Roboterlampe V2

    Roboterlampe V2

    Salu zusammen

    Lange ist’s her seit ich das letzte Mal hier im Forum war. Ich habe immer mal wieder reingeschaut und Eure Beiträge mit grossem Interesse gelesen. Da ich jedoch diverse andere Projekte welche nichts mit LED zu tun hatten gemacht habe, war der Platz halt nicht gegeben sie hier vorzustellen. Dies soll sich nun jedoch ändern. Ich bin wieder einmal an einem LED Projekt dran.

    Vorgeschichte
    Die erste Version des Projekts habe ich hier bereits einmal vorgestellt.

    Autonome Roboterlampe

    Wie man dem Beitrag entnehmen kann waren äussere Umstände dafür verantwortlich dass ich das Projekt erstmal auf Eis legen musste. Lange stand der Roboter nur in meiner Vitrine und verstaubte. In einem Anflug von Langeweile habe ich mich vor ca. 1/2 Jahr wieder an das Projekt gesetzt. Ich musste jedoch feststellen, dass das Konzept so nicht umsetzbar war und schlicht meinen Anforderungen nicht genügte. Lange Rede kurzer Sinn, ich habe das alte Projekt als Studie genommen und mit den bereits gesammelten Erfahrungen einen Neuanfang gewagt.

    Um was geht es eigentlich?
    Ich wollte schon lange eine Lampe bauen welche sich bewegt und mir immer dort Licht gibt wo ich gerade bin. Dass das Projekt nicht gerade viel Sinn ergibt und einen enormen Arbeitsaufwand generieren würde, war ich mir von Anfang an bewusst. In meiner Wohnung habe ich einen langen Flur (ca. 7-8m) in welchem die Roboterlampe installiert werden soll. Sie soll, wie der erste Prototyp auf einem Schienensystem an der Decke hängen und sich auf diesen selbstständig bewegen.
    Aber nun genug mit Einleitung, Ihr wollt ja sicher Bilder sehen ;o) Bitte entschuldigt die miserable Qualität. Diese Fotos entstanden während des Arbeitens und ich hatte lediglich ein Mobiltelefon zur Hand.

    Konzept Sensoren (Client)
    Das Hauptproblem an diesem Projekt ist die Detektion der Personen im Raum. Ich habe diverse Ansätze ausprobiert und bin schlussendlich bei einem System gelandet welches sich aus zwei Microsoft Kinect Kameras zusammensetzt (eine an jedem Ende des Flurs). Die 3D Kameras vermessen den Raum und sind in der Lage mit ein bisschen Software, Personen und Bewegungen zu erfassen. Die ganze Auswertung und Erfassung geschieht auf einem Linux System (BananaPi M2). Anschliessend werden die Daten über WLAN an die Roboterlampe übertragen welche als WLAN Access Point fungiert.



    Da die Sensoren sichtbar sein werden habe ich mich dazu entschlossen ein Gehäuse zu designen und auf dem 3D Drucker zu fertigen. Die Kinect’s wurden zerlegt und wie das Gehäuse weiss lackiert.









    Konzept Roboter
    Der Roboter welcher schlussendlich an der Decke herumfahren soll besteht aus einigen Hard- und Softwareteilen sowie jeder Menge Mechanik.

    Hardware:
    - Raspberry Pi 3 für den Access Point, die Datenübertragung von und zu den Kinect Clients
    - Arduino Mega für die Auswertung der Sensoren welche sich auf dem Roboter befinden sowie den Real Time Teil (Motorregler…)
    - Zwei Ultraschallsensoren damit der Roboter beim Starten eine Absolutposition hat.
    - Ein Encoder welcher zur Motorregelung benutzt wird
    - Ein Motor Driver für die Ansteuerung des DC-Motors

    Software:
    - Raspberry Pi 3 mit Raspbian als Betriebssystem
    - Diverse Python Skripts zur Kommunikation mit den Clients
    - Access Point Funktionalität
    - Serielle Kommunikation zwischen Raspberry Pi (Kommunikation) und Arduino Mega (Real Time Teil)
    - Diverser Code auf dem Arduino um alle Sensoren auszuwerten und den Motor anzusteuern. Ebenso ist die eigentliche Applikation hier verankert

    Nun galt es all diese Hardware in einem Roboterchassis unterzubringen. Das Chassis habe ich ebenfalls in einem CAD Programm (FreeCAD) entworfen und danach auf dem 3D Drucker hergestellt.







