Hardwareentwicklung
Die Hardwareseite zeigt die Reise vom ersten Versuchsaufbau bis zur kompakten V4 mit aktiver Turbine für mehr Bodenhaftung.
Jede Generation reduzierte Risiken, prüfte neue Ideen und brachte die MicroMouse näher an eine schnelle und zuverlässige Wettbewerbsplattform.
Unser Prototyp entstand aus der Idee, nur Komponenten für die eigene Hardware zu verwenden, welche wir zuvor getestet haben. Er besteht zu einem großen Teil aus Evaluation-Boards und 3D-Druckteilen. Das Design erinnert mehr an eine MicroMouse aus den Anfangszeiten, jedoch konnten wir mit ihm alle Bauteilgruppen verifizieren und sogar die meisten Softwaretests durchführen.
Die erste eigene Hardware wurde auf Basis der Schaltpläne verschiedener Evaluation-Board-Hersteller entwickelt. Neben den Grundfunktionen der Micromouse, wie Infrarotsensoren und Motorcontroller, bietet sie zusätzlich die Möglichkeit, den Strom jedes Motors zu messen.
Auf einen On-Board-Debugger wurde bewusst verzichtet. Stattdessen stehen mehrere Pinheader zur Verfügung, über die mit der Micromouse kommuniziert werden kann. Das gewählte Design ist im Micromouse-Bereich durchaus geläufig und hat sich bereits in Wettbewerben bewährt.
Um den mechanischen Aufwand möglichst gering zu halten, wurde eine Zwei-Rad-Variante umgesetzt. Schlitten an der Unterseite verhindern ein Schwanken während der Fahrt. Zur Messung der Distanz zu den Wänden kam eine einfache Hardwareschaltung zum Einsatz, die sich im weiteren Verlauf als großer Vorteil erwies und daher auch in späteren Designs wiederverwendet wurde.
Die dritte Version unserer Micromouse stellte ein vollständiges Redesign des bisherigen Konzepts dar. Ziel dieser Überarbeitung war es, die Plattform kompakter, flexibler und besser für zukünftige Erweiterungen nutzbar zu machen. Im Vergleich zur vorherigen Version konnte die Größe der Micromouse um etwa 20 % reduziert werden. Gleichzeitig wurden mehrere neue Universalschnittstellen integriert, um verschiedene Hardwarekomponenten einfacher testen und austauschen zu können.
Ein besonderer Fokus lag dabei auf dem Sensorsystem, das von Grund auf neu entwickelt wurde. Die neue Version verfügt über sechs universelle Sensorschnittstellen, die jeweils eine Spannungsversorgung, eine I²C-Anbindung sowie zusätzliche GPIO-Leitungen bereitstellen. Dadurch können unterschiedliche Sensortypen und -varianten unkompliziert getestet und miteinander verglichen werden.
Auch die Energieversorgung wurde überarbeitet. Anstelle der bisherigen Lösung kommt nun ein Zwei-Zellen-LiPo-Akku zum Einsatz. Durch die höhere Grundspannung steht mehr Spielraum für die Spannungsregelung und die Versorgung der Motoren sowie der Elektronik zur Verfügung.
Zusätzlich wurden weitere Universalschnittstellen vorgesehen. Dazu gehören unter anderem eine Schnittstelle für einen Gyrosensor sowie eine SPI-Schnittstelle. Der externe Debugger kann auf der Rückseite angesteckt werden und erleichtert das Auslesen von Messwerten, Statusinformationen und Debugdaten.
Die vierte Version der Micromouse basiert weitgehend auf der dritten Version, wurde jedoch um eine besonders markante Neuerung erweitert: eine Turbine zur Erzeugung von zusätzlichem Anpressdruck.
Dafür kommt ein Drohnenmotor in Kombination mit einem eigens konstruierten Turbinenaufsatz zum Einsatz. Ziel dieses Systems ist es, die Luft unterhalb der Micromouse aktiv abzusaugen. Dadurch entsteht ein Unterdruck, der die Micromouse stärker auf den Boden presst. Dieser zusätzliche Anpressdruck soll vor allem in Kurven einen Vorteil bringen, da die Räder mehr Haftung aufbauen können und dadurch höhere Kurvengeschwindigkeiten möglich werden.
Abgesehen von dieser Erweiterung unterscheidet sich die vierte Version nur geringfügig von der V3. Die auffälligste konstruktive Änderung ist das große Loch in der Mitte der Leiterplatte, das für die Luftführung der Turbine notwendig ist.
Insgesamt stellt die V4 eine gezielte Weiterentwicklung mit Fokus auf Fahrdynamik, bessere Bodenhaftung und höhere Geschwindigkeit in Kurven dar.
