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Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi

Roboter Autos mit dem Raspberry Pi

Nach dem ich das Chassis soweit aufgebaut hatte und für die Befestigung der Elektronik einen Pappe Aufbau montiert hatte habe ich das Donkeycar komplettiert. Alle Komponenten von Raspberry Pi, Kamera und Fahrtenregler habe ich probehalber auf die Pappe gelegt. Die Erfahrung aus anderen Projekten hatte gezeigt das es wichtig ist die Komponenten so zu befestigen das alle Anschlüsse gut zu erreichen sind. Auch musste ich mehrfach auf die Lötstation zurückgreifen und das ein oder andere Kabel noch verlängern oder um einen Stecker ergänzen. Es wurden doch ein paar Kabel mehr als ich erwartet hatte. Auf den Bildern sehen die donkeycars immer so aufgeräumt aus. Eventuell liegt das auch an dem 1:10 RC Chassis.

Das folgende Bild zeigt mein donkeycar fertig aufgebaut. Es sind die vielen Kabel gut zu erkennen die ich verbauen musste.

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto - Hardware

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Hardware

Im folgenden Abschnitt stelle ich die Komponenten vor die ich verbaut habe.

Komponentenliste

Der Raspberry Pi 3 Model B wird benötigt um das trainierte Neuronale Netzes in Tensorflow ausführen zu können. Ich habe in meinem Modell aktuell noch einen Raspberry Pi 2 Model B verbaut werde diesen aber durch ein Raspberry Pi 3 Model B tauschen.

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Die Micro SD-Karte wird benötigt um auf dieser das Betreibssystem zu installieren. Auch sollte diese Karte nicht zu langsam sein und genug Speicherplatz bieten um die Trainingsdaten abspeichern zu können. Das Betriebssystem vorkonfiguriert gibt es schon fertig als donkeycar Image zum herunter laden. Mehr dazu dann in einem extra Post in dem es um die Software geht.

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Damit ein Bild der Strecke aufgenommen werden kann sollte eine Raspberry Pi Kamera eingesetzt werden. Ich habe eine Weitwinkelkamera für mein donkeycar besorgt. Mit der Raspberry Pi Kamera bedarf es keiner allzu großen Konfiguration dieser und die Anbindung über das CSI Kabel ist auch wesentlich flotter als über den USB Anschluss bei einer USB Kamera.

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Als Chassis habe ich ein einfaches Modell gekauft. Dieses sollte ausreichen um überhaupt einmal das donkeycar zum Laufen zu bekommen. Sollte das Projekt mir dann mehr Spaß machen kann ich mir vorstellen auch ein teures 1:10 RC Modellauto zu kaufen.

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Fü die Ansteuerung des DC Motors wird ein klassischer Modellauto Fahrtengregler benötigt. Ich habe mir ein ganz günstiges Modell aus China gekauft das für RC Autos mit Bürstenmotor gedacht ist. Ich habe mit diesem Modell gute Erfahrungen gemacht und konnte es ohne Probleme mit einem PCA9685 Servo-Kontroller und Python ansteuern.

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Der PCA9685 Servo Kontroller wird benötigt um den Lenkservo und den Fahrtenregler (ESC) ansteuern zu können.

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Als Akku verwende ich immer 5.000 mA Akkus aus dem Modellbau. Diese haben ausreichend Leistung um das Roboter Auto mit Energie zu versorgen. Also den Antriebsmotor und den Raspberry Pi. So benötige ich nur einen Akku und nicht verschiedene die sonst wieder zu Problemen führen würden.

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Zu diesem Akku habe ich mir noch das folgende Ladegerät gekauft. Es lädt mit den 4A die Akkus sehr schnell und zuverlässig auf.

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Um den Raspberry Pi mit Strom zu versorgen habe ich mir noch einen Step-Down Konverter gekauft mit zwei USB Anschlüssen. An einem USB Ausgang ist der Raspberry Pi angeschlossen und an dem anderen ein abgeschnittenes USB Kabel anschließen und so die 5V / GND (rotes / schwarze Kabel) abgreifen. Dieses versorgt den Servo-Kontroller mit 5V.

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Weiter werden noch diverse Kabel benötigt und z. B. ein Micro USB-Kabel um den Raspberry Pi mit Strom zu versorgen.

RC Modell Fahrtenregler

Der günstige Fahrtenregler aus China reicht völlig aus um den kleinen Motor dieses Chassis mit Energie zu versorgen. Das Roboter Auto fährt richtig flott los und die Geschwindigkeit lässt sich gut regeln. Auch das Zurückfahren klappt und der Ein/Aus Schalter am Fahrtenregler gibt dem ganzen Roboter Auto auch noch ein gewisses Maß an Sicherheit gegen versehentliches losfahren.

Wichtig zu beachten ist, dass der Fahrtenregler für RC Autos gedacht ist also dass das Auto auch rückwärtsfahren kann. Dann gibt es noch Bürsten und Bürsten lose Motoren. Diese Eigenschaft der unterschiedlichen Antriebsmotoren muss beim Kauf auch noch berücksichtigt werden.

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto - ESC Fahrtenregler montiert

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – ESC Fahrtenregler montiert

Hier ist links der Fahrtenregler zu sehen und rechts davon der PCA9685 Servo Kontroller für die Ansteuerung des Fahrtenreglers und des Servomotors für die Lenkung.

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto - ESC Fahrtenregler

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – ESC Fahrtenregler

Auf meinem Chassis und dem Pappe Aufbau habe ich alle Komponenten ganz gut untergebracht. Viel Platz war nicht mehr und ich hätte den Raspberry Pi noch mindestens 1cm weiter in die Mitte also weg vom Rand montieren sollen. Denn jetzt steht der Micro USB-Stecker für die Stromversorgung etwas über.

Stromversorgung

Für die Stromversorgung des Modells habe ich einen RC Akku mit 7,2V und 5.000 mAh genommen. Dieser ist ideal für einen Betrieb von ca 1/2 Std fahrt oder gut und gerne 2 Std. Betrieb des Modells mit Raspberry Pi und live Video Streaming. Wenn ich nur den Raspberry Pi laufen lassen ohne Last auf dem System dann reicht der Akku für einen Betrieb von 4 bis 5 Std. Leider kann ich es nicht genauer angeben aber für meine Versuche in ähnlichen Roboter Autos hat der Akku immer sehr gut gereicht alles testen zu können.

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto - Akku

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Akku

Zusammenfassung

Der RC Fahrtenregler ist für mich noch neu und ich hatte bis jetzt noch nie in einem Roboter Auto solch einen Fahrtenregler verbaut. In einem weiteren Artikel werde ich genauer auf diesen eingehen. Bis jetzt hat der Aufbau ganz gut geklappt aber ich war zu Beginn davon ausgegangen das ich weniger löten und schrauben muss. Auch habe ich nach wie vor Sorgen, dass das fehlende Differential an der Hinterachse bei engen Kurvenfahrten ein Problem macht. Aber das werden wir sehen wenn ich mit dem Modell das erste Mal manuell gesteuert fahren werde.


Artikel Übersicht Donkeycar Roboter Auto:

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Einleitung
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Chassis
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Elektronik
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Software
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter-Auto – Kalibrierung
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter-Auto – Trainings Vorbereitungen
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter-Auto – Trainingskurs
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter-Auto – Donkeycar training in einem Docker Container
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