    Gegen dieses Spielzeug ist jedes andere Spielzeug, Spielzeug --> reflectionracing.ch/

    Projekte:
    8x8x8 LED-Cube
    Stehlampe Design by reflectionRacing
    Nachttischlampe Design by reflectionRacing












    Die Stossdämpfer sind dazu gedacht um das Moment welches die Lampe beim Beschleunigen respektive Bremsen auf das Chassis überträgt abzuschwächen. Die Dämpfer sind in der Vorspannung einstellbar und können so den Gegebenheiten angepasst werden.
    Da ich einmal bei einer Firma arbeitete welche elektrische Türen herstellt, war die Frage nach den Schienen und Rädern schnell beantwortet. Ich habe mich hier im Ersatzteilsortiment besagter Firma bedient. Normalerweise hängen an diesen Rollen die Türflügel einer elektrischen Schiebetüre. Damit die Räder auf dem Laufprofil beim Beschleunigen / Bremsen nicht rutschen wurde ein alter Fahrradschlauch zweckentfremdet.
    Jegliche Wellen wurden mehrfach Kugelgelagert. Hier wurde ich im Modellbauhandel fündig. Die Zahnräder stammen ebenfalls aus dem Modellbau. Der Motor ist ein Planetengetriebemotor mit ca. 450rpm.

    Konzept Stromversorgung
    Die Energieübertragung erfolgt mittels Kohlebürsten welche auf ein Kupferprofil, welches sich auf der Innenseite der Laufschiene befindet, drücken. Es werden jeweils zwei bis drei Kohlebürsten pro Seite montiert. Diese Redundanz ist nötig, da nicht sichergestellt werden kann, dass die Kohlebürste immer in Kontakt mit der Stromschiene sind. Kurzzeitige Unterbrüche durch Verunreinigungen oder Unebenheiten sind nicht auszuschliessen. Die Kohlebürsten pro Seite werden jeweils zusammengefasst und auf eine Kupferschiene geleitet, welche sich auf dem Schlitten befindet. Diese Schienen sind untereinander sowie gegenüber dem Schlitten, isoliert ausgeführt. Jegliche Energie die der Schlitten und die Lampe benötigen, wird von diesen Schienen abgegriffen.

    Stand des Projekts
    Der momentane Stand des Projekts ist, dass die beiden Kinect-Clients fertiggestellt sind und ich zurzeit das Roboterchassis am fertig machen bin. Dies sollte ich in den nächsten ein bis zwei Wochen schaffen wenn alles so läuft wie ich mir das vorstelle (also werden es wohl eher 2-3 Monate ;o))

    Wenn dies erledigt ist muss ich wohl oder übel die Laufschienen an die Decke zimmern um eine reale Teststrecke aufbauen zu können. Das Ganze wurde zwar vorgängig auf dem Arbeitstisch alles getestet, konfiguriert, programmiert, aber um weiter zu kommen ist es zwingend nötig eine reale Umgebung zu schaffen.

    Ich hoffe der kleine Einblick in mein neues Projekt hat Euch gefallen. Ich werde versuchen immer mal wieder den neuen Zwischenstand hier zu zeigen. Bitte nehmt es mir nicht übel wenn ich nicht direkt auf Fragen antworten kann, ich bin beruflich ziemlich eingespannt und es kann manchmal ein bisschen dauern bis ich Zeit finde mich zu melden.

    Wenn es denn zur eigentlichen Lampe, welche unten am Roboter hängen wird, kommt, werde ich sicher den einen oder anderen Rat von Euch brauchen. Ich bin schon zu lange aus der Materie LED raus und es hat sich in den letzten Jahren ja sehr viel auf diesem Gebiet getan.

    Grüsse reflection
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