NIBO burger – Robot Kit Bauanleitung & Funktionshandbuch Version 2015/09/09
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Sicherheitshinweise Für den Zusammenbau und den Betrieb des Roboters beachten Sie bitte folgende Sicherheitshinweise: • • • • • • • Der Roboterbausatz NIBO burger ist ausschließlich für lernende, lehrende und experimentelle Zwecke gedacht. Beim Einsatz für andere Aufgaben wird jegliche Haftung ausgeschlossen und der Einsatz besteht auf eigene Gefahr. An den Roboter dürfen keine Maschinen angeschlossen werden.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Überblick................................................................................5 1.1 Funktionsumfang und Ausstattung.........................................................8 1.2 Antrieb....................................................................................................9 1.2.1 Odometrie.......................................................................................9 1.2.2 Motorbrücke.......
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 2.3.5.14 Jumper 2-polig.....................................................................50 2.3.5.15 Jumper 3-polig.....................................................................50 2.3.5.16 Taster...................................................................................50 2.3.5.17 Schalter................................................................................51 2.3.5.18 Elektrolytkondensatoren.......................................
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 1 Einleitung und Überblick Der Roboterbausatz NIBO burger ist ein frei programmierbarer autonomer Roboter mit 9 Sensoren, der selbständig auf seine Umwelt reagieren kann. NIBO burger hat einen Atmel ATmega16 als Hauptcontroller, verschiedene Sensoren zur Wahrnehmung seiner Umgebung und einen integrierten USBProgrammer, der zusätzlich als Ladegerät für die Akkus dient. Auf der oberen Etage ist ein Steckplatz für ARDUINO Shields integriert.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Farb-Sensor-Bricks: IR-Sensor-Bricks: Eine Bauanleitung mit vielen Abbildungen erklärt den Zusammenbau und die erforderlichen Lötarbeiten Schritt für Schritt. Insbesondere wurde bei der Entwicklung auf eine leicht ansteuerbare Sensorik und komfortable Programmierbarkeit geachtet, so dass Anfänger schnell einen motivierenden Einstieg in die Bereiche Robotik, Programmierung und Elektronik finden. http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Abgerundet wird das Ganze durch die NiboRoboLib, einer Open Source Bibliothek in der alle wichtigen Grundfunktionen fertig implementiert zur Verfügung stehen, und durch ein Programmier-Tutorial für die ersten Schritte. Nach dem Zusammenbau kann so direkt mit der eigenen Programmierung losgelegt werden. Durch eine großzügige Verteilung der elektronischen Bauteile auf der Platine lässt sich der Roboter einfach löten. http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 1.1 09.09.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Applikationen: • Verfolgung einer Linie • Geregelte Geradeausfahrt • Berührungslose Rundum-Erkennung von Hindernissen • Autonomes Verhalten • Unterscheidung von verschiedenen Bodenbelägen • Farberkennung • Barcode Erkennung • Wandverfolgung Features: • Hauptprozessor mit 16 kByte Flash-Speicher • Programmierbar in C, C++ und Java (GNU gcc und nanoVM) 1.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 1.2.2 09.09.2015 Motorbrücke Die Motorbrücke wird zur Stromverstärkung der Mikrocontrollersignale benötigt. Der Motor bekommt vom Vierquadrantensteller eine von drei möglichen Signalkombinationen: Plus/Minus (vorwärts), Minus/Plus (rückwärts), Plus/Plus (kurzgeschlossen). Der kurzgeschlossene Betrieb (Freilauf) dient zur besseren Energieausnutzung bei der PWM-Ansteuerung, da der Strom dabei nicht gegen die Versorgungsspannung fließen muss.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 besteht dabei aus einem IR-Phototransistor und einer IR-LED. Somit kann der Reflexionsfaktor gemessen und ausgewertet werden. Zur Vermeidung von Streulichteinflüssen empfiehlt es sich, ein Modulationsverfahren anzuwenden. Dieses Verfahren ist in der NiboRoboLib implementiert. Durch das Sensor System mit 10 Sensor Slots können die Sensor Bricks am Roboter variabel eingesetzt werden.