Um die Aufgabe des Systemtechnik 2016/17 erfolgreich zu bewältigen, entwickelt unser Team SPIDERBOT. Mit seinen drei leistungsstarken Motoren bewältigt er die Höhe des Berges mit Leichtigkeit und durch das geschickte Zusammenspiel mit dem Partnerroboter ist auch die Überquerung ein Kinderspiel. Der Roboter befindet sich momentan in der Entwicklung und der erste Prototyp wird in den nächsten Tagen zusammengebaut.

In den nächsten Abschnitten wird  im Detail auf den Funktionsablauf und den Aufbau des Roboters eingegangen. Um den Inhalt der Webseite möglichst gut verstehen zu können empfiehlt es sich zuerst die Aufgabenstellung genau durchzulesen, da zum Beispiel beim Funktionsablauf von diesen Kenntnissen ausgegangen wird.

Funktionsablauf

  • 1. Schritt
  • 2. Schritt
  • 3. Schritt
  • 4. Schritt

Suchen: Nachdem der Roboter platziert wurde, zieht er sich mit den zwei seitlichen Seilwinden in die Luft. Hat er eine gewisse Höhe erreicht beginnt er mit der Suche nach der Plattform. Das heisst er bewegt sich nach links und nach rechts, parallel zum Berg, bis er sie mittels Rotlichtsensor aufgespürt hat. Befindet sich die Platform auf der anderen Seite des Berges wird ihm dies vom Partnerroboter mittgeteilt.

Andocken: Sobald einer der beiden Roboter die Plattform gefunden hat, begeben sie sich zu einem im Vorhinein bestimmten Kopplungspunkt oberhalb des Berges. Sind beide bei diesem Punkt angekommen, werden sie durch die im Roboter verbauten Dauermagnete zueinander hingezogen und damit auch gekoppelt. Ein in der Andockvorrichtung eingebauter Taster signalisiert dem Roboter dass der Andockvorgang erfolgreich war.

Abkippen: Nun wickelt der Roboter, welcher sich nicht auf der Seite der Plattform befindet seine Seile langsam ab, sodass er unterhalb des anderen Roboters zum Stehen kommt. Sobald die Seile des unteren Roboters nicht mehr belastet sind, werden sie komplett abgewickelt. Da sich die Seile nun auf der Rechten Seite befinden hangen die Roboter etwas schief. Mithilfe einer im Partnerroboter verbauten "Hilfsklappe" wird dem entgegengewirkt. 

Landen: Der obere Roboter übernimmt nun die Aufgabe beide sicher auf der Plattform zu landen.

Aufbau

Alle benötigten Bauteile und Betriebsmittel im Roboter (max 160 x 160mm) unterzubringen zählte zu den grössten Herausforderungen des Mechanik-Teams. In diesem Abschnitt wird auf die wichtigsten Bestandteile des Roboters im Detail eingegangen. Die im Bild gelb markierte Seite ist die Frontseite (Andockvorrichtung), welche beim Programmstart in die Richtung des Berges zeigt.

  • Motoren und Encoder
  • Akku
  • Sensoren
  • Bedienfeld
  • WLAN
  • Andockvorrichtung
  • Wickelspule
  • Trompetenführung

Motoren: Damit sich der Roboter bewegen kann verfügt er über drei Seilwinden. Um diese anzutreiben werden in dem Roboter drei DC-Kleinstmotoren vom gleichen Type eingebaut. Die wichtigsten Daten können der folgenden Tabelle entnommen werden.

Serie3257012CR
Nennspannung12 Volt
Leerlaufdrehzahl5700 min-1

Die Motoren wurden uns von der Firma Faulhaber gesponsert. Das Datenblatt kann hier aufgerufen werden.  

Encoder: Jeder Motor ist mit einem Encoder ausgerüstet. Dieser zählt die Umdrehungen des Motors und ermöglicht dadurch eine exakte Positionsbestimmung des Roboters, da anhand der Motorumdrehungen Rückschluss auf die aufgewickelte Seillänge gezogen werden kann.

Wir verwenden den von der Firma Faulhaber gesponserten Encoder der Serie IE3-1024. Für genauere Informationen kann hier das Datenblatt aufgerufen werden.

Planetengetriebe: Das Planetengetriebe übersetzt die Motorendrehzahl im Verhältnis 66:1, dies dient dazu dass die Drehzahl gesenkt und damit das Drehmoment erhöht wird.

Für genauere Informationen kann das Datenblatt hier aufgerufen wird.

Kapazität1300mAh
Spannung11.1V
Gewicht119g
Abmessung70x34x22mm

NTB Akku: Die Energieversorgung des Roboters wird durch den Einsatz des von der NTB zur Verfügung gestellten Akkus gewährleistet. Bei Interesse kann das Datenblatt mit allen Daten hier aufgerufen werden.

Photodiode OPT 101 ohne Rotlichtfilter
Photodiode OPT 101 mit Rotlichtfilter

Photodiode OPT 101: Auf der Unterseite ist der Einzige im Roboter eingesetzte Sensor angebracht. Die Photodiode OPT 101 ist für die Lokalisierung der Plattform während des Suchvorgangs verantwortlich. Die Diode besitzt einen Rotlichtfilter, der das rote vom restlichen Licht trennt. Durch dieses Verfahren ist es möglich die LED auf der Platform zu orten. Das Datenblatt zur Diode kann hier aufgerufen werden.

Bedienfeld: Auf der linken Seite des Roboters befindet sich das Bedienfeld. Da der Roboter seine Aufgabe autonom erfüllt, sind nur wenig Einwirkungen von aussen notwendig. Mit einem Schalter (links) wird der Roboter eingeschaltet und durch das Drücken des Tasters (rechts) wird der Programmablauf gestartet.

Um die Kommunikation mit dem Partnerroboter zu ermöglichen, wird das von der NTB zur Verfügung gestellte WLAN-Modul verwendet.

Andockvorrichtung: Damit die beiden Roboter in der Luft einwandfrei andocken können, hat das Mechanik-Team eine spezielle Andockvorrichtung entwickelt. Am besten kann man sich diese als Puzzle vorstellen. Beide Teams besitzen das Gegenstück des anderen. Unser Andockvorrichtung hat eine Vertiefung oben, Erhöhung unten und besitzt fünf Permanentmagnete. Die Vorrichtung des Partnerteams besitzt eine Erhöhung oben, Vertiefung unten und besitzt ebenfalls fünf Permanentmagnete. Treffen sich nun die beiden Roboter in der Luft gleiten die Erhöhungen in die Vertiefungen und die Roboter werden durch die Magnete aneinander gekoppelt. Durch die Aktivierung des eingebauten Tasters wird dann ein Erfolgreiches koppeln signalisiert.

Wickelspule:  Die Motoren werden wie ein Reifen auf einem Felgen in die Wickelspulen geführt und befestigt. Diese Spulen sind so konstruiert, dass sie das Aufwickeln der Seile bestmöglich unterstützen. Die Spulen sind aus Aluminium gefertigt und können so auch höheren Belastungen standhalten.

Trompetenführung:  Die Trompetenführungen werden an der Oberseite des Roboters befestigt und dienen dazu, dass die Seile optimal in den Roboter hineinlaufen und anschliessend auf den Wickelspulen aufgewickelt werden. Der Vorteil dieser Führungen liegt in der runden Bauart, somit spielt es keine Rolle in welchem Winkel das Seil in den Roboter eintritt. Diese Führungen werden gleich wie die Wickelspulen aus Aluminium gefertigt.


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