Roll_E – mein Begleiter auf 4 Rädern – Elektrischer Rollstuhl

Nun mal ein Baubericht, der nicht allzuviel mit FPV zu tun hat, sondern mit einem Elektro Rollstuhl. Vielleicht verpass ich ihm ja auch noch eine Kamera 😉 Beim letzten FPV Treffen konnten wir mit den Autos nicht ganz bis zum Flugplatz fahren und ich musste sage und schreibe 3x laufen bis ich alles ausm Auto an meinem Platz hatte. Ich war bevor das entspannte fliegen los ging schon regelrecht ent-nerft. Am Abend musste dann wieder alles ins Auto.

Roll_E – mein Begleiter auf unliebsamen Gelände 🙂

Als ich dann so den Weg zum Auto schlenderte, kam mir die ultimative Idee: ich brauche einen Bollerwagen! OK. Bollerwagen schön und gut, der muss ja auch gezogen/geschoben werden und dann durch das hohe und oftmals auch feuchte Gras. Was macht man da am besten? Richtig! Einen E-Motor verbauen!

Brainstorming

Mit der Zeit kamen dann ganz viele Ideen was der Roll-E haben muss. Darunter zählen unter anderem:

• Elektroantrieb mit Differenzial und Getriebe (Max 10km/h)
• Solarzelle damit er nicht nutzlos in der Sonne herumsteht
• Traktorreifen am Antrieb
• Höchstmaße 70x60cm (muss man ja in den Kofferraum bekommen)
• Abnehmbare Alukisten für den Transport
• Led Beleuchtung
• Fernsteuerung / DIY MICRO RX / 433 MHz
• evtl. eine kleine Sitzfläche
• Not-Aus Schalter

Gimmicks:

Als besondere Gimmicks sind mir spontan eingefallen:

• Autopilot ala APM oder Pixhawk (als Rover Variante)
• Followme Modus (damit er mir hinterherfahren kann)
• Wegpunkte abfahren
• Retourn to home (damit er auf Knopfdruck selbst zum Auto zurückfahren kann)
• Lipos laden
• FPV-Monitor
• FPV-Camera damit man ihn auch per Kamera steuern kann

Somit ging die Recherche los und bin nach etwas googlen dann auf den Youtube-Kanal von CGmerowinger aufmerksam geworden. Lange Rede, kurzer Sinn, die Gegebenheiten standen fest und nach der Ideenfindungsphase war klar was benötigt wird. So ein Rollstuhl kann anscheinend um die 150KG schieben. Das wäre ja mehr als ausreichend 🙂

• Antrieb aus einem alten Elektrorollstuhl (mind. 24V)
• Bürstenregler der 24V kann
• Solarpanel / inkl. Laderegler

1. Inspektion / Test:

Nachdem ein paar Wochen vergangen sind, hab ich endlich einen passenden “Freund” in einer Kleinanzeigenbörse gefunden der mir zusagt… Einen INVACARE G40. Der Preis war auch vollkommen OK! Lasst euch nicht übers Ohr hauhen. Für die alten Rollstühle gibt es keine Ersatzteile mehr und fahren möchte den auch keiner mehr! 🙂

Da ist er nun 🙂

Da stand er nun ein paar Tage in meinem Keller, bis ich dazu gekommen bin ihn vom unnötigen Ballast zu befreien:

Was übrig bleibt

Abgenommen wurde der komplette Sitz mit Sitzmechanik, Aussenverkleidung, Fußstützen, die Elektronik und die Lampen. Die Batterien die mit dabei waren kamen auch sofort auf den Sondermüll. Die lagen beide bei 0,00V – somit Tiefentladen und reif für die Tonne.