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Diese können ebenso wie die IR-Sensor Bricks variabel in den 10 SensorSlots konfiguriert werden. Beispielsweise können die Farb-Sensoren auf der Rückseite eingesteckt werden, um so farbige Objekte / Flächen zu untersuchen: Zur Boden-Farb-Analyse können die Sensoren in die 3 Sensor Slots auf der Unterseite des Roboters gesteckt werden. Dieses Setup eignet sich auch sehr gut zum Folgen einer Linie. http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 1.4 09.09.2015 USB-Schnittstelle Der NIBO burger wird über eine USB-Schnittstelle mit einem Computer verbunden und programmiert. Zusätzlich können die Akkus über diese Schnittstelle geladen werden. 1.5 Schnittstellen / Erweiterungsports Der NIBO burger verfügt über 3 Erweiterungsports. Jeder dieser Ports hat fünf Anschlüsse: Plus, Minus und 3 Signalbits.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 X13 X11 X12 1.6 1.6.1 Sonstige Hardwarekomponenten Frei programmierbare Coding-LEDs Die zwei roten LEDs (LED 1 und LED 4) und die zwei blauen LEDs (LED 2 und LED 3) können von selbst erstellten Programmen frei angesteuert und verwendet werden. http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 1.6.2 09.09.2015 Funktions-LEDs Die kleinen weißen LEDs dienen zur Funktionsanzeige. Die Funktionen sind in folgender Tabelle aufgeführt: LED 5 Betriebsanzeige: leuchtet solange der NIBO burger eingeschaltet ist LED 6 Programmierung: leuchtet während des Programmiervorgangs LED 7 Ladeanzeige: leuchtet während des Ladevorgangs 1.6.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 2 Montage des Roboters Der folgende Abschnitt beschreibt den Zusammenbau des Roboters. Am besten lesen Sie das Kapitel erst komplett durch, bevor Sie mit dem Zusammenbau beginnen! 2.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.2 09.09.2015 Löten Zum Löten verwendet man am besten eine geregelte Lötstation mit mindestens 50 Watt und feiner Spitze. Hinweis: Das Wort „geregelt“ sollte auf jeden Fall im Beschreibungstext der Lötstation aufgeführt sein. Eine geregelte Lötstation bedeutet, dass diese „weiß“, welche Temperatur die Lötkolbenspitze genau hat, und so bei Bedarf sofort nachregeln kann.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Das Löten sollte in etwa so aussehen: Video „Löten in 30 Sekunden“ http://www.nicai.eu/soldering Falls der Lötvorgang nicht so funktioniert, wie im Video zu sehen ist, dann überprüft man am besten das eigene Lötequipment und/oder holt sich sachkundige Hilfe. Die Lötzeit sollte nur Sekunden (nicht Minuten!) betragen, da die meisten Bauteile empfindlich auf die hohe Temperatur reagieren.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Jetzt erhitzt man von der Unterseite der Platine mit der Lötkolbenspitze gleichzeitig das Lötpad und das Bauteilbeinchen: Dann hält man zusätzlich das Lötzinn an das Lötpad. Wenn alles heiß genug ist, schmilzt das Lötzinn und verbindet so das Beinchen mit dem Lötpad: Die fertige Lötstelle sollte in etwa so aussehen: Das Bauteilbeinchen muss fest fixiert am Lötpad sein.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3 09.09.2015 Bestückung der Platinen In diesem Abschnitt wird die Bestückung der Platinen mit den elektronischen Bauteilen beschrieben. Zunächst ein Überblick der Rohplatinen: Platine - Erste Etage: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Platine - Zweite Etage: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Platinen , , , und die Sensor Bricks: Die Platinen - (NICHT die Sensor Bricks!) müssen zunächst z.B. mittels einer Kombizange aus dem Rahmen heraus gebrochen und voneinander getrennt werden: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Um die einzelnen Platinen nicht mit der Kombizange zu beschädigen, kann man die mittlere Trennung vorsichtig auf einer ebenen Fläche ohne Zange machen: Tip: Wenn man die Sensor Bricks Platinen zunächst nicht vereinzelt, hat man es später beim Einlöten der Bauteile wesentlich leichter: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Die „Wings“ dienen zur Verzierung und zum Schutz der vorderen Sensoren und können durch einfaches Drehen aus Platine herausgelöst werden: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Insgesamt erhält man folgende Platinenteile: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.1 09.09.2015 Vorbereitende Arbeiten 2.3.1.1 Übersicht der optoelektronischen Bauelemente Da die optoelektronischen