"Helferlein"

Vorgehensweise

Bei diesem Projekt gibt es zwei Aufträge: Zum einen das Holen und Übergeben der Bausteine, zum anderen das Zusammensetzen der Steine und das Abstellen des Turmes. Unser Roboter ist für den Aufbau zuständig. Das folgende Zustandsdiagramm beschreibt vereinfacht den Ablauf unseres Roboters:

Datenblätter

  • Spezifikationen
  • Greifsystem
  • Hubsystem
  • Aktoren
  • Sensoren
Abmessungen160x160x160 mm
Geschwindigkeit vmax1 m/s
KommunikationWLan
MaterialAluminium, 3D-Druck, Stahlblech, Acrylglas
Nennkapazität1300 mAh
Laufzeit20 Minuten

Der Greifer besteht komplett aus 3D-Druckteilen. Er baut den kompletten Turm auf der Montageplatte auf. Die Greifarme (rot) bewegen sich seitlich 5mm ein- und auswärts, angetrieben durch einen eingebauten Servomotor (blau). Zwei Backen (schwarz) an den Greifarmen, die mittels je zwei Langlöchern mit je einer Schraube verschraubt werden, dienen zur Feinjustierung des kompletten Greifers. Das Hoch- und Runterbewegen für den Turmaufbau erfolgt über das Hubsystem.

Das Hubsystem besteht aus zwei Führungsstangen (1) aus Messing, einer Zahnstange (2) aus Kunststoff und einer Haltekonsole (3). Das gesamte Hubsystem ist justierbar fixiert durch eine Konstruktion aus drei Blechen (4), welche am Gerüst angeschraubt sind. Die Haltekonsole erfüllt mehrere Aufgaben gleichzeitig für den Greifer: Befestigung und Justierung, eine Gleitführung sowie das Hoch- und Runterbewegen, begrenzt durch einen Endschalter. Der Antrieb in axialer Richtung wird über die Zahnstange, welche durch einen DC-Getriebemotor von FAULHABER (5) angetrieben wird, ermöglicht.

Für die Fortbewegung und das Hubsystem des Roboters werden insgesamt drei 12V DC-Motoren eingesetzt. Die Motoren werden über den Motorentreiber DRV8841 gesteuert. Beim Hubsystem wird ein Endschalter für die untere Positionserfassung der Zahnstange benutzt. Zusätzlich werden zwei Servomotoren für die Ansteuerung der Grundplatte und des Greifers verwendet. Diese Motoren werden direkt an den MPC555 Microcontroller angeschlossen.

Es wurden zwei Typen von Sensoren verwendet: ToF-Sensoren und IR-Sensoren. Für die Erkennung, ob ein Baustein auf der Grundplatte liegt, wurde ein IR-Sensor eingesetzt. Da der Roboter nur vor- und rückwärtsfahren muss, sind ein TOF-Sensor und ein Endschalter für die Orientierung des Roboters verantwortlich. Der TOF-Sensor misst die Distanz bis zum Leuchtturmmodul und der Endschalter wird als Endanschlag für die genaue Positionsermittelung eingesetzt. 

Entwicklungsverlauf