Übrig geblieben ist dann nur noch der Grundrahmen und der komplette Antrieb mit Getriebe. Interessant ist auch die Lenkung. Die befindet sich bei diesem Rollstuhl an der Rückseite und erinnert an einen Stapler. Wohl das man sich keine Füße einzwicken kann. Die Lenkung wird mit einem Servomotor angesteuert. Mal sehn ob ich den zum laufen bekomme…

Antrieb / Bremse:

Da der Roll-E eine Magnetbremse besitzt, ist der Zustand ohne Akku natürlich immer “geschlossen”. Die muss man erst öffnen. Dazu nimmt man eine Batterie mit 12V und geht damit an den Bremskontakt. Man hört wie sich die Bremse öffnet mit einem kleinen “Klick”. Jetzt kann man den Reifen einwandfrei bewegen. Ich weiß, 24V will der Rolli haben, aber für die Bremse reichen ihm erstmal 12V. Jetzt nimmt man eine zweite Batterie und geht damit an die anderen beiden Pole im Stecker und siehe da, der Motor funktioniert 🙂

Rot/Blau= 24 Volt Motor, Gelb/Schwarz = 24V Bremse

Die Scheibenbremse welche verbaut ist, lass ich erst mal ohne Funktion. Um die kümmere ich mich später 🙂 Wird wohl ausgebaut um Gewicht zu sparen!

Antrieb:

Für den Elektromotor vorne habe ich diesen 24V Brushed ESC/Regler verbaut (hier, oder hier (nicht mehr lieferbar!)). Ich habe noch einen extra Kühlkörper verbaut um ihn auch wirklich nicht überhitzen zu lassen.

Die Akkukiste die beim Rollstuhl dabei war, dient mir nun als Controllingeinheit. Sie umfasst eine Box welche ich mit Elektronik vollgepackt habe und die Akkus natürlich.

Lenkung:

Nachdem ich mich lange damit beschäftigt habe, wie ich die vorhandene Lenkung richtig anspreche (Arduino, Positionsgeber, Software) hab ich die Idee mit dem Arduino verworfen und hab mich dann nochmal länger damit beschäftigt… Die vorhandene Servolenkung von dem Ding ließ sich einfacher ansprechen als Gedacht. Benötigt habe ich dazu nur folgende Sachen:

• ASMF-02 High Power Servo Controller oder von hier oder hier (ebay)
• Servokabel

Auf der Lenkseite (hinten im Originalzustand) hat der Rolli einen Schalter um die Lenkung auszuhängen. Das ganze wird durch einen mechanischen? Schalter übermittelt ans Steuergerät. Ich konnte somit feststellen ob die Lenkung eingehengt ist oder nicht mit einem Durchgangsprüfer. Auch konnte ich werte des integrierten Positionsgebers auslesen.

Folgende Daten konnte ich auslesen:

• Schwarz/Blau= Lenkung ein- oder ausgehängt als Signalgeber
• Weiss/Rot Lenkungspoti: 7,17kohm max ~7K 4,55kohm mittel 1,9kohm min ~2K

Die Verkabelung für das Servocontrollerboard sieht dann wie folgt aus:

Positionsgeber

Am Positionsgeberpoti vom Rollstuhl ist die Verkabelung folgend:

• Blau = GND
• Rot = 5V
• Weiß = Poti

Der Controller kann entweder per Poti angesteuert werden oder aber über ganz normales RC Signal 🙂 Da kommt freude auf!! 🙂

Dazu habe ich auch folgendes Video gefunden bei Youtube:

LED Beleuchtung:

Zur Signalisierung, dass der ROLL_E unter Strom steht, hab ich auf der Rückseite einen Streifen mit roten LED’s angebracht. Das sind normalerweise RGB Leds, hatte aber keine Lust jetzt extra “Rote” LED Streifen zu besorgen. Sobald der Powerschalter umgelegt wurde, fangen die hinteren LED’s an zu leuchten. Vorne habe ich weiße LED’s verbaut.

An der Vorderseite habe ich weiße LED Scheinwerfer angebracht. Genau genommen diese hier: LINK Dazu hab ich ihnen eine Hutze gedruckt 🙂

Schaltbar natürlich mit Fernsteuerung durch diesen RC Schalter. Gibts mit Sicherheit auch bei ebay… Die Ausleuchtung der LED Scheinwerfer ist echt gigantisch. Bin ja mal gespannt, wie das ganze in der Dämmerung aussieht…

Stromversorgung / Elektro:

Kurzübersicht der verbauten Teile:

• 2x 6S 8.000 mAh Lipos von Turnigy (leider nicht mehr Lieferbar)
• 1x 3S 2200 mAh Lipo für die Autopilot Elektronik
• Lipowarner von hier oder hier (ebay)
• XT-90 Stecker
• AWG 12 Silikonkabel
• Batterietrenner

Da der Motor und die Servolenkung nur ordentlich mit 24 Volt laufen, musste ich einen Kompromiss eingehen… Sackschwere Bleigelakkus oder teure Lipo Akkus. Naja, ich hab mich dann für die Lipo Akkus entschieden. Das macht locker 20KG Gewichtsunterschied aus.

