Projekt am Start · Mobile Robotik
Rover JPL
Wir bauen einen sechsrädrigen Rover wie die auf dem Mars, nach dem Projekt, das das JPL veröffentlicht hat.
- Räder mit 144 mm, dank der Rocker-Bogie-Federung immer am Boden
- 6
- Motoren: sechs treiben die Räder an, vier lenken sie
- 10
- die angegebene Höchstgeschwindigkeit, ungefähr
- 1,6 m/s
- die Kosten der Teile laut Projekt
- 1.600 $
Für alle, die kommen aus Maschinenbau, Elektronik und Informatik, Robotik
Was das ist
Der JPL Open Source Rover ist eine verkleinerte Version des sechsrädrigen Rovers, mit dem das JPL, das NASA-Labor, das die Rover für den Mars baut, den Planeten erkundet. Das Projekt stammt von 2017 und hat mehrere Versionen. Jeder kann einen bauen.
Er besteht nur aus Teilen, die es im Katalog zu kaufen gibt, vor allem von der Firma goBILDA. Für die Basisversion muss man kein Metall bearbeiten. Das JPL hat die Zeichnungen, die Teileliste, die Montageanleitungen und die Software veröffentlicht, und das Projekt ist als Open-Source-Hardware zertifiziert (OSHWA US002551).
Das Gehirn ist ein Raspberry Pi. Zum Fahren des Rovers passt jede Verbindung, die ein Raspberry Pi versteht: Bluetooth, Wi-Fi, ein USB-Joystick.
Wie er sich bewegt
Auf dem Mars haben Rover sechs Räder, weil eine besondere Federung alle am Boden hält, auch über Steinen. Das Projekt des JPL übernimmt davon drei Ideen.
- 01
Rocker-Bogie
Jede Seite hat einen Arm, den Rocker, mit dem Hinterrad. In der Mitte sitzt ein Drehpunkt, der einen zweiten Arm trägt, den Bogie, mit den Rädern vorn und in der Mitte. So kann ein Rad über einen Stein steigen, ohne die anderen anzuheben.
- 02
Differential
Eine Stange über dem Rahmen verbindet die beiden Seiten. Wenn der Rover bergauf fährt, verteilt sie das Gewicht von einer Seite auf die andere.
- 03
Lenkung mit sechs Rädern
Vier Servos lenken die Eckräder. Die Software bestimmt, wohin jedes Rad zeigt und wie schnell es sich dreht, so fährt der Rover Kurven.
Im Motor eines Rades
Jedes Rad hat seinen eigenen Motor, einen goBILDA Yellow Jacket der Serie 5203. Ein Elektromotor dreht schnell und mit wenig Kraft. Um den Rover zu bewegen, braucht es das Gegenteil, und das erledigt ein Planetengetriebe: Es bremst den Motor um das 26,9-Fache, und das Drehmoment wächst ungefähr im gleichen Maß.
Am Ausgang macht die Welle 223 Umdrehungen pro Minute. Mit Rädern von 144 mm sind das etwa 1,7 m/s, und daraus ergibt sich die vom JPL angegebene Höchstgeschwindigkeit von etwa 1,6 m/s. Das Getriebe lässt sich austauschen: Ein schnellerer Motor macht den Rover schneller, aber mit weniger Kraft.
- 01
Sonnenrad und Planetenräder
Auf der Motorwelle sitzt ein kleines Zahnrad, das Sonnenrad. Darum herum laufen drei Planetenräder, die sich an einem Hohlrad mit Innenverzahnung abstützen, das fest im Gehäuse sitzt. Die Planetenräder rollen im Hohlrad ab und nehmen den Planetenträger mit, der viel langsamer dreht als das Sonnenrad.
- 02
Zwei Stufen
Der Planetenträger der ersten Stufe treibt das Sonnenrad der zweiten an. In der Zeichnung hat das Sonnenrad 11 Zähne und das Hohlrad 46: Jede Stufe untersetzt um das 5,18-Fache, und zwei Stufen ergeben 26,9. goBILDA veröffentlicht die Zähnezahlen nicht: Die Untersetzung stammt von der Firma, Stufen und Zähne sind unsere Rekonstruktion.
- 03
Encoder
Hinten am Motor zählt ein Encoder die Umdrehungen. Die Software liest diese Zahl, um zu wissen, wie weit sich jedes Rad wirklich gedreht hat, und um die Geschwindigkeit jedes Rades in der Kurve zu korrigieren.
Die vier Eckräder haben außerdem einen Servo für die Lenkung, einen goBILDA der Serie 2000 mit 25-Zähne-Abtrieb, montiert in einem ServoBlock, der das Gewicht auf ein Lager ableitet. Das ist die Schwachstelle des Rovers: Nach einem harten Stoß kann die Mittelwelle brechen, die zwei Zahnräder des Servos trägt. Die Anleitungen des JPL erklären, wie man ihn öffnet und die Zahnräder tauscht, ohne ihn wegzuwerfen.
Die wichtigsten Teile
Das Projekt verwendet fast nur Teile aus dem goBILDA-Katalog. Das sind die wichtigsten, aus der offiziellen Liste.
| Bereich | Teil | Anzahl |
|---|---|---|
| Räder | goBILDA Wasteland, 144 mm Durchmesser und 52 mm Breite | 6 |
| Radmotoren | goBILDA Yellow Jacket, Untersetzung 26,9 zu 1, 223 Umdrehungen pro Minute | 6 |
| Lenkung | goBILDA Servo der Serie 2000 mit ServoBlock | 4 |
| Rahmen | Vierkantträger mit 328 mm, 232 mm und 96 mm | 4, 5 und 8 |
| Federung | goRAIL-Schienen mit 288 mm, 120 mm und 96 mm | 2, 2 und 6 |
| Computer | Raspberry Pi | 1 |
| Batterie | LiPo mit 7,2 Ah, mit mindestens 3 Stunden Fahrt auf steinigem Gelände | 1 |
Die Zahlen stammen aus der Liste des JPL. Preise und Versionen ändern sich: Vor dem Bestellen liest man die Liste noch einmal.
Was man zum Bauen braucht
- 01
Mechanik
Rahmen, Federung und Räder montieren. Die drei Teile werden parallel montiert. Die Rahmenplatten lässt man per Laser schneiden, auch bei einem Online-Dienst.
- 02
Elektronik
Löten, verkabeln, jeden Draht mit dem Multimeter prüfen, bevor man einschaltet. Platinen und Motoren werden der Reihe nach angeschlossen.
- 03
Software
Der Rover wird von einem Raspberry Pi gesteuert: Man braucht Grundkenntnisse in Linux, Python, Git und ROS. Der Code liegt in einem eigenen Repository, osr-rover-code.
Wie wir arbeiten
Das ist der Arbeitsplan, nicht das, was wir schon gemacht haben.
- 1Lesen. Die ganze Dokumentation, Anleitung für Anleitung, und die Teileliste mit den heutigen Preisen.
- 2Bestellen und montieren. Rahmen, Federung und Räder werden parallel montiert, jedes von einer Person.
- 3Verkabeln. Platinen, Motoren und Servos, mit Durchgangsprüfung an jedem Draht.
- 4Die Software. Den Code des JPL installieren und den Rover mit einem Joystick fahren.
- 5Etwas Eigenes. Das Projekt sieht Erweiterungen vor, wie einen Mast mit Kopf und einen Roboterarm. Wir wählen mit dem Team, was wir hinzufügen.
Wo wir stehen
- November 2026Das Projekt startet. Wir lesen die Dokumentation des JPL und stellen die Teileliste zusammen.
- HeuteWir suchen Leute für das Team: Mechanik, Elektronik, Software und alle, die die Arbeit organisieren wollen.
- Nächster SchrittDie Teile bestellen und Rahmen und Federung montieren.
Quellen
- JPL, Open Source Rover, Repository nasa-jpl/open-source-rover auf GitHub: Beschreibung, Teileliste und Anleitungen zu Mechanik, Elektronik und Verkabelung.
- JPL, osr-rover-code, die Software des Rovers, auf GitHub.
- OSHWA, Zertifizierung als Open-Source-Hardware US002551.
- jplopensourcerover.com, die Seite des Projekts.
- JPL, Teileliste: goBILDA-Motoren 5203 Yellow Jacket mit 26,9 zu 1 und 223 Umdrehungen pro Minute, goBILDA-Servo der Serie 2000; Anleitung zum Austausch der Servo-Zahnräder.
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