3.1 Die Aufgabestellung
Der Roboter soll nun in der Lage sein, die
gesamte Strecke mit Linienunterbrechungen
im Ganzen abzufahren. Als Erweiterung kommt dabei nun hinzu, dass ein Anstieg sowohl bergauf als auch berab
gefahren werden muss. Es stehen wiederum 4 Motoren, 4
Tastsensoren und 2
Lichtsensoren zur Verfügung.3.2 Das überarbeitete Konzept (Prototyp IV) des Roboters
Die einzig neue Schwierigkeit ist die Fähigkeit des Roboters eine Steigung hoch und herunter zu fahren
ohne dabei wegzurutschen. Das Problem beim Rutschen ist, dass dabei die Linie so verloren wird, dass
sie nur mit schwierigen Strategie wieder gefunden werden kann. Um das also zu verhindern, ist der Roboter
diesmal ähnlich wie ein Dreirad völlig neu mit einem Schneckenantrieb konzipiert worden.
Vorn wurde an der Vorderachse ein Rad montiert, wobei hinten zwei Räder zum Einsatz kommen.
Ebenfalls an der Vorderachse wurden die beiden
Lichtsensoren angebracht, sodass sie immer
mitschwenken, sobald das Vorderrad eingeschlagen wird. An der Hinterachse des Modells wurden
zuerst sehr schmale Reifen verbaut, um einen möglichst hohen Druck der Reifen auf den Untergrund zu
gewährleisten. Diese Idee musste jedoch sehr schnell verworfen werden, da sich beim Überwinden der Steigung
die schmalen Reifen, aufgrund der großen Kräfte auf die Felge, mitdrehten, obwohl die Achse blockierte. Somit
wurden nach dieser Erkenntnis breitere Reifen mit einer stabileren Verbindung verwendet. Des Weiteren spielte
die richtige Gewichtsverteilung des Modells eine sehr wichtige Rolle, damit das Modell weder
bergauf über das Vorderrad schiebt noch bergab zu wenig Haftung auf der Hinterachse hat. Der
RCX macht einen großen Teil des Gesamtgewichtes aus.
Daher wurde der RCX so angebracht, dass zum einen etwa 40 Prozent des Gewichts auf der Vorderachse und zum
anderen die restlichen 60 Prozent auf den Hinterrädern liegen.3.3 Funktionsweise des Schneckengetriebes und die Linienverfolgungsstrategie
Zur Verfolgung der Linie wurden wieder die zwei
Lichtsensoren verwendet, um mit Sicherheit
entscheiden zu können, auf welcher Seite der Roboter die Linie verlassen hat. Somit entfallen auch hier
die hektischen Lenkbewegungen, um die Linie wiederzufinden. Das Vorderrad wird über einen separaten
Motor mittels kurzer Übersetzung und einen
Schneckenzahnrad angetrieben. Die Verwendung des Schneckenzahnrades hat sich bewährt, da mit
dieser Konstruktion eine Drehbewegung sehr gut um 90 Grad versetzt werden kann und zudem noch sehr Platz
sparend ist. Bei der Realisierung des Antriebes der beiden Hinterräder kommt auch eine Übersetzung und ein
Schneckenzahnrad verbunden mit einem Differenzial an der Hinterachse, zum Einsatz. Jedoch ist
hier die Kraft, die mit einem Schneckengetriebe realisiert werden kann, ausschlaggebend, um die
Steigung sowie die Neigung problemlos zu überwinden. Denn mit einem Schneckengetriebe kann nicht nur eine
hohe Kraft auf die Hinterachse gebracht werden, sondern es dient auch zur sicheren Bergabfahrt. Zudem bietet
ein Schneckengetriebe die Eigenschaft, dass es blockiert, sobald sich die antreibende Achse nach dem
Schneckengetriebe schneller drehen möchte wie vor dem Schneckengetriebe. Ein Differenzial wurde an der
Hinterachse nur verwendet, um ein zu starkes Radieren der Hinderräder bei engen Kurvenfahrten zu vermeiden.Java-Quellcode (Aufgabe 3)