Um die einzelnen Lipozellen zu überwachen ist es notwendig jeden Akku mit einem Lipowarner auszustatten. Das ist schon recht nervig, aber hilf m.e. nichts. Da such ich noch eine Gesamtspannungsüberwachung. Mal schaun. Vorerst muss ich bei der Methode bleiben.

6S 8000mAh

Um den Verbrauch, die Spannung und die Leistung zu verfolgen hab ich ein Wattmeter eingebaut. Genauer genommen das hier. Ein Test bei Youtube zeigt das es doch “relativ” genau ist und für meine Zwecke vollkommen ausreichend.

Strommessung

Weiterhin habe ich etliches an 12AWG Stromkabel bestellt und XT90 Stecker. Die sind vielleicht etwas überdimensioniert aber da passt das Dicke Kabel echt gut rein! Um alles ordentlich Einschalten zu können, hab ich noch einen Batterietrenner bestellt. Den hier um genau zu sein.

Blende mit Powerschalter

Ich habe das ganze natürlich auf einer schönen Blende samt dem Batterieschalter verbaut. Wenn kein Strom auf dem Roll_E ist, rollt er auch nicht davon 🙂

Stauraum:

Ich wollte flexibel bleiben. Ausserdem muss der ROLL_E in meinen Kofferraum passen. Somit entschloss ich mich nur den Unterbau fahrbar zu gestalten und die Aluboxen abnehmbar zu machen.

BILDER FOLGEN

Auf das Grundgestell kamen zwei Riffelblechplatten mit Scharnieren um an die Elektronik hinzukommen und rundherum Aluwinkel in passender Länge/Breite und schon war der ROLL_E nicht mehr hohl, sondern man konnte etwas abstellen. Damit die Koffer nicht herunterfallen, hab ich noch jeweils zwei Schnappverschlüsse drangeschraubt.

BILDER FOLGEN

Verbaut hatte ich dann:

• 2x Alu-Riffelblech mit 2,5/4mm Stärke
• Aluminium Winkel 1,5/2,0mm 40/20mm
• 6x Edelstahlscharnier
• 4x Spannverschluss
• 2x Alu Kiste

Um an die Motorelektronik / Steuerkasten heranzukommen, hab ich beide Deckelhälften zum abnehmen gebaut. Somit komm ich jederzeit an die Steuerelektronik und die Akkus. Die müssen ja immer schön entnommen und geladen werden. Ausserdem ist die Elektronik so vor äußeren Einflüssen geschützt.

Der erste Test:

Geplantes / GEDANKEN:

Solarpanel:

Damit der ROLL_E nicht den ganzen Tag umsonst in der Sonne steht, hab ich mir überlegt, ich könnte die Aluboxen mit Solarpanels ausstatten. Das kann den internen Bleigelakku schön bei Laune halten. Viel wird nicht dabei herumkommen, aber damit kann ich immerhin die Elektronik und meine Groundstation die im ROLL_E Platz gefunden hat versorgen. Erste Versuche stehen noch aus… Nebenbei kann man noch praktisch sein Handy / Tablett daran laden 🙂

Gekauft habe ich folgendes:

• PWM Solar Controller (das Praktische daran, er hat schon zwei USB Anschlüsse um Geräte extern zu laden 🙂 )
• Bleigelakku (12V / 14AH) (ebay)

Schweißarbeiten:

Da der fahrbare Unterbau doch recht groß ist, hab ich mir überlegt ob ich in der Mitte ein kleines Stück herausnehme… Na mal drüber nachdenken!

Ardupilot / Autorover / Rover:

Mir kam beim suchen nach einem Rollstuhl schon in den Sinn, der kleine könnte sich doch auch mal bisschen selbstständig betätigen… Selbst zum Autofahren, hinter mir her fahren usw… Dazu benötigen wir natürlich einen “Autopiloten”. Die Flieger unter uns kennen ihn sicherlich. Den APM / Pixