Das Wettringer Modellbauforum

Liebe seriöse Forumsgemeinde.

alle unter Euch, die mir trotz zahlloser überzeugender Gegenbeweise noch immer wohlwollend eine gewisse Normalität unterstellen, werde ich mit diesem Baubericht ein für allemal nachhaltig vom Gegenteil überzeugen!

Um ein weinig Zeit zum Schreiben und Einstellen der ersten Bauberichtkapitel zu gewinnen, kommen zunächst einmal 4 Hinweise.
Ihr müsst dann selber raten, was denn das Thema des Bauberichtes sein wird...

Hinweis 1: Die Rubrik ist schon absichtlich so gewählt.

Hinweis 2: Der Titel ist geringfügig abstrakt - beschreibt aber ganz gut den Seltenheitswert des Bauprojektes hier im Forum

Hinweis 3: Ergibt sich aus folgendem Bild:


Hinweis 4: Nun folgt ein elementarer Teil des Gesamtbaus - jetzt ist es aber wirklich leicht zu erraten ...:


Nun wünsche ich Euch ganz viel Spaß beim Grübeln. Gerne dürft Ihr auch Vermutungen äußern. Der Gewinner bekommt wahlweise einen Zungenkuss von der Dogge, die wir uns erst noch zulegen müssen oder darf die Reste von der letzten Dschungelprüfung aufessen.

Gebt mir bitte noch ein bisschen Zeit für die Bauberichtsschreiberei...

Bis bald,
Johannes

Habt herzlichen Dank für das engagierte Mitraten!

Auch wenn jetzt vermutlich Bäche von Tränen unvermeidlich sind, neben einem grenzenlosen Neid auf die verpassten Traumpreise:

Du, Ulrich, musst leider mit dem dritten Platz Vorlieb nehmen. Aber immerhin: Du erhälst die Reste vom dem, was beim Zweiten übrig bleibt, sprich der abgewischte Sabber.
Für Dich, Michi, gibts doch tatsächlich den innigen Knutscher unserer horny Dogge, allerdings erst nach Erwerb selbiger. Selbstverständlich persönlich in Empfang genommen, mit entsprechender Medienpräsenz des Wettringer Boten.
Ja - und Du, Torsten, hast Dir natürlich den Sieg eingefahren. Ist ja auch kein Wunder, immerhin bist Du ja vom Fach! Sobald RTL in wenigen Tagen fertig ist, werden wir die verbleibenden Maden, Mehlwürmer und Korkodilhoden zusammenpacken und per Nachnahme an Dich übersenden.

Nun denn:
Ziel des Projektes war der Bau eines ferngesteuerten Mikro-Ruderbootes mit bewegtem Ruderer. Klingt recht banal, aber oho...!
Das Boot sollte so klein wie nur möglich werden. Der Ruderer mit beiden Riemen sämtliche nur erdenklichen Bewegungen durchführen können und selber auch noch mal Körper und Kopf bewegen können.
Ich beginne mal mit dem Rudermännchen, weil dies der Größenschlüssel für alles Weitere ist.

Genug gequatscht - los geht es mit der Ergonomie-Analyse. Erst einmal musste ich die Körperproportionen und die Gelenke verstehen, bin ja nicht so bewandert in der Anatomie normal ausschauender Menschen:


Im nächsten Schritt habe ich dann ein paar Nächte lang rumkonstruiert. Als Werkzeug kommt ein 2,5D-CAD-Programm zum Einsatz. Damit lassen sich alle erforderlichen und zum Teil dezent komplexen Kinematiküberprüfungen bewerkstelligen:


Beim Ruderer kommen sogenannte Mini-Servos zum Einsatz. Zwischenzeitlich habe ich auch noch eine Lieferung Micro-Servos aus China erhalten. Damit wird die nächste Version nochmals kleiner. Später soll evtl. auch noch eine Maxi-Version folgen. Das nächste Bild zeigt die Überprüfung der Körperbewegung:


Das Prinzip ist so: Das Rudermännchen besteht aus dem Hauptoberkörper, an dem die Schultern und das Gesäss als bewegliches Teil sitzen. Beide Einheiten bewegen sich zugleich und suggerieren damit eine Art Wirbelsäule.
Oben drauf sitzt der Kopf, der um 90 Grad gedreht und um 60 Grad vor und zurück genickt werden kann.
In der Seitenansicht sieht man die einzelnen Module des Körpers:


Das Männchen ist vollgestopft mit Technik und platzmässig aufs Letzte ausgequetscht.
Die Bewegung übernehmen 3 Servos, eines für den Körper und zwei für den Kopf:


Gleich gehts weiter...

