Dieser Wiki-Beitrag ist Teil eines Projektes, welches im Rahmen vom Fachpraktikum Elektrotechnik im 5. Semester Mechatronik absolviert wurde. Ziel des Beitrags ist es, eine nachhaltige Dokumentation zu schaffen, welche die Ergebnisse festhält und das weitere Arbeiten am Projekt ermöglicht.

Autoren:

Betreuer: Prof. Schneider

Aufgabe

Stößt der Ardumower Mähroboter leicht gegen ein Objekt, muss er dies sofort erkennen, anhalten und umfahren.

Schnittstellen zu anderen Projektgruppen

AM 01: Mechanischer Aufbau des Mähroboters - die erstellte Hardware soll an der Front angebracht werden

AM 07: Kartierung und Navigation - die Kollisionserkennung liefert HInweise auf statische und dynamische Objekte, welche eingezeichnet werden müssen

AM 13: Ardumower Hauptplatine - Software - Verarbeitung der Signale der Kollisionserkennung

AM 20: Mähstrategie - der Mähstrategie muss auf die Kollisionen angepasst werden

Erwartungen an die Projektlösung

Einarbeitung in die bestehenden Ardumowers-Unterlagen
Planung der Kollisionserkennung
Beschaffen Sie die Bauteile
Aufbau und Inbetriebnahme der Kollisionserkennung
Umfassende Fumktionstests
Erstellen Sie ein faszinierendes Video, welches die Funktion visualisiert.
Test und wiss. Dokumentation

Schwierigkeitsgrad

Mechanik: **
Elektrotechnik: **
Informatik: *

Einleitung

Der Ardumower soll mit einer Kollisionserkennung ausgestattet werden, um ungewollte Unfälle, Ausfälle und Schäden zu vermeiden. Hierbei ist es wichtig, dass der Ardumower eine Kollision mit einem Objekt erkennt und entsprechende Maßnahmen unternimmt, um sich selbst und das Objekt nicht zu beschädigen. Einer Detektierung mittel Ultraschallsensoren ist möglich, allerdings sehr Fehlerbehaftet, da es sehr empfindlich auf die Umgebung reagiert (z.B. Helligkeit). Es sind drei Ultraschallsensoren vorhanden, welche als zusätzliche Kollisionserkenner eingesetzt werden können. Die Haupterkennung der Objekte wird über das eigens entwickelte Ardumower Zusatzboard "Bumper-Duino" realisiert.

Bumper-Duino

Der Bumper-Duino ist ein eigens entwickelte Board, welches Hindernisse sicher erkennt. Das Board arbeitet auf der Basis von zwei Drucksensoren, die wiederum ein geschlossenes Schlauchsystem überwachen. Ändert sich der Luftdruck in einem der Schläuche in einem bestimmten Maß, schlägt der Sensor über seine open collector Ausgänge Alarm. Der Sensor ist mit einer eigenen Mega328 MCU ausgestattet. Auf dem Mega328 befindet sich der Arduino Bootloader aus der UNO Serie. Somit ist es möglich in der Arduino IDE den Sketch zu bearbeiten und zu verändern.

Projektdurchführung

Die zur Kollisionserkennung genutzte Platine wird unbestückt geliefert. Alle Bauteile, wie z.B. Kondensatoren, müssen auf die Bumper-Duino Platine aufgelötet werden. Hierfür wird die Platine eingespannt und die Bauteile einzeln aufgelötet. Hierzu wird der Schaltplan genutzt.

Projektplan

Verwendete Bauteile

1 x Bumper-Duino Platine

Kondensatoren

9 x	100nF
2 x	27pF
2 x	330nF
5 x	10µF
1 x	22µF

Widerstände

7 x	1K
4 x	10K
4 x	100 R
1 x	2K7

Sonstige Bauteile

2 x	T1-2 BC547 TO92
2 x	LED 3mm Rot
1 x	LED 3mm Gelb
1 x	LED 3mm Grün
1 x	1N4004
1 x	SMD-PTC
1 x	L1 10µH
1 x	ATMEGA328P-PU + Sockel
1 x	OPA2340PA + Sockel
2 x	MPX5010DP FREESCALE + 4 Schrauben und 4 selbstsichernde Muttern
1 x	HC49/S (16MHz)
1 x	U6 LM2940CS

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Zusätzliches Material (nicht im Bausatz enthalten)

3 x	Schraubklemmblock 0,75mm² Polzahl 2
6 x	Schraubklemmblock 0,75mm² Polzahl 4
4 x	Schraubklemmblock 0,75mm² Polzahl 5
5 x	Schraubklemmblock 0,75mm² Polzahl 6
3 x	HC-SR04 Ultraschallsensor
1 x	FTDI FT232RL 3.3V 5V Basic Program Downloader USB to TTL for Arduino
75 x	Breadboard Jumper Wires Patchkabel mit M/M Stecker
75 x	Breadboard Jumper Wires Patchkabel mit F/M Stecker
1 x	Kippschalter Ein - Aus
1 x	PVC-Schlauch Schego 610
5 x	Verschlussstopfen, 4 mm
2 x	Gardena PVC Schlauch-T-Verbinder 4 mm 2er Set 7300-20
1 x	Streifenrasterplatine, Hartpapier, 160x100mm

Ergebnis

Zusammenfasung

Ausblick

Weiterführende Links

Unterlagen

YouTube-Video

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AM 06: Kollisionserkennung

Inhaltsverzeichnis