Raspi Ball-Droide (Omniwheel Drive)

  • Hallo,

    ich möche eine art Ball-Droiden wie den BB-8 aus den kommenden
    Starwars Film realisieren und habe dazu einen tollkühnen Plan.

    Der Basis Ball soll von zwei PI 2 gesteuert/kontrolliert,
    das ganze Basiert auf einem 3 Rädrigen Omniwheel Drive innerhalb der
    Kugel

    http://de.wikipedia.org/wiki/Allseitenrad
    http://de.wikipedia.org/wiki/Omnidirektionaler_Antrieb

    Der untere Pi sollte ein Kompass Modul und eine 3 Motoren Steuerung bekommen
    via der GPIO Schnittstelle (so mein gedanke)

    Die Ansteuerungsformel wäre für die einzelnen Motoren: (Basieren auf -1 bis +1)

    Motor-Stärke[nr] = sinus ( (Fahrwinkel+Omni_Wheel_Winkel[nr]-Kompass_winkel) * PI /180)

    Der obere Pi (Im Kopf Dome, das Gehirn) sollte Via Funk mit dem unteren Pi verbunden sein
    und mit Audio/Visuellen gadgets ausgestattet sein und dem Ball PI befehle geben.

    Der Dome ist via starken Magnet permanent mit dem Ball verbunden,
    eine Kopfsteuerung (Drehung,leichte neigung) wäre dann später auch möglich, beide Pi's verfügen über eigene Akku Stromversorgung.

    Das ganze sollte nicht allzu riesig werden... der Balldurchmesser sollte bei 60cm sein.

    Das ganze ist natürlich ein sehr sehr komplexes Projekt und bevor ich anfange
    wild umherzuschrauben,will ich das ganze lieber anständig Planen.:denker:

    Die Stärke der benötigten Motoren ist noch eine unbekannte, da mit das Gewicht noch nciht ganz klar ist. :huh::huh:

    Ich weis das es für PI Motorensteuerungen gibt, allerdings muss da nen zusätzlicher Akku ran, die USB versorgung würde das nicht schaffen, der Akku würde auch als Gewicht fungieren um das Fahrzeug innerhalb der Kugel am Boden zu halten.


    --> Die Motoren/Omniwheel Drive ist das Herz des Projektes... hat von Euch jemand erfahrung mit Motorensteuerungen via PI ? :danke_ATDE:

    Viele Grüße Sven

  • Eventuell wären auch Mecanum-Räder interessant. http://de.wikipedia.org/wiki/Mecanum-Rad
    Hier mal ein You Tube Videos mit ein paar Demonstrationen.

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    Tutorial:

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    Misteeq

    Einmal editiert, zuletzt von Misteeq (8. Mai 2015 um 13:42)

  • #Misteeq: Vielen Dank dür die Idee, das Mecanum Rad war mir bereits aufgefallen und wird auch viel in der Robotik verwendet,
    ich bin mir aber nicht sicher ob diese Rad-Form für ein Fahrzeug innerhalb einer Kugel genauso
    geeignet ist. Die Omniwheel's haben ja im Prinzip schon die perfekte Form.

    #morob65: Ich gehe davon aus, das es eine 'fertige' kombination des MC nicht gibt und das gebaut werden muss,
    alles auf einer Platine klingt auf jedenfall logisch und sehr sinnvoll, evtl wäre ja dann eine vollständig autonome ausrichtung
    des Fahrwerks anhand des Kompass möglich

  • Das Fahrzeug hat seinen Schwerpunkt unten und hat eine vertikale Achse direkt nach oben (sowie seitlich laufende Ringe zur stabilisation) ,
    am oberen Teil (fast die Kugel berührend) sind zwei starke Magneten (leicht versetzt),

    Der Kopf(Dome) wiederum hat ebenfalls zwei starken Gegen-Magneten..und die sind später leicht beweglich, so kann der Kopf drehen als auch etwas schwenken
    (ähnlich dem BB8 Video). Der schwebende Kopf hat ebenfalls Räder die eine leichtgängige 360Grad bewegung ermöglichen.

    Beim Vorwärtslauf schwenkt auch der Kopf leicht nach vorne (ebenfalls wie im Video)


    Wie auch beim Flugzeugmodellbau ist alles eine Frage der Gewichtsbalance

    Einmal editiert, zuletzt von SvenS (10. Mai 2015 um 12:33)

  • Fotos gibt es auf jedenfall, sobald ich anfange das ganze zu bauen.
    Die Kugel und den Dome baue ich zuerst aus Styropor , die ich in Acrylfarbe versiegel,
    das ist Kostengünstig und auf Glatten Boden perfekt , die Outdoor Variante müsste
    dann aus Plexiglas sein (das wäre dann aber später)


    :helpnew::helpnew: Ich bin allerdings kein "Elektroniker" und schaue grad nach der möglichkeit
    via der GPIO Schnittstelle 3 Motoren und einen Neigungssensor zu verbinden.

    Ich habe bereits 2WD Systeme gefunden(mit extra Batterie unterstützung), weis allerdings nicht,ob ich zwei davon aneinander hängen kann (Ich hab bisher keine mit mehr als 2 Motoren entdeckt/gegoogelt/geamazont)
    und ich bin mir auch nicht immer sicher obs an Pi oder Pi2 passt .

    Kann mir jemand sagen ob das an einem PI2 geht (3Motoren und einen Neigungs/Kompass-sensor) und evtl was ich dafür bräuchte bzw kaufen müsste an Bauteilen. Das ganze will ich ja dann per Phyton zum leben erwecken.

    :danke_ATDE:

  • Danke für die Fotos!
    Zur Motoransteuerung: mit dem L293D kannst du zwei dc Motoren ansteuern.
    Neigungssensormodule sollte es für den Raspi schon geben.
    Sonst könntest du dir solche für den Arduino anschauen.

    22,6% aller Statistiken sind nur ausgedacht. :geek:

  • Kann ich an einem Pi 2 auch zwei der L293D gleichzeitig ansteuern (motor 1-4), und wäre dann auch noch gleichzeitig der Betrieb des Neigungssensors (hab bei Conrad einen entdeckt) möglich von den Anschlüssen?

    Einmal editiert, zuletzt von SvenS (16. Mai 2015 um 12:32)

  • Ich glaube, nicht...:blush:
    Dafür brauchst du mindestens 9 frei belegbare GPIO.
    Aber es gibt ja noch GPIO Extender. :s Heißt das so?
    Ach so, google doch mal nach "Arduino nano".
    Vllt. hilft dir das weiter.
    Den kann man nämlich per USB mit dem Pi verbinden.
    Für den Nano gibt's auch ziemlich kleine Gyrosensoren.
    Ausserdem kommst du damit näher an Echtzeit ran, wie hier schon einer sagte.
    Damit könntest du z.B. eine Notfall-ISR realisieren.

    22,6% aller Statistiken sind nur ausgedacht. :geek:

    Einmal editiert, zuletzt von Himbeerschlange (19. Mai 2015 um 16:52)

  • #morob65: Ich gehe davon aus, das es eine 'fertige' kombination des MC nicht gibt und das gebaut werden muss,
    alles auf einer Platine klingt auf jedenfall logisch und sehr sinnvoll, evtl wäre ja dann eine vollständig autonome ausrichtung
    des Fahrwerks anhand des Kompass möglich

    Was morob65 damit meinte ist dass du den Sensor und Motorsteuerung an zum Beispiel einen Arduino anschließen solltest - dem ich auch zustimmen würde. Dafür würde ja schon ein NANO oder MICRO reichen, den du dann auch via USB an den PI anschließen und via Serial die jeweiligen Daten abfragen kannst.
    Am besten wär's aber wenn du gleich mehrere Arduino's verwendest da du ja auch mehr als nur einen Sensor brauchen wirst und dir somit auch Expander für den PI sparen kannst. Der PI wäre dann nur noch zum Kontrollieren, Steuern, Überwachen und ggf Töne abspielen da :fies:

    Ein Kompass reicht aber nicht, du brauchst mindestens 2 Sensoren:
    * Gyroscope --> Lageregelung (Neigung etc)
    * Magnetometer --> Kompass (Orientierung)

    Aber am besten fährst du wenn auch noch ein weiterer Sensor dazu kommt:
    * Accelerometer --> Beschleunigung

    Also käme dieser, sehr gut dokumentierte, in Frage: LSM9DS0

    Guck dir dazu auch mal das an:

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    (Der baut das Teil auch nach, also lohnt sich auf jeden Fall alle 3 Parts anzugucken)

    Anstatt Arduino und extra Sensor könntest du aber auch ein sehr geilen Freescale verwenden: http://www.freescale.com/webapp/sps/sit…code=FRDM-KL25Z
    Dessen onboard Accelerometer kalibriert sich automatisch und hat wie bei anderen microControllern auch noch weitere Analoge und Digitale GPIO's. (der PI hat nur Digitale)
    Das Teil flasht sich auch selbst usw. Taucht als Laufwerk auf und wenn man die Firmware drauf schiebt flasht er sich... Ist echt super easy.

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