Als Material verwende ich FR4-Leiterplatten in 1,0 mm Stärke. Dies sind gepresste Epoyd-/Flasfaserplatten mit beidseitiger 15um Kupferbeschichtung.
Ein Bekannter hat mir ruckzuck auf einer Portalfräse die Teile ausgefräst. Die Größe des 1,0 mm Fräsers hatte ich in der Konstruktion berücksichtigt.
Alle Teile sind über Schlitz-/Zapfenverbindungen formschlüssig fxiert. Den Tischler wirds freuen... Dabei sitzen die Zapfen bereits mittelstramm.
Nach Überpüfung aller Bauteile und Funkitionen und Durchführung diverser Korrekturen habe ich dann die Bauteile verlötet. Zuvor ist es ratsam die Kupferoberflächen blank zu schleifen:


Was aussieht wie kleine Füßchen sind gar keine. Es handelt sich um die Aufnahmepunkte der Oberschenkel. Die direkt benachbarten Schlitze erlauben diese Laschen zu entfernen, wenn man beispielsweise ein stehendes Männchen bauen möchte.
Jetzt gehe ich mal durch die Einzelheiten:


Die Ansicht von vorne zeigt die 3 Servos. Das untere übernimmt die Bewegung von Schlultern und Gesäss, indem gleichzeitig über zwei Zug-/Schubstangen Fixpunkte angelengt werden:


Die Drehung des Kopfes bewirkt ein Servo mit Zahnraduntersetzung. Die Zahnräder stammen dabei von Lego Technic und wurden nur deutlich abgeflacht:


Das Nicken des Kopfes geschieht über eine exakt im Zentrum liegende Schubstange, die im Kopf einen Exzenter bewegt:


Das war mal die Schilderung im Groben. Hier noch einmal eine Übersichtsdarstellung:


Der Blick auf die Rückseite zeigt die definierte Führung der Servo-Anschlusskabel. Diese sitzen in genau passenden Taschen mit exakt geformten Biegeradien. Andernfalls besteht die Gefahr von Leitungsschäden im Dauerbetrieb:


Im nächsten Teil gehe ich ein bisschen mehr ins Detail. Bis gleich...

Tja Sergio - leider zu spät. Die Abgabefrist beim Gewinnspiel versäumt. Hättest sonst ne Top-Chance gehabt...

Zitat

Quod licet Iovi non licet bovi (Was Jupiter erlaubt ist, ist einem Ochsen noch lange nicht erlaubt)

Als alter Humanist sage ich nur: Caesar equs consilium (Cäsar fährt Rad, äääh: Cäsar Pferd Rat).
Das große Latinum erlaubte mir mal in grauer Vorzeit fließend Grabsteine vorzulesen...

Neben dem Modellbau eine weitere völlig sinnlose Zeitverschwendung in meinem tristen Leben!

Na, dann mache ich mal weiter:

Schaut man von unten, so sieht man die zwei Befestigungslöcher für M3-Schrauben oder Blechschrauben. Auch sichtbar sind die beiden 2 mm Messingstifte, die als Hüftgelenke dienen:


Zwischen den einzelnen Köperplatten sitzen hauchdünne Messing-Unterlegscheiben, die die Reibung reduzieren:


Kommen wir nochmal zur Kopf-Ansteuerung. Der Hals besteht aus einem Messing-U-Profil (6x6x1), welches oben offen und zum Halbreis geformt ist. Dieses Profil ist auf ein Messingrohr aufgelötet - also der Drehachse des Kopfes.
Innen in dem Messingrohr läuft ein bewusst lang gehaltener Messingstab, welcher über einen Servo-Exzenterhebel hoch und runter bewegt wird:


Am oberen Ende ist der Messingstab ähnlich einem Sicherungsbolzen zu etwas mehr als einem Halbkreis gebogen. Das Ende des Stabs lenkt einen Befestigungspunkt hinten am Kopf an. Die aufwendige Form ist erforderlich, damit:
a) Der Stab leicht auf- und zufedern kann
b) Der Stab in keiner Kopfstellung irgendwo kollidiert
c) Der Stab nie aus dem Umriss der Kopfsilhouette herausragt


Die untere Führung der Halstange ist auch a bisserl kompliziert. Der Exzenterhebel des Servos führt einen Draht, der in einen Doppelpfeilartigen Wippenhebel eingelötet ist. Dieser Wippenhebel ist am Ende über einen kleinen Zapfen geführt (sieht man im Bild). Dadurch, dass diese Wippe sowohl eine Auf-/Ab-, als auch eine seitliche Bewegung vollführt, muss man überall entsprechende Freigänge vorsehen. Im Zentrum des Wippenhebels sitzt ein Loch. Durch dieses Loch führt die Hals-Anlenkungsstange. Die Arretierung geschieht über zwei aufgelötete 1,3 mm Unterlegscheiben:


Wie sagt man so schön? "Die Sprache des Technikers ist die Zeichnung!" Also - wers noch nicht geschnaggelt hat, der möge sich bitte die Zeichnung ansehen.

Die elektrischen Anschlüsse der 3 Servos sind an der Kimme des Gesässes herausgeführt:


Und hier noch die typische Realisierung von Anlenkpunkten mit Hilfe einer 2 mm Messingachse mit aufgelöteten Unterlegscheiben:


Und damit kommt Beaker ins Spiel! So soll mämlich später einmal der Ruderer ausschauen. Damit man die Bewegungen auch in gewisser Entfernung auf dem Wasser noch sieht, empfiehlt es sich einen relativ langen Kopf (nicken) mit Baseball-Cap (rechts/links) vorzusehen:


Das gesamte Rudermännchen kommt in der jetzigen Ausführung auf exakt 100 mm. Unter Verwendung der Micro-Servos lässt sich dies im besten Fall auf gute 80 mm reduzieren. Bedeutender ist die mögliche Reduktion in der Körperbreite.


Soweit mal zum Rudermännchen. Ist doch mal was anderes, gelle?
Natürlich lässt es sich auch in Polystyrol fertigen mit Klebe- statt Lötverbindungen, spart sogar Gewicht.

Hoffe es hat Euch ein bisschen Spaß gemacht - demnächst gehts weiter mit dem, wo der werte Herr drin sitzen soll.

Alles Gute,
Johannes

Jetzt wenden wir uns mal dem Böötchen zu. Ich hab lange rumgesucht. Erst wollte ich so eine ganz gemütliche Nussschale machen, vorne und hinten stark abgerundet. Aber dann kam die Sorge, dass dies nicht gescheit im Wasser funktioniert. Von wegen "Länge läuft" und so.

Am Ende fand ich im Netz ein tolle Baubuch zu realen Ruderbooten in 5 verschiedenen Größen. "Fishing boat designs: V-bottom boats of planked plywood construction". Wer Interesse hat, dem kann ich gene die fette PDF mailen.
Diese Eigenbau-Boote sehen prinzipiell alle so aus:


Zuvor hatte ich mir bereits Gedanken zum Package, also der Bauraumauftreilung gemacht, hier ein allererster Stand:


In Summe sind da zahllose Varianten entsanden. Immer mit unterschiedlicher Anordnung der Servos und des Akkus nebst Empfänger und Ruderelektronik. Jeweils auf Bootslänge, Schwerpunkt und Kinematik achtend:


Im Augenblick stehe ich tendenziell grob bei folgender Anordnung (hier noch mit 2 eigezeichneten Akkus):


In der Seitenansicht sieht man, wie wichtig es ist bei der großen Akkulänge auf die Rumpfkrümmung zu achten. Ich möchte gerne einen Akku möglichst großer Kapazität einsetzen, der zwar sehr lang, aber dafür sehr flach baut. Davon verspreche ich mir einen tiefen Schwerpunkt verbunden mit der Möglichkeit noch einen echten Bootsboden vorzusehen:


Soweit zur Grobplanung des Bootes. Ab diesem Punkt wurde es dezent pervers. Es ging an die Konstruktion der Ruderkinematik.
Das müsst Ihr Euch so vorstellen: Beide Ruderriemen werden über je zwei Servos angelenkt, die einmal das Blatt vertikal und einmal horizontal verstellen.
Die Ansteuerung übernimmt eine eigenentwickelte Mikrocontrollerschaltung - doch dazu später.
Die Servos sind also beim Rudern unentwegt am "rühren". Konkret fahren sie genau errechnete Einzelpositionen für die Riemenstellungen ab.
Auch hieran hab ich ein paar reichlich viele Stunden rumkonstruiert:


Das letzte Blld zeigt die favorisierte Lösung, davor gabs etliche verworfene Ansätze mit Exzenterhebeln.
Jetzt muss ich nur mal schleunigst meine CAD-Software wieder ans Laufen bekommen. Ich wollte noch ein paar mehr Screenshots einstellen - da sagt mir die Drecks-SW, dass die Lizenz abgelaufen wäre. Etwas merkwürdig bei Freeware. Mal schauen...

Wem das alles bislang noch nicht absurd genug war, für den kommt nun noch ein Bild vom Prototypen der Ruderelektronik. Das Teil wird später winzig, mit SMD-Komponenten aufgebaut.
Dieser kleine Rechner kann aber schon so richtig mit Funktionen protzen - doch dazu im nächsten Teil.


Viel Freude und bis bald,
Johannes

Ach Michi, das sind mir Freunde!!!
Die ganze Zeit über hast Du es gewusst - lässt mich hier monatelang rumfrickeln - siehst zu, wie ich als jämmerliches Nervenbündel im Suff den letzten Ausweg seh - und nun kommste an...
Klasse sag ich nur!
Beim nächsten Mal bitte solche Hinweise am Anfang des Projektes!

Soderle - in diesem Kapitel schreib ich mal den Prozess auf, wie man von einer Bauteilidee auf ein gefrästes Bauteil kommt.
Auch wenn es im ersten Moment komplex erscheinen mag - es ist ein super schnelles und irre effizientes Verfahren, um an blitzsaubere zweidimensionale Polystyrolbauteile zu kommen.
Also jeder, der in größerem Stile Plattenbau betreibt, kann damit gewaltig Zeit sparen.

Schritt 1: Man zeichnet das Bauteil wahlweise in einem Malprogramm (Corel Draw) oder in CAD.
In meinem Fall konstruiere ich mit DraftSight, das ist der Freeware-Ableger des professionellen CATIA 3D CAD Programms, welches enorme Verbreitung in Luftfahrt und Automotive genießt.
2,5D CAD bedeutet, dass man prinzipiell 2D-Ansichten zeichnet, jedoch in Grenzen daraus 3D-Körper zusammenbauen kann. Es unterstützt halt zahlreiche 3D-Funktionen teurer Systeme nicht, wie beispielsweise Freiformflächen.



Schritt 2: Aus der fertigen und überprüften Konstruktion werden die einzelnen plattenförmigen Einzelbauteile extrahiert:



Schritt 3: Jetzt werden die Bauteile so angeordnet, dass das beabsichtigte Werkstück optimal ausgenutzt wird. Dieses beinhaltet Überlegungen zur Breite der verbleibenden Stege, zur Befestigung von Niederhaltern.
Nun ist es ratsam die korrekte Syntax aller Einzelbauteile zu überprüfen. Soll heißen: alle Bauteillinien müssen geschlossene Polynomlinien sein. Als letztes sortiert man noch die Außen- und die Innenkonturen in zwei separate Layer, respektive gibt ihnen unterschiedliche Farben.
Alternativ kann man genauso gut Bauteile direkt in einem geeigneten Malprogramm maßstäblich zeichnen.



Schritt 4: Anschließend erfolgt der Export eines geeigneten Dateiformats (üblicherweise *.dwg oder *.dxf) und der Import der generierten Date in das Steuerprogramm der CNC-Portalfräse:



Schritt 5: Diese CNC-Steuerprogramme bieten üblicherweise die Möglichkeit einer Fräs-Simulation ebenso wie eine Fräszeitoptimierung, eine Kantenkorrektur und eine Kompensation der Fräsergröße:



Das war es schon. Hat man sich einmal in diesen Prozess eingearbeitet, so kann man an einem Abend ein komplettes einfaches Projekt zeichnen und Datenseitig aufbereiten.
Es gibt viele Anbieter von Fräsdienstleistung, darunter auch zahlreiche nebenberuflich arbeitende Modellbauer.
Die Kosten liegen oftmals bei 10 bis 20 Euro pro Frässtunde. In einer Frässtunde kann man bei Serienfertigung locker 4 Rudermännchen-Teilesätze fertigen.

Jetzt noch ein netter Trick. Die folgenden Bauteile sind aus der Konstruktion abgeleitete Biegeschablonen für das exakte Biegen der 1,0 bis 2,0 mm starken Messingstäbe. Ich stecke einfach in die jeweiligen Löcher alte Bohrer und bieger mit Spirtz- und Flachzange den Messingdraht super genau drumherum.



Soweit mal ein bisschen was Anderes hier im Forum, was für Viele ein riesen Potenzial beinhaltet. Als Beispiel nenne ich mal den Bau von zig Containern für ein Hafen-Diorama oder... die Fertigung Hunderter Gleichteile für historische Galeonen.

Tschö, wa,
Johannes

Für die unter Euch, die die Funktion noch besser verstehen wollen oder gar an einen Nachbau denken, kommen jetzt noch einmal großformatigere Screen Shots der wesentlichen Ansichten:

Hallo und sorry, ich muss Euch nochmal stören - und zwar wollt ich ein bisschen was zum Böötchen erzählen.

Am Anfang steht die Übertragung des Spantenrisses aus den vorhandenen Unterlagen ins CAD:


Positioniert man nun die Spanten an der richtigen Stelle erhält man die Konturlinien für die Draufsicht und die Seitenansicht:


Die meisten bestehenden Konzepte für RC-Ruderboote basieren auf senkrechten Schubstangen für die Vertikalbewegung des Ruderblatts (nicht wahr, Martin?). Konstruktiv ist diese Lösung sehr schön umzusetzen, der Nachteil liegt halt darin, dass die Stange immer sichtbar ist. Also machte ich mir Gedanken zu Varianten, die einen weitestgehend verdeckten Einbau gestatten. Viele Varianten basierten auf einem Zahnrad, welches über ein Schneckenrad eine Hülse verschiebt:


Am oberen Ende lenkt besagte Hülse den Riemen an:


Doch irgendwie war das alles Käse - zu groß, zu klobig. Mittlerweile bin ich bei folgender Variante angekommen:


Hierbei wird eine speziell geformte Zahnscheibe über einen Exzenterangriff angelenkt. Diese Scheibe sitzt in Längsrichtung direkt innen an der Bordwand des Bootes. Das Bild zeigt die Mittelstellung und die beiden Endlagen:


Der große Vorteil solch einer Konstruktion im CAD ist die Möglichkeit wirklich alle wenns und abers zu überprüfen. Dies hilft spätere Überraschungen beim Bau zu vermeiden:


Soweit mal zum gegenwärtigen Stand des Bootes. Da stecken bereits zig Stunden in den unterschiedlichsten Konzepten und Formen. Mein Ziel war aber die Kinematik und Mechanikvollständig im Griff zu haben, bewor ich den Rumpf schlussendlich festnagele. Das Bauen erfolgt später entweder mit 0,5 mm Leiterplattenmaterial, oder mit Polystyrolplatten. Die eigentliche Rumpffertigung ist vermutlich an zwei Abenden erledigt. Mal schauen.

Das war es erst mal - ein bisschen was kommt noch im nächsten Kapitel - und dann heißt es waaaaaaaaarten...
Ich hoffe es ist für den einen oder anderen unter Euch auch mal ein bisschen interessant über den Tellerrand des Bausatz-Plastikmodellbaus ganz weit bis in das Gehege leicht wahnwitziger Verrücktheiten zu schauen.

Alles Gute,
Johannes

Zitat

Du beschwerst Dich, daß Du bei uns Seglerbauern kein Wort verstehst ??????

Zitat

...und bei mir wg. etwaiger minimal erwähnter "Fachausdrücke" der Takelelage für ein Segleschiffchen beschwerden..das hab ich gerne..

Ja ich dachte mir "reisste halt mal einfach die Klappe auf, noch bevor du dich als Depp outest" getreu dem Motto: Angriff ist die beste Verteidigung!
Außerdem: wenn Ihr die Takelage mit gescheiten Kupferdrähten machen würdet, dass hätte ich es schon längst kapiert...

Zitat

Das Grundstück ist von Meer ca. 1500 m entfernt. Das schaffen wir zur Not auch in Bierlaune zu Fuss

Klingt gut, da kann man ja auf dem Rückweg noch in 3 nette griechische Tavernen einkehren...
Ansonsten gilt: das für mich wichtige Kriterium ist nicht wie weit ich heim laufen muss, sondern wie weit der Weg bis zur nächsten Bar zu robben ist, wenn meine vorige früh um 6 zumacht!

Zitat

By the way: Hast du ´nen Bart???

Also - wer jetzt? Und vor allem waaaaaarum? - ich jedenfalls habe einGesicht wie nen Babypopo!

Hi Martin,
hab herzlichen Dank für das Einstellen der Bilder! Ich denke das zeigt noch stärker die Vielfalt an Möglichkeiten fürs gleiche Ziel. Zudem sind beide Boote blitzsauber gebaut.
Mein absoluter Favorit freilich ist Dein knuffeliges Nussschalen-Boot, was hier gar nicht abgebildet ist.
Ich hirne schon die ganze Zeit, wie es damals anfing, Ich meine erst woanders die grundsätzliche Idee abgeguckt zu haben - aber nachdem ich das Video der Nussschale sah, war die Bauentscheidung gefallen.
You're guilty!

Ganz nebenbei fühle ich mich mächtig geehrt, dass hier der Glatzenmann seine Aufwartung macht!
Als bekennender Zyniker und Sarkast bin ich einer seiner wohl größten Fans. In gewisser Weise hat er eine Vorbildfunktion für mich - ist eine der wenigen Personen, die noch mehr Schwachsinn von sich geben, als ich mich schon redlich bemühe.

Eine der Hauptmotivationen zum Bau war bei mir tatsächlich die Schaltungs- und Softwareentwicklung. Ganz bald gebe ich dazu mal einen Überblick.
Bei mir ist es halt so, dass ich ganz bestimmt nicht meine wertvolle Zeit am See / am Pool mit körperlicher Arbeit (Knüppel-Rudern) beeinträchtigen möchte, da ich all mein Augenmerk auf Alk sowie Bikini-Girls richten muss.

In Sachen Stromaufnahme: Ich hatte mir für die Phase der Softwareentwicklung aus Lego Technik ein Chassis mit beiden Rudern und 4 großen 5-Euro-Conrad-Servos gebaut. Blöderweise kein Foto gemacht. Die Servos haben gewaltig Strom gezogen. Daher entwickelte ich eine ziemliche Skepsis und ging auf Nummer sicher.
Für das Zielobjekt hab ich zwischenzeitlich recht günstige China-Direktimport-Servos mit Metallgetriebe erhalten. Die machen auf den ersten Blick einen prächtigen Eindruck. Alles weitere wird sich zeigen.

Mit ein bisschen Glück wird das Boot ja noch in diesem Jahrzehnt fertig...

Gruß,
Johannes

Hallo zusammen,

im Sinne einer "Special Edition" für Dich, Martin, kommt nun eine Beschreibung der Funktionalität von Ruderboot und Ruderer.
Ich hoffe, dass dies vielleicht ein bisschen Inspiration für den einen oder anderen ist, seine tollen Modelle mit Leben zu erfüllen.

Bedienung:

Zum Einsatz kommt ein beliebiger Fernsteuer-Pultsender mit 2 sogenannten Kreuzknüppeln. Man nennt sowas auch 4-Kanal-Sender.
Der rechte Kreuzknüppel steuert die Ruderbewegungen und somit die Fahrt des Bootes, der linke steuert den Kopf des Rudermännchens.
Das Rudermännchen ist einfach erklärt: Knüppel vor/zurück bedeutet Kopf nickt runter/hoch. Knüppel links&rechts dreht den Kopf um bis zu 90°.
Der rechte Knüppel ist arg kompliziert - dazu komme ich später.



Fernbedienungskomponenten im Boot:

Im Boot selber befinden sich nur einige wenige Bauteile:

• Akku (LiPo 7,4 Volt)
  
• Empfänger mit 4 Kanälen
  
• 7 Servos
  
• Ruderboot-Steuerung
  

Servos:

Die insgesamt 7 Servos haben folgende Einzelfunktionen:

• Backbord-Riemen hoch/runter
  
• Backbord-Riemen vor/zurück
  
• Steuerbord-Riemen hoch/runter
  
• Steuerbord-Riemen vor/zurück
  
• Rudermännchen-Körper vor/zurück
  
• Rudermännchen-Kopf hoch/runter (direkt am Empfänger angeschlossen)
  
• Rudermännchen-Kopf links/rechts (direkt am Empfänger angeschlossen)
  

Ruderboot-Elektronik:

Das Hirn des Ruderbootes basiert auf einer minimalen Mikrocontroller-Schaltung. Für die, die es interessiert: Zum Einsatz kommt ein ATMEL ATTiny84 mit 4K ROM und externem 16 MHz Quarz.

• Grün: Anschlüsse für 5 Servos (beide Riemen plus Rudermännchen-Körper)
  
• Pink: 2 Empfänger-Anschlüsse des rechten Kreuzknüppels
  
• Gelb: Taster zum Einstellen zahlloser Bertriebsmodi
  
• Orange: Trimmer für verschiedene Sonderfunktionen
  
• Türkis: Programmierbuchse für den Mikrocontroller (entfällt später)
  
• Blau: Blaue leuchtstarke LED, die über Blinkmuster zig Betriebszustände signalisiert - jeweils in Abhängigkeit des aktuellen Betriebsmodus
  

Die Schaltung beinhaltet noch zudem einen festspannungsregler (BEC-Schaltung) um die Akku-Spannung auf ein für den Empfänger verträgliches Maß zu reduzieren.
Im nächsten Schritt erfolgt der Aufbau dieser fertigen Schlatung mit winzigen SMD-Bauteilen auf einer geätzten Leiterplatte. Das Ganze hat dann etwa die Größe eines 2-Cent-Stücks.

Entwicklungsumgebung:

Professor Malik in St. Gallen (allen Kaufleuten sicher ein Begriff) prägte den schönen Satz: "Willst Du Erfolg haben, dann kappe als Erstes alle Ausreden".
Drum will ich Euch auch direkt mal genau diese Ausreden nehmen. Die Bauteilkosten für die gezeigte Schaltung liegen bei < 5 Euro. Der Programmieradapter kostet 15 Euro. Die Entwicklungsumgebung ist Freeware.
An den Kosten wird also keine Idee scheitern.

Software:

Ich habe dieses Projekt komplett in der Umgebung "AVR Studio 4" von Atmel erstellt. Die Software ist in Assembler geschrieben, da sie hohe Anforderungen an Echtzeitfähigkeit stellt.
Die 4K (Kilobyte) Speicher sind bis zum letzten Byte gefüllt, Der Programm-Quelltext bzw. Code (nicht Kot...!) umfasst 3000 Zeilen.



Gleich gehts weiter...

Kommen wir nun zu all den Funktionen, die das Böötchen und den Ruderer kennzeichen:

Betriebsmodi:
Die Steuerung unterstützt insgesamt 9 Betriebsmodi. Die Selektion erfolgt nach dem Einschalten durch Festhalten des Tasters bis der gewünschte Modus erreicht ist. Der jeweils aktive Modus wird über ein Blinkmuster der Kontroll-LED angezeigt.

• 0: Normalbetrieb - Boot und Ruderer werden über die fernbedienung gesteuert
  
• 1: Demonstrationsmodus - Boot und Ruderer vollführen eigenständig eine ca. 5 Minuten lange Show, die sich immer weiter wiederholt (für Ausstellungen etc.)
  
• 2: Servotest - erlaubt das Bewegen der 5 angeschlossenen Servos über den Trimmer - gut zum Prüfen / Optimieren der mechanischen Installation
  
• 3: Factory Calibration - setzt alle Einstellungen auf meine "Hersteller-Basiswerte" zurück
  
• 4: Kreuzknüppel-Kalibrierung - erlaubt die exakte kalibrierung des verwendeten Fernsteuersenders (diese unterscheiden sich immer geringfügig)
  
• 5: Kalibrierung Backbord-Servos - erlaubt die Endlagen- und Richtungskalibrierung der zwei Servos für den Backbord-Riemen
  
• 6: Kalibrierung Steuerbord-Servos - erlaubt die Endlagen- und Richtungskalibrierung der zwei Servos für den Steuerbord-Riemen
  
• 7: Kalibrierung Rudermännchen-Körper - erlaubt die Endlagen- und Richtungskalibrierung des Servos für den Rudermännchen-Körper
  
• 8: Servo-Zentrierung - bewegt alle 5 Servos in die exakte Mittenposition (hilfreich bei der Justage aller Gestänge)
  

Die beiden Servos zur Kopfbewegung des Rudermännchens sind ja wie bereits geschrieben direkt an den Empfänger angeschlossen. Wenn man Pech hat, dann ist die Drehrichtung gegenüber dem Kreuzknüppel genau verkehrt herum.
Gemäß Murphy musste ich beide Servos invertieren. Dazu vertauscht man einfach jeweils 2 Drähte am Servomotor und am Servo-Potentiometer durch Umlöten.

Ruderbetrieb:
Um den Ruderbetrieb zu verstehen, stelle man sich bitte vor: Man hält den Sender in den Händen und schaut auf den rechten Kreuzknüppel. Das folgende Bild zeigt das mögliche Bewegungsfeld dieses Knüppels als zweidimensionale Matrix.
Vor einem steht das Böötchen und zeigt mit dem Bug auf einen. Man selber hat also die Position des Ruderers. Rechts liegt Backbord, links liegt Steuerbord. Im Grunde genommen fährt man die ganze Zeit über rückwärts, wie auch beim echten Ruderboot.



Gehen wir nun mal durch die einzelnen implementierten Aktionen. Sie sind aufgeteilt in "mnauelles Rudern" und "automatisches Rudern":

• 01: Kreuzknüppel-Mitelstellung, nach 0,5 Sekunden werden beide Riemen angehoben und bleiben in der Luft
  
• 02: Beide Riemen sind eingetaucht - je nach Ausschlag werden sie zum Bug bewegt
  
• 03: Beide Riemen sind eingetaucht - je nach Ausschlag werden sie zum Heck bewegt (über 2-3-2-3 kann man das Boot hin-und-her schwabbeln lassen)
  
• 04: Backbord-Riemen eingetaucht, Steuerbord-Riemen in Mittelposition in der Luft, Backbord-Riemen lässt sich manuell entsprechend Ausschlag vor- und zurück bewegen
  
• 05: Wie 4, nur spiegelbildlich
  
• 06: Beide Riemen sind eingetaucht, das Boot ruder von selber vorwärts geradeaus, der Speed (die Ruderfrequenz) steigt entsprechend Knüppelausschlag
  
• 07: Beide Riemen sind eingetaucht, das Boot ruder von selber rückwärts geradeaus, der Speed (die Ruderfrequenz) steigt entsprechend Knüppelausschlag
  
• 08: In allen grauen Feldern ruder das Boot automatisch, der Ausschlag in Y steigert den Speed, der Ausschlag in X verkürzt den Hub des kurveninneren Riemens (wie in echt)
  
• 09: Beide Riemen eingetaucht, Steuerbord-Riemen in Mittelposition, Backbord-Riemen in Mittelposition
  
• 10: Wie 9, nur spiegelbildlich
  
• 11: Beide Riemen eingetaucht, Steuerbord-Riemen in Mittelposition, Backbord-Riemen rudert automatisch vorwärts, Speed entsprechend Knüppelausschlag in X-Richtung
  
• 12: Wie 11, nur rückwärts
  
• 13: Wie 11, nur spiegelbildlich
  
• 14: Wie 12, nur spiegelbildlich
  
• 15: Beide Riemen eingetaucht, Boot dreht auf der Stelle, Riemen bewegen sich entgegengesetzt, Tempo entsprechend Knüppelausschlag in Y-Richtung
  
• 16: Wie 15, nur entgegengesetzte Drehrichtung
  

Sorry - das ist nicht ganz trivial am Anfang. Aber von der Ergnomie bei der Bedienung absolut schlüssig. Meine 3 Ältesten (4, 6, 8 ) konnten es nach 1 Minute bedienen...

Ruder-Prinzip:
Beide Riemen können in 8 definierte Positionen bewegt werden. Das zyklische Durchlaufen dieser Positionen ergibt das Rudermuster.
Konkret heißt das: Mitte oben, Mitte unten, max. vor oben/unten, max. zurück oben/unten plus 4 Positionen 20% vor dem Ende des max. Ausschlags.
Entspricht in etwa einem Rechteck mit abgerundeten Ecken bzw. einer nahezu rechteckigen Ellipse.
Der horizontale Hub der Bewegung ist variabel und wird errechnet.

Rudermännchen:
Je nach Sendr-Kreuzknüppelposition ergibt sich ja ein bestimmter Bewegungsablauf der beiden Riemen oder zumindest eine definierte Riemenposition.
In Abhängigkeit davon bewegt die Software den Körper des Rudermännchens in die jeweils richtige Position.
Dabei ist die Körperbewegung geringfügug voreilend, damit es so ausschaut, als ob der Ruderer an den Riemen reisst oder drückt.

Demonstrationsmodus:
Jetzt noch ein Wort zum Demo-Mode. Mich reizt der Gedanke eines Top-Manager-Schreibtisch-Gimmicks, sprich einem Mini-Ruderboot mit Acrylglas-Rumpf und Carbon-Innereien.
Dieses sollte in der Lage sein auf dem Schreibtisch eine gigantiische Show abzuziehen. Zumindest elektronisch ist dies soweit fertig.
Der Demo-Mode ist nichts anderes als eine Tabelle mit Einträgen für die Kreuzknüppelposition plus eine Zeitangabe, wie lange diese Phase abläuft.
Soll heißen: Der Mikrocontroller macht nichts anderes, als einen Benutzer zu simulieren, der nacheinander den Kreuznüppel immer für ein paar Sekunden in eine bestimmte Position bewegt.
Das Blöde freilich war massiver Speichermangel im Chip. Darum musste ich ein Verfahren zur Datenkompression einsetzen. Also hab ich mir flott eine EXCEL-Maske gebastelt, die mir die Kreuzknüppel-Positionen in ein schlankeres Format übersetzt. Der Controller übernimmt dann bei der Abarbeitung die Dechiffrierung. Sieht so aus:



Die gesamte Software-Entwicklung lief über knapp 2 Wochen, danach dann noch einmal 2 Wochen vereinzelt Verbesserungen angebracht. Ist also alles nur halb so wild.
Zu Beginn hatte ich den Aufbau lose auf dem Tisch stehen. Die Servos "rührten" also fste vor sich hin. Aber irgendwann ist man am Ende des eigenen Abstraktionsvermögens und kann den Bewegungen einfach nicht mehr folgen. Also hab ich mir von den Kids die große Lego-Kiste geschnappt und aus Lego-Technic einen Simulator gebaut. Die Verbindung zwischen Servos und Riemen übernahmen auf die Schnelle zurechtgebogene Kupferdrähte. Fertig.

So, das war jetzt alles reichlich pervers. Für die, die das schlichtweg anekelt: Bitte nehmts nicht krumm, ein Klick und Ihr seid in einem anderen Thread.
Für die anderen unter Euch hoffe ich, dass es vielleicht ein wenig Hintergrundgedanken, Vorgehen und Umsetzung erläutern konnte.

Der Status des Projektes insgesamt zum gegenwärtigen Zeitpunkt:

• Ruderbootregelung Software komplett fertig - erfordert noch Alltagserprobung
  
• Ruderbootregelung Hardware (Prototyp) komplett fertig und einsatzbereit - SMD-Zielversion vorbereitet
  
• Rudermännchen Medium-Size als Prototyp fertig - 12 kleine Änderungen im Datenstand noch einzupflegen
  
• Ruderboot in der Konstruktion auf 30% - Baustand 0%
  
• Ruderbootantrieb konstruktiv auf 80% - Baustand 20% (Material besorgt)
  

Soll heißen: wenn es da nicht zig Parallelprojekte und null Zeit gäbe, dann könnte das Baby noch locker im Frühjahr den Pool entern...

Machts gut,
Johannes