MATLAB powered NXT omniwheel robot

Kurz vor Weihnachten beendeten wir unser Erstsemsterprojekt „MATLAB meets LEGO Mindstorms“ an der RWTH Aachen.

Während dieser Pflichtveranstaltung sollten wir die Lerninhalte der Vorlesung „Mathematische Methoden der Elektrotechnik“ durch Steuerung von LEGO Mindstorms NXT Robotern unter MATLAB vertiefen. Das Projekt ist eine Pflichtveranstaltung im 1. Semester meines Studienganges (Elektrotechnik, Informationstechnik und Technische Informatik) und wird durch alle Lehrstühle unserer Fakultät als 10-tägige Blockveranstaltung vor Weihnachten durchgeführt.

Ich wurde dem Institut für vernetzte System (MOBNETS) zugeteilt. Etwas verwundert war ich dann am ersten Tag, als wir auf Englisch begrüßt wurden. Aber naja, später werden wir vermutlich sowieso dazu gezwungen werden.

Während der ersten Woche lernten wir die eigens für das Projekt entwickelte „RWTH Mindstorms NXT-Toolbox“ kennen und haben an einigen vorgegebenen Versuchen gearbeitet.

In der zweiten Hälfte des Projektes durften wir dann in einem Wahlversuch selber kreativ werden und einen eigenen Roboter konstruieren.

Meine beiden Kollegen und ich haben uns für einen Roboter mit omnidirektionalem Antrieb entschieden. Das Prinzip dieses etwas außergewöhnlichen Antriebes wird das folgende Video deutlich.

Die Konstruktion der „Omniwheels“ war komplizierter als Anfangs angenommen. Dafür sind wir glücklicherweise recht schnell auf den nötigen Zusammenhang zwischen Fahrtrichtung und den drei Motorgeschwindigkeiten gekommen.

Als Projektabschluss mussten alle Gruppen ihren Roboter präsentieren. Unsere Präsentationsfolien gibts hier.

Features

  • Omniwheel-Antrieb
    • Bewegungsfreiheit in 360°
    • Drehen auf der Stelle
  • intuitive Fernsteuerung über zweiten NXT-Brick
    • durch Neigung des Controllers (Beschleunigungssensoren)
    • Schalter zur Steuerung des Programmablaufs
  • Signal-Hupe
  • akustischer Abstandswarner

Bilder

TetraBot, selfmade Omniwheels

Der TetraBot soll sich effektiv und schnell bewegen können. Das gelingt ihm am besten durch einen Omnidirektionalen Antrieb. Dieser basiert auf speziellen Rädern, den “Omniwheels“, die ich euch hier vorstellen werde. Die dafür nötigen Servos habe ich in einem anderen Beitrag bereits gemoddet.

Raul Rojas and Alexander Gloye Förster verfassten auch eine wissenschaftliche Arbeit zum omnidirektionalen Antrieb.

Kommerzielle Omniwheels gibt es hier: www.omniwheel.com. Preislich liegen sie aber nicht in meinem Bereich und sind wegen der hohen Portokosten auch gleich ausgeschieden…

Also hab ich mich selber ans Werk gemacht. Preislich bin ich mit meiner Variante bei ca 10 € für alle vier Räder gelandet.

Bauanleitung

Material

  • Holzperlen mit Loch
  • Schrumpfschlauch mit dem Durchmesser der Holzperlen
  • dicker isolierter Draht mit dem Durchmesser des Innendurchmessers der Perlen
  • dünnen Draht für die Speichen
  • Lochrasterplatinen für die Radnarben
  • Muttern und Abstandshalter

Werkzeug

  • Schere
  • Kerze
  • feine Zange
  • Seitenschneider
  • Dremel
  • Bohrmaschine

Los gehts

  1. p1020509Wir beginnen mit dem Schrumpfschlauch. Dieser wird kleine Stücke geschnitten, die etwas solang wie der Durchmesser der Holzperlen lang sind.
  2. p1020517p1020520Der Schrumpfschlauch wird über die Holzperlen gezogen und mit einer Kerze erhitzt.
  3. p1020527Wir fädeln die Perlen auf ein entsprechend langes Stück des dicken Drahtes. Dies wird unsere Felge.
  4. Durch das Herausziehen des Metalldrahtes aus der Isolierung können wir die Felge schließen.
  5. p1020521Mit dem dünnen Draht werden je nach Perlenanzahl die Speichen gespannt.
  6. RadnarbenAus der Lochrasterplatine werden mithilfe des Dremels zwei kleine runde Radnaben geschnitten, die mit entsprechenden Löchern für die Achse und die Speichen versehen werden.
  7. fertiges RadSpeichen auftrennen und durch Anwinkeln der Enden in die Radnarbe einhängen.
  8. Die beiden Platten der Radnarbe mit den Abstandshaltern auseinander drücken. Dadurch entsteht die nötige Spannung des Rades.
  9. Fertig 😉

Ich gebe diese Anleitung ist sehr kurz gehalten. Sollten noch Fragen aufkommen, würde ich mich über ein paar Kommentare sehr freuen…