Bauelemente teilweise sehr ähnlich aussehen, sollten sie zunächst anhand der folgenden Übersicht sortiert werden: 3 x LED weiß (milchig, rund) 2 x LED blau groß (klar, abgeflacht) 2 x LED rot groß (klar, rund) 6 x IR-LEDs (lila, klar, kurze Beinchen) http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.1.2 09.09.2015 Vereinzeln der Steckleisten Dem Bausatz liegen zwei Sorten Steckleisten bei, aus denen vor dem Zusammenbau 5-polige Stecker hergestellt werden: Sorte A: Abgewinkelte Leisten: Sorte B: Gerade Leisten: Da alle Stecker 5-polig werden müssen, zählt man 5 Kontakte ab und bricht die Leiste dann z.B. mit den Daumennägeln an der richtigen Stelle: Tip: Um sich nicht zu verzählen, kann man vor dem Brechen eine 5-polige Buchse aufstecken. http://nibo.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Der Kunststoff lässt sich leicht brechen: Insgesamt benötigen wir: 7 abgewinkelte 5-polige Stecker und 8 gerade 5-polige Stecker http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.2 09.09.2015 Bestückung der Sensor Bricks Zunächst werden die Sensor Bricks mit jeweils zwei Widerständen und zwei optoelektronischen Bauteilen bestückt. Platinen Oberseiten (mit Aufdruck): Platinen Unterseiten (ohne Aufdruck): 2.3.2.1 Bestückung der Platinen Unterseiten In die Lötpads RA werden die kleinen Miniatur!!-Widerstände mit dem Wert 120 Ω (Farbcode: braun-rot-braun- (gold)) eingelötet: ACHTUNG: 120 Ω gibt es auch in groß!!! http://nibo.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 In die Lötpads RB werden die kleinen Miniatur!!-Widerstände mit dem Wert 2,2 kΩ (Farbcode: rot-rot-rot- (gold)) eingelötet: 2.3.2.2 Bestückung der Platinen Oberseiten Teil 1: IR-Sensor Bricks Jetzt werden zunächst die IR-Sensor Bricks von der Platinen-Oberseite bestückt: IR-Sensor Bricks In die oberen Lötpads (Kennzeichnung LED) werden vier IR-LEDs eingelötet.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 In die unteren Lötpads werden vier schwarzen Photo-Transistoren eingelötet. Dabei muss die Polarität beachtet werden: Das kurze Beinchen muss in das rechteckige Lötpad! Das Ergebnis sollte in etwa so aussehen: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Teil 2: Farb-Sensor Bricks Jetzt werden zunächst die Farb-Sensor Bricks von der Platinen-Oberseite bestückt: Farb-Sensor Bricks blau grün rot In die oberen Lötpads (Kennzeichnung LED) werden die blaue, die grüne und die rote LED eingelötet. Dabei muss die Polarität beachtet werden: Das kurze Beinchen muss in das rechteckige Lötpad! In die unteren Lötpads werden drei klare PhotoTransistoren eingelötet.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Das Ergebnis sollte in etwa so aussehen: Jetzt werden noch alle Sensor Bricks von der Unterseite mit den 5-poligen Steckern bestückt. http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Für optimale Sensorwerte empfiehlt es sich, alle Phototransistoren abschließend mit 3mm breiten Schrumpfschlauch-Stücken einzuschrumpfen: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Nun können die einzelnen Sensor Bricks aus dem Rahmen herausgetrennt werden: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.3 09.09.2015 Bestückung der Platinen und In diesem Kapitel werden die beiden Seitenteile des NIBO burger mit Bauteilen bestückt. Alle Bauteile werden auf den Platinen-Unterseiten bestückt: Zuerst werden vier 5-polige Buchsen mit den abgewinkelten Kontakten von der Platinen-Unterseite in die Lötstellen J1.B, J2.B, J3.B und J4.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 In die Lötpads R55 und R56 werden nun auf der Platinen-Unterseite Widerstände mit dem Wert 180 Ω (Farbcode: braun-grau-braun- (gold)) eingelötet. In die markierten Lötpads (siehe Fotos) wird jeweils eine IR-LED (lila) eingelötet. Dabei muss die Polarität beachtet werden: Das kurze Beinchen muss in das rechteckige Lötpad! Abschließend werden noch vier 5-polige Stecker (mit den geraden Kontakten) von der Platinen-Unterseite in die Lötstellen J1.A, J2.A, J3.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Damit die Seitenteile später optimal mit den anderen Platinen zusammengesteckt werden können, sollten die Stecker möglichst senkrecht auf der Platine eingelötet werden: Fertige Platinen-Unterseiten: Fertige Platinen-Oberseiten: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.4 09.09.2015 Bestückung der Platinen und Die Platinen und werden von der Unterseite und von der Oberseite bestückt. Wir beginnen mit der Platinen-Unterseite: In die Lötpads PT53 und PT54 wird jeweils ein schwarzer Photo-Transistor eingelötet. Dabei muss die Polarität beachtet werden: Das kurze Beinchen muss in das rechteckige Lötpad! PT53 und PT54 dienen zur Messung der Motordrehzahl.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Nun werden die Bauteile festgelötet: Das Ergebnis sollte in etwa so aussehen: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Nun werden die Platinen umgedreht! In die Lötpads R53 und R54 werden nun auf der Platinen-Oberseite Widerstände mit dem Wert 820 Ω (Farbcode: grau-rot-braun- (gold)) eingelötet. In die Lötpads C53 und C54 werden nun auf der Platinen-Oberseite Keramik-VielschichtKondensatoren mit dem Wert 10 nF (Aufdruck: 103) eingelötet. Es muss beim Einbau keine Polarität beachtet werden.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5 09.09.2015 Bestückung der Platinen und Nun werden die beiden Hauptplatinen bestückt: Hinweis: Die Reihenfolge der Bestückung richtet sich nach der Höhe der Bauteile, damit alle Lötstellen gut zugänglich sind. Die folgenden Unterabschnitte sind nach diesem Kriterium sortiert. 2.3.5.1 Widerstände Die Widerstände werden waagerecht auf den Platinen eingelötet. Eine Polarität gibt es dabei nicht zu beachten.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 180Ω 47kΩ 180Ω 68Ω 47kΩ 68Ω 4.7kΩ 180Ω 4.7kΩ 180Ω Folgende Übersichtsgrafiken erleichtert das Bestücken der Hauptplatinen mit den Widerständen: 3.3Ω 3.3Ω 3.3Ω 4.7kΩ 4.7kΩ 820Ω 4.7kΩ 120Ω 120Ω 4.7kΩ 4.7kΩ 4.7kΩ 120Ω 4.7kΩ 4.7kΩ 4.7kΩ 820Ω 820Ω 47kΩ http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 3.3Ω 4.7kΩ 4.7kΩ 820Ω 820Ω 820Ω 820Ω 820Ω 820Ω 820Ω 820Ω 120Ω 3.3Ω 47kΩ 120Ω 47kΩ http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.2 09.09.2015 Zener-/Schottky-Dioden Die Zener-Dioden D20 und D21 vom Typ BZX83V003.6 (bzw. 55C3V6) und die Schottky-Dioden D1, D22, D23 und D24 vom Typ BAT85 müssen vor der Bestückung wie die Widerstände zurecht gebogen werden. Typ Bauteil BZX83 V003.6 D20 D21 BAT85 D1 D22 D23 D24 Hierbei muss jedoch die Polarität beachtet werden!! Der weiße Strich bzw.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.4 09.09.2015 Keramik-Vielschicht-Kondensatoren Die Platinen werden mit insgesamt dreizehn Keramik-VielschichtKondensatoren bestückt. Dabei haben die Kondensatoren C2, C8, C9, C13 und C25 einen Wert von 10 nF (Aufdruck: 103). Die übrigen Kondensatoren C3, C6, C7, C10, C11, C20, C26 und C27 haben einen Wert von 100 nF (Aufdruck: 104). Es muss beim Einbau keine Polarität beachtet werden.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.7 09.09.2015 IC-Sockel Es werden insgesamt vier Typ Bauteil IC-Sockel eingelötet. Für 40-pol IC1 16-pol IC2 den Hauptcontroller 14-pol IC5 ATmega16 wird der 408-pol IC4 polige, für den ATtiny44 wird der 14-polige, für den Demultiplexer 74HC139 wird der 16-polige und für den Operationsverstärker LM358 wird der 8-polige Sockel auf der Platine eingelötet.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.9 09.09.2015 NPN-Bipolar-Transistoren Die fünf NPN-BipolarTransistoren T3, T4, T5, T6 und T9 sind vom Typ BC337 !!. Bei der Bestückung ist darauf zu achten, dass die abgeflachte Seite der Transistoren in die gleiche Orientierung zeigt, wie auf der Platine angegeben ist. Typ Bauteil BC337 T3 T4 T5 T6 T9 T9 ist auf Platine zu finden, T3 - T6 befinden sich auf Platine . 2.3.5.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.12 09.09.2015 Rote LEDs Die LEDs LED1 und LED4 haben auch zwei Beinchen, ein kurzes (Kathode) und ein langes (Anode). Sie werden auf Platine eingelötet: Typ Bauteil LED rot LED1 LED4 Dabei muss die Polarität beachtet werden: Das kurze Beinchen muss in das rechteckige Lötpad! 2.3.5.13 Blaue LEDs Die LEDs LED2 und LED3 haben auch zwei Beinchen, ein kurzes (Kathode) und ein langes (Anode). Die Bauteile sind gut an ihrer abgeflachten Bauform zu erkennen.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.14 09.09.2015 Jumper 2-polig Die zweipoligen Typ Bauteil Jumperstecker J5 und J6 Jumper J5 J6 lassen sich am besten mit bestücktem Jumper auflöten, da sich dann die Pins nicht verbiegen. Dabei sollte man aber auf eine kurze Lötzeit achten damit der Kunststoff nicht schmilzt. J6 befindet sich auf der Platine und ist der Motor-Jumper. Die Motorbrücke ist nur bei gestecktem J6 aktiviert.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.17 Schalter Der Schiebeschalter S1 kann in zwei verschiedenen Orientierungen eingesetzt werden, die Funktionalität bleibt die gleiche. 2.3.5.18 09.09.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Die Buchsen sollten möglichst gerade eingelötet werden, da hier (Platine ) später die Sensor Bricks eingesteckt werden: 2.3.5.20 Buchse 5-polig – abgewinkelte Kontakte Die 7 5-poligen Buchsen (mit den abgewinkelten Kontakten) werden in die Kontakte X5-X7 und J1.1-J4.1 eingelötet. Typ Bauteil Buchse 5-polig abgewinkelt X5 X6 X7 Eine Polarität muss hierbei nicht beachtet werden. J1.1 J2.1 J3.1 J4.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Das Ergebnis sollte in etwa so aussehen: Die Buchsen sollten möglichst flach auf der Platine aufliegen: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.21 09.09.2015 Batteriehalter Nun werden die beiden Batteriehalter an der Platine befestigt. Vor dem Einlöten werden sie zunächst mit den kleinen Kabelbinder festgebunden. Beim Einbau orientiert man sich an den +/- Beschriftungen auf der Hauptplatine und an den +/- Beschriftungen in den Batteriehaltern auf der Seite der Lötkontakte (äußere Anschlusslaschen): Die + bzw.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Durch die zwei Bohrlöcher wird der Kabelbinder wie folgt gezogen: Dann wird der Kabelbinder festgezogen (dies geht gut mit der Kombizange): http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Nun wird der Kabelbinder bündig mit einem Seitenschneider abgeschnitten. Der andere Batteriehalter wird analog befestigt. Abschließend werden beide Batteriehalter (jeweils an 2 Kontakten) von der Oberseite an der Platine fest gelötet: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Nun wird die Platine umgedreht: Die 5-poligen Stecker J1.2, J2.2, J3.2, J4.2 und die USB-Buchse X0 werden von dieser Seite bestückt! 2.3.5.22 Steckleisten 5-polig Beim Einlöten der 5-poligen Steckleisten J1.2, J2.2, J3.2 und J4.2 sollte auf eine möglichst senkrechte Ausrichtung geachtet werden, da diese später mit den Seitenteilen kontaktiert werden. http://nibo.nicai-systems.de Typ Bauteil Steckleiste J1.2 5-polig J2.2 J3.2 J4.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.3.5.23 09.09.2015 USB-Buchse Beim Einbau der USB-Buchse X0 sollte darauf geachtet werden, dass die kleineren Pinne nicht verbogen sind. Das Bauteil ist verpolungssicher. Die Buchse wird an insgesamt 6 Stellen angelötet. Typ Bauteil USBBuchse X0 Die USB-Buchse von der Platinen-Unterseite einstecken... …und von der Platinen-Oberseite an 6 Lötstellen anlöten, die beiden Gehäusehalterungen dabei vollständig mit Lötzinn füllen: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Fertig bestückte Platine Oberseite: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Fertig bestückte Platine Unterseite: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Fertig bestückte Platine Oberseite: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Fertig bestückte Platine Unterseite: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.4 09.09.2015 Optische Überprüfung der Platine Bevor die Platine erstmals an eine Stromversorgung angeschlossen wird, müssen sämtliche Bauteile auf die richtige Bestückung überprüft werden. Dazu müssen zunächst sämtliche Bauteilwerte überprüft werden. Anschließend müssen der korrekte Einbau und insbesondere die richtige Orientierung, beziehungsweise Polung, überprüft werden.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.5 2.5.1 09.09.2015 Montage Vorbereitende Arbeiten Die beiden roten Doppelzahnräder werden auf die kurzen Stahlachsen (3 x 24 mm) aufgepresst. Dazu wird die Achse zunächst mit Hilfe eines Hammers in die Seite mit dem kleinen Ritzel gesteckt (am besten verwendet man dazu eine Unterlage, um nichts zu beschädigen): Die Achse wird dann mit dem Hammer in etwa so weit eingetrieben: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Danach wird die Achse vorsichtig per Hand durch die Bohrung gedrückt. Dabei sollten die Daumennägel weit genug von der Achse entfernt sein, um sich nicht zu verletzen: Das Zahnrad sollte sich anschließend in der Mitte der Achse befinden: Nun werden zwei weiße Zahnräder nach demselben Prinzip auf zwei kurze Stahlachsen (3 x 24 mm) aufgepresst. Verfahren Sie hierbei wie bei den roten Zahnrädern. Beachten Sie die jeweiligen Abstände (siehe Bild / Schablone).
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Nun werden die beiden übrigen weißen Zahnräder auf die beiden langen Stahlachsen (3 x 37 mm) aufgepresst. Verfahren Sie hierbei wie bei den roten Zahnrädern. Beachten Sie die jeweiligen Abstände (siehe Bild / Schablone). Mit der beiliegenden Schablone können die Abstände genau überprüft werden: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.5.2 09.09.2015 Einbau der Motoren / Getriebeeinheit Jetzt werden die beiden Motoren und die Platinen Platine und Platine an der Platine befestigt. Stecken Sie zunächst die beiden Motoren so in die Platinen, wie in der Abbildung zu sehen ist. Die Anschlusslaschen der Motoren zeigen dabei nach unten!! Sollte ein Motor sich nicht bis zum Anschlag in die Bohrung der Platine stecken lassen, kann die Bohrung vorsichtig mit einem 6mm Bohrer aufgeweitet werden.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Eventuell muss man die Motorkontakte leicht nach oben biegen, damit sie später besser an der Platine festgelötet werden können. Nachdem der Motor richtig sitzt , wird die Platine zunächst an der mittleren Lötstelle an der Platine festgelötet (siehe Foto).
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Das Ergebnis sollte in etwa so aussehen: Nun werden die übrigen zwei Verbindungen (rote Pfeile) von der Unterseite her gelötet. Weiterhin werden die Kontakte des Motors an der Platine fest gelötet: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Jetzt wird analog die rechte Seite gelötet. Das Ergebnis sollte in etwa so aussehen: Jetzt wird das linke Getriebe (Übersetzung 125:1) montiert: Die beiliegenden Kunststoffdistanzringe gibt es in zwei verschiedenen Stärken: breit (3mm) schmal (2mm) http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Stecken Sie den weißen breiten Kunststoffdistanzring auf die kurze Achse mit dem roten Zahnrad (auf die dem kleinen Zahnrad gegenüberliegende Seite). Dann wird diese Achse mit dem Distanzring voran in die Bohrung A gesteckt.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Das Getriebe wird mit der Platine fixiert (die Bauteile der Platine zeigen dabei nach innen): http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Beim Aufstecken muss darauf geachtet werden, dass die 5-poligen Stecker in die Buchsen der Platine gesteckt werden: Damit ist die linke Getriebeeinheit komplett fertig. Die rechte Getriebeeinheit wird nach dem selben Schema gebaut: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Tip: Durch leichtes Einfetten des Getriebes lassen sich leise Laufgeräusche erreichen (siehe auch Seite 82). 2.5.3 Montage des Polyamid-Pins Zunächst wird die dicke Schraube von oben durch die Platine gesteckt: Dann wird die Schraube von der Unterseite mit der Sechskantmutter festgeschraubt: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Abschließend wird der weiße Polyamid-Pin aufgeschraubt: 2.5.4 Montage der Räder Die beiden Räder werden soweit auf die Antriebsachsen aufgesteckt, dass sie sich noch gut drehen lassen. Um das Getriebe nicht zu beschädigen, drückt man dabei am besten (z.B. mit einem kantigen Stift) gegen das andere Achsende: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.5.5 09.09.2015 Einsetzten der ICs Die ICs sind elektrostatisch empfindliche Bauteile! Elektrostatisch empfindlich bedeutet, dass diese Bauteile durch bloßes Anfassen einer elektrisch geladenen Person zerstört werden können. Die elektrische Aufladung kann sehr schnell, beispielsweise durch das Tragen von Kleidung aus Fleece-Stoff, oder durch das Laufen über einen Teppich erfolgen. Durch das Berühren von geerdetem Metall kann man sich einfach wieder entladen.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 2.5.6 09.09.2015 Montage der zweiten Ebene Jetzt wird die zweite Ebene montiert: Zunächst werden die vier Bolzen mit den vier Linsenkopfschrauben an Platine angeschraubt: http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Jetzt kann Platine in der richtigen Orientierung!! aufgesteckt und festgeschraubt werden. Zusätzlich ist darauf zu achten, dass alle Steckkontakte eingesteckt werden! Hinweis: Die Pfeilsymbole auf den Platinen zeigen in Fahrtrichtung: Jetzt ist der NIBO burger startklar! http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 3 Inbetriebnahme Nach Abschluss der vorbereitenden Arbeiten kann der NIBO burger nun erstmals Schritt für Schritt in Betrieb genommen werden. !! Wichtig !! Der Roboter darf auf keinen Fall ohne bestückten IC2 (74HC139) eingeschaltet werden, da sonst die Transistoren der Motorbrücke durchbrennen! 1. Der Roboter wird ausgeschaltet 2. Alle Sensor-Bricks werden entfernt 3. Motor-Jumper J6 wird entfernt 4.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.2 09.09.2015 Teil II – Sensor-Bricks Zum Testen der Sensor-Bricks wird folgendes Setup aufgebaut: Die IR-Sensor-Bricks werden in die vorderen Slots (FLL – FRR) gesteckt: Die Farb-Sensor-Bricks werden in folgender Reihenfolge in die unteren Slots (BR - rot, BC - grün, BL - blau) gesteckt: Nun wird der Taster 1 gedrückt gehalten und der Roboter wird wieder eingeschaltet. Jetzt sollte die LED 1 leuchten.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Phototransistoren vergessen (siehe Seite 34)! Durch Drücken des Tasters 1 wird zum Programm „Testen der Bodensensoren / Farb-Sensor-Bricks“ umgeschaltet: Der Roboter wird etwas in die Luft gehalten und die Sensoren werden nach demselben Schema getestet. Dabei sollten für den blauen Sensor die LED 1 leuchten, für den grünen Sensor sollten LED 2 und LED 3 leuchten und für den roten Sensor sollte die LED 4 leuchten. Jetzt wird der Roboter wieder ausgeschaltet.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 schadet jedoch nichts, da dies eine ungeregelte Fahrt ist! Jetzt wird der Roboter wieder ausgeschaltet. Tip: Durch Einfetten des Getriebes (z.B. mit einer fettigen Salbe und einem Zahnstocher) können angenehm leise Laufgeräusche erzielt werden. Man fettet am besten beide Seiten der Achsen an den Kontaktstellen mit den Platinen: Nach dem gleichen Prinzip können noch die Achsen der übrigen Zahnräder gefettet werden. http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.4 09.09.2015 Teil IV – Kalibrierung der Sensoren Für die Kalibrierung der Sensoren werden die im Karton enthaltenen Karten „Kalibrierung“ und „Farbkarte“ benötigt. Nun wird der Taster 3 gedrückt gehalten und der Roboter wird wieder eingeschaltet. Der Roboter wird auf Position 1 der Karte „Kalibrierung“ gestellt (die 3 Farbsensoren befinden sich über dem schwarzen Feld). Nun wird der Taster 1 gedrückt, dann sollte die LED 1 blinken.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.5 09.09.2015 Installation der NiboRoboLib Nun wird noch die NiboRoboLib installiert. Die neueste Version und eine Installationsanleitung als .pdf-Datei finden sich unter: http://www.roboter.cc/niboRoboLib Alternativ befindet sich die Dateien auch auf der beiliegenden CD. Die NiboRoboLib enthält: Alle benötigten Treiber für den NIBO 2 Alle benötigten Treiber für den NIBO bee Alle benötigten Treiber für den NIBO burger RoboDude (Übertragungsprogramm für .
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.6 09.09.2015 Programmierung Es gibt verschiedene Möglichkeiten / Programmierumgebungen für den NIBO burger: 3.6.1 NIBO burger Coding Tutorial Möglichkeit 1: Das interaktive NIBO burger Coding Tutorial bietet auf motivierende Art die Möglichkeit, die Funktionen des NIBO burger Schritt für Schritt kennen zu lernen und gleichzeitig programmieren zu lernen: http://www.roboter.cc/codingTutorial/niboburger http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.6.2 09.09.2015 Online-Compiler – Roboter.CC Möglichkeit 2: Man hat zusätzlich die Möglichkeit, den NIBO burger online auf der Roboter.CC Plattform zu programmieren: Roboter.CC ist eine Open-Source Plattform, auf der eigene Roboter-Projekte verwaltet und compiliert werden können. Auch fertige Programme können einfach ausprobiert werden. Alle Projekte werden online auf Roboter.CC compiliert – die Installation einer lokalen http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Entwicklungsumgebung ist nicht notwendig - die Verlinkung der Bibliotheken erfolgt automatisch. Einfach: 1. Roboter-Typ und gewünschte Programmiersprache auswählen 2. Programmcode schreiben 3. Erzeugte XHEX-Datei mit RoboDude auf den Roboter übertragen Oder: 1. Gewünschte fertige XHEX-Datei auswählen 2.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.6.3 09.09.2015 NIBO burger ARDUINO Tutorial Möglichkeit 3: Es ist auch möglich, den NIBO burger komplett in ARDUINO zu programmieren: Ein Tutorial inklusive Installationsanleitung mit vielen Beispielen und Erklärungen ist hier zu finden: http://www.nicai-systems.com/de/nibo-burger-programmierung http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.7 09.09.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.8 09.09.2015 Getriebeaufbau mit 25:1 Übersetzung Das Getriebe des NIBO burger kann in zwei verschiedenen Varianten aufgebaut werden: Der bisher beschriebene Aufbau ermöglicht ein präzises Fahren mit einer 125:1 Übersetzung. Der alternative Aufbau mit einer 25:1 Übersetzung ermöglicht eine höhere Geschwindigkeit des Roboters.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 Hinweis: Bei dieser Getriebe-Variante müssen auf beiden Seiten die Transistoren in der Nähe der kurzen Achsen leicht zurecht gebogen werden: Jetzt können die Seitenplatinen und die Räder wieder aufgesteckt werden. Dann werden die beiden Etagen verschraubt und der NIBO burger ist wieder einsatzbereit! VORSICHT! Vorwärts und rückwärts sind jetzt vertauscht! http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 3.9 09.09.2015 Weitere Informationen Das NIBO-Wiki liefert zusätzliche Informationen wie FAQ's, Ersatzteilquellen, technische Detailinformationen, Erklärungen und vieles mehr: http://www.nibo-roboter.de http://nibo.nicai-systems.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 4 Anhang 4.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 4.2 09.09.2015 THT - Bauteilliste Menge Wert 2 2 470 µF 7 10 nF 2 4.7 µF 2 22 pF 8 100 nF 2 100 µF 4 BAT85 8 1N4007 2 1 1 1 1 1 2 IR 3 8 Device BATTERYHOLDER CPOL-EUE3.5-8 C-EU025-025X050 CPOL-EUE1.8-4 C-EU025-025X050 C-EU025-025X050 CPOL-EUE2-5 BAT85 1N4007 BZX83V003.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 6 2 13 180 Ω 68 Ω 820 Ω R-EU_0207/10 R-EU_0207/10 R-EU_0207/10 7 120 Ω R-EU_0204/7 7 2.2 kΩ R-EU_0204/7 1 3 5 BC327-40 5 BC337-40 1 10 M9040P 10-XX BC327 BC337 CON_USB_B BL5G http://nibo.nicai-systems.de 09.09.
Bauanleitung NIBO burger – Robot Kit 09.09.2015 5 Links zu weiterführenden Internetseiten In diesem Unterkapitel ist eine ausgewählte Linksammlung zu themenähnlichen Internetseiten aufgeführt. Entwicklungsumgebungen: Atmel: http://www.atmel.com Webseite vom Hersteller der Mikrocontroller. Dort gibt es Datenblätter, Applikationsbeispiele und die Entwicklungsumgebung AVRStudio. WinAVR: http://winavr.sourceforge.net/ AVR-GCC Compiler für Windows mit vielen Extras und „Add-on“ für das AVRStudio.
