menu close Teknologiens Mediehus
person Konto arrow_drop_down
Så blev det tid til en opdatering af projektet med min selvkørende robot. Se første del HER.
Først og fremmest har jeg valgt at herligheden skal drives af to børsteløse (BLDC) motorer, én per bælte. Jeg har valgt en forholdsvis beefy model på 270kv hvilket i nominelle termer vil sige, at øges forsyningsspændingen med én volt, stiger omdrejningerne med 270 rpm. Motoren er rated til 32V/70A, og yder op til 2,14 Nm. Med en hjulradius på ca. 6 cm betyder det, at hvert bælte 'trykker' med op til ca. 4 kg (hvis ellers jeg havde uendeligt vejgreb)
I realiteten er kraften dog noget lavere, da jeg ikke forsyner motorerne med de maksimale 32V. Jeg har valgt at basere strømforsyningen på 2 stk 25V/4AH LIPO batterier i parallel. Motoren har en aksel i begge ender, hvilket gør det nemt at montere en quadraturencoder til positonsfeedback.
Til normal brug i f.eks. R/C biler og fly kontrollerer man BLCD motorer med en ESC (electronic speed controller), men da jeg har brug for positionsfeedback gav det mening at kigge på en lidt mere avanceret controller. Jeg har valgt at bruge en controller fra amerikanske oDrive robotics, som meget belejligt tilbyder simultan kontrol af to motorer. Jeg er ret begejstret for oDrive, som tilbyder ganske avanceret funktionalitet for rimelige penge. Og så er det open source!
Quadraturenkoderne giver op til 8192 pulser per omdrejning, så jeg har rigelig opløsning til mit formål - med en hjulomkreds på omkring 35 cm giver det teoretisk en positionsopløsning på langt under én mm.
Nu til det mekaniske! Da motorerne er 'outrunners', hvilket vil sige at motorens klokke drejer rundt med akslen overvejede jeg først om man kunne installere motorerne i hjulnavene. Fordelen ved den metode er, at jeg dermed kan minimere bredden af det færdige design. Ulempen er, at jeg belaster motorlejerne uforholdsmæssigt meget (og potentielt problem med køling?). Da jeg ikke har behov for den minimering af bredden valgte jeg en mere traditionel konfiguration hvor motorerne sidder parallelt med drivakslerne og kraftoverførslen klares med tandremme og skiver. Jeg valgte at lave en smule udveksling mellem motor og aksel da motoren har 20 tænder og akslen 25.
Chassiset består udelukkende af 3d printede dele, M8 gevindstænger og en ordentlig røvfuld M8 møtrikker. Oprindelig havde jeg tænkt at jeg ville bygge robotten op på en træplade, men denne løsning ser væsentlig federe ud og da jeg har valgt at designe løs uden en egentlig gennemtænkt plan, er det en stor fordel at have alle afstande justerbare, så de værste bommerter kan justeres væk :) Dernæst får jeg bæltestrammer mekanismen foræret.
Jeg har valgt en Raspberry Pi (RPi 3 model B V1.2) til at styre herligheden. Den er monteret på undersiden af robotten og strømfødes gennem en lille 5V/10A R/C regulator.
Oprindelig havde jeg tænkt mig til de første tests, at forbinde en R/C receiver og så styre controlleren via PWM. Men der er en bug i oDrive som gør at det ikke umiddelbart virker, og i stedet for at spilde tid på at fikse det valgte jeg at lade raspberry pi controlleren forestå kontrollen som den under alle omstændigheder jo skal gøre i den endelige version.
Fjernstyringen klarer jeg med en ps3 controller som via bluetooth linkes til Raspberry Pi'en. Jeg har flikket en første primitiv gang kode sammen i python for at teste alle hardware elementerne.
En testkørsel nede i kælderlabbet er udelukket, da den frie gulvplads er særdeles begrænset og derfor sneg jeg mig op i stuen for at lave testen. Uheldigvis overværede hustruen et lille "bælte-spin" hvorved der straks blev nedlagt forbud mod yderligere tests på stuegulvet. Heldigvis har det lokale supermarked en P-kælder, hvor den nederste etage stort set aldrig benyttes. Perfekt til formålet!
Testen startede fint ud, og det ser ud til at jeg har rigelig buffer i den mekaniske konstruktion. Jeg ophævede trinvis begrænsningen på strøm og omdrejningshastighed indtil jeg ikke længere kunne opretholde kontrollen over robotten. Det skete ved ca. 15-20 km/t (som svarer til ca. 10-15% nominel kraft). Mon ikke den bliver mere styrbar når jeg får opgraderet bælternes trædeflade med et eller andet friktionsmateriale? Lige nu er det plastic mod epoxymalet beton = minimalt vejgreb!
Testene endte dog brat da jeg konstaterede røgudvikling. Jeg har ikke i skrivende stund færdiganalyseret fejlen, men umiddelbart ser det blot ud til at være en underdimensionering af motorledningerne som resulterede i smeltet isolering.
Jeg har haft kameraet med under testene, så de nysgerrige kan få syn for sagen i denne video:
