Mir gefiel die Idee, auf meiner Mecanum Wheel Plattform einen Arm zur Verfügung zu haben - ähnlich dem Kuka youBot. Es zeigte sich, dass mit den Antriebsmodulen, die ich für meine Mecanum Wheel Plattform gebaut habe, auch eine versuchsweise sehr simpel umgesetzte Positionsregelung auf Anhieb recht gut funktionierte. Weil ich außerdem noch einige Exemplare der Platine für die Module übrig habe, lag nahe, die Module als Stellmotoren für einen robotischen Arm zu verwenden. Der Arm ist aktuell mit fünf Achsen geplant. Die ersten drei Achsen wurden auf Grundlage der Antriebsmodule aufgebaut. In diesem Artikel beschreibe ich den Fortgang des Projektes.

Die Geschwindigkeitsregelung der Antriebe läuft zwar noch nicht perfekt, aber doch gut genug, um schon einmal eine erste Testfahrt mit der Plattform zu unternehmen. Bei Zeiten wird es einen zentralen Master geben, der die Antriebe als Slaves kontrolliert. Die Platine dafür ist in Auftrag gegeben und aus China auf dem Weg zu mir. Einstweilen habe ich einfach eines der Antriebsmodule als Master verwendet, der mit den anderen Antrieben per I2C redet. Das funktioniert so weit ganz gut. Die inverse Kinematik steht auch, die rechnet der Master. Für den ersten Test wird jede Fahrt der Plattform in eine Richtung durch eine gleiche Fahrt in Gegenrichtung kompensiert. Wenn man ein paar von diesen Bewegungen aneinanderhängt und dann Start- und Endpunkt vergleicht, bekommt man einen qualitativen Eindruck von der Spurtreue des Vehikels. Am Ende des Artikels zu der Plattform ist ein Video der Probefahrt eingebettet.

Ich besitze eine Rotwerk EDM 300 DR Drehbank. Das ist eine ziemlich alte Gurke, die ich vor langer Zeit gebraucht bekommen habe, und deren Elektronik schon mehrfach defekt war. Vor kurzem hat die Steuerung ein weiteres Mal den Geist aufgegeben, spontan ist die interne Sicherung durchgeknallt (im wahrsten Sinne des Wortes), vielleicht ist noch mehr kaputt gegangen. Statt mich ein weiteres Mal auf Fehlersuche zu begeben, habe ich mich diesesmal nach einem neuen Drehzahlsteller umgesehen. Die Maschine hat einen 230 V DC Motor, Drehzahlsteller für 230 V Gleichspannung findet man allerdings nicht so oft. Ich bin dann aber doch auf AliExpress fündig geworden. In diesem kleinen Artikel gibt's ein paar Bilder von dem Austausch des Drehzahlstellers.

Mittlerweile ist die Elektronik für die Antriebseinheiten meiner Mecanum-Wheel-Plattform in ihren Grundzügen fertig. Jeder Getriebemotor bekommt eine Platine mit eigenem AVR m168. Die AVRs werden als I2C Slaves von dem übergeordneten Master-Controller angesprochen. Ein magnetischer Drehencoder, ein AS5048A, misst die Stellung des Motorabtriebs. Als Motortreiber fungiert ein - eventuell etwas unterdimensionierter - DRV8801. Der AVR kann dann später auf dieser Grundlage eine Drehzahlregelung für das jeweilige Rad durchführen. Hier am Ende dieses Artikels beschreibe ich kurz den aktuellen Stand.

Ende des letzten Jahres habe ich durch Zufall ein Frequenzzählermodul auf ebay entdeckt, das mit ca. 12 € inclusive Versand aus China sehr günstig für seinen großen Messbereich bis immerhin 2.4 GHz war. Aus Neugier habe ich mir ein solches Modul mal bestellt. Ich stelle das Modul mit seinen Funktionen im Folgenden kurz vor, und zeige, wie ich es im Rahmen eines kleinen Wochenendprojektes in ein einfaches Aluminiumgehäuse eingebaut habe.

Weil die zu meiner CNC Portalfräsmaschine gehörigen Motorendstufen über einen Parallelport mit Step-/Dir-Signalen gesteuert werden, ist zur Verwendung der Software Mach3 ein 32 Bit Windows Rechner erforderlich - zumindest wenn man den Controller direkt an einem PC betreiben will. Um die CNC Maschine dennoch an einem 64 Bit Windows Rechner verwenden zu können, habe ich jetzt mal testweise das Grbl-System verwendet. Bei Grbl handelt es sich um einen auf einem 8 Bit AVR - typischerweise einem kleinen Arduino-Board - ausgeführten G-Code Interpreter. Der G-Code wird von einem beliebigen PC über einen virtuellen COM-Port kontinuierlich zu Grbl gestreamt und dort mit präzisem Timing in entsprechende Step-/Dir-Signale für die Motorendstufen für maximal drei Achsen umgesetzt. In Verbindung mit dem Grbl-Frontend SerialComCNC kann ich meine Fräse somit nun an jedem beliebigen Windows Rechner betreiben. Meine ersten - sehr postiven - Erfahrungen mit diesem System schildere ich hier in dem Artikel zur CNC3040.

Um die mögliche Temperaturabhängigkeit des Driftens meiner Waage untersuchen zu können, benötigte ich kürzlich ein Thermometer, dessen Daten sich auf einem PC mitloggen lassen. In der Uni haben wir im Labor ein einfaches digitales Voltcraft Thermometer rumliegen, das über eine Ausgabeschnittstelle verfügt, allerdings fehlt uns das zugehörige Datenkabel. Wie sich schnell rausfinden ließ, ist das Interface ein gewöhnlicher UART mit 5V Pegeln, die sich z. B. mit einem MAX232 leicht in RS232-Pegel umsetzen lassen. Dieser kleine Artikel zeigt, wie man das Thermometer an einen PC anschließen und mit ein wenig MATLAB Code auslesen kann. Das Ganze ist nur eine auf-die-Schnelle Lösung, vielleicht ist sie ja mal jemandem nützlich.

Aus Interesse habe ich vor einiger Zeit begonnen mich ein wenig mit Dehnungsmesstreifen (DMS) und Wägezellen zu beschäftigen. Als ich mir in diesem Rahmen verschiedene Möglichkeiten der elektronischen Auswertung angesehen habe, bin ich auf den HX711 von Avia Semiconductor gestoßen. Dieses IC enthält im Wesentlichen alles, was zum Verstärken und Digitalisieren der Messbrücke einer Wägezelle nötig ist. Um ein wenig praktische Erfahrung mit Wägezellen zu sammeln, habe ich eine kleine Laborwaage auf dieser Basis aufgebaut. Obwohl von vornherein klar war, dass eine Auflösung im Milligrammbereich mit den gegebenen Mitteln kaum realisierbar sein würde, wollte ich probieren, wie weit ich zumindest in diese Richtung vorstoßen kann. Weder das Projekt, noch der Artikel darüber sind abgeschlossen, trotzdem habe ich hier schon mal begonnen das Projekt zu dokumentieren.

An zweien meiner Roboter habe ich bisher omnidierktionale Antriebe verwendet. Bei den Allseitenrädern, die bei diesen beiden Robotern zum Einsatz kommen, sind die passiven Rollen senkrecht zur angetriebenen Drehachse der Räder orientiert. Es gibt noch einen weiteren Typ eines Allseitenrades, der eine andere Struktur hat: das Mecanum Rad. In diesem Falle sind die passiven Rollen in einem Winkel von 45° zur angetriebenen Drehachse orientiert. Diese Konstruktion erlaubt es, dass die Räder im Rechteck - also wie bei einem gewöhnlichen Auto - angeordnet werden können, und dabei trotzdem die Omnidirektionalität des Antriebes erhalten bleibt. Genau das ist beim erstgenannten Radtyp nicht der Fall. Vor kurzem bin ich auf die Mecanum Räder des chinesischen Herstellers nexusrobot aufmerksam geworden. Ich habe mir dort einen Satz 100 mm Räder bestellt und begonnen, auf dieser Grundlage eine mobile omnidirektionale Roboterbasis aufzubauen. Bisher ist nur das Chassis mit den vier einzelnd motorisierten Mecanum Wheels fertig gestellt.

Ich habe mir kürzlich eine relativ billige chinesische CNC Portalfräse über eBay bestellt. Maschinen dieser Art gibt es in unterschiedlichen Größen und Varianten, ich habe mir eine mit einem Verfahrweg von 300 x 400 mm ausgesucht. Zur Fräse gehört ein einfacher Spindelmotor und eine ebenfalls recht einfache Schrittmotorsteuerung, die Schritt- und Richtungsinformationen über einen PC Druckerport erhält. Man kann die Maschine also z. B. mit Mach3 über einen WinXP Rechner betreiben. Ich hatte erhebliche Probleme mit der Fräse, die ich, soweit möglich, nach und nach behoben habe. Mittlerweile läuft sie, wenn auch noch nicht wirklich befriedigend. Die Eigenschaften, Probleme und Reparaturen der Maschine erläutere ich in diesem Artikel. Die ersten Fräsversuche sind dort auch dokumentiert. Kleines Update: ich habe ein Axiallager für die z-Achse nachgerüstet.

Das Ablesesystem für die digitalen Anbaumessschieber an unserer Fräsmaschine funktioniert nicht zuverlässig. Deswegen habe ich mich daran gemacht, als kleines Nebenprojekt eine eigene Positionsanzeige zu entwickeln. Dazu habe ich das serielle Signal, das von den Messschiebern ausgegeben wird, analysiert, um es mit einem Mikrocontroller selbst dekodieren zu können. Eine kleine auf einem AVR basierende Elektronik liest die Signale von drei Messschiebern aus und stellt die Positionswerte gut lesbar auf einem Grafik-LCD dar. Das Projekt ist noch nicht abgeschlossen, bisher steht nur der Testaufbau. Dieser Artikel beschreibt das aktuelle Stadium des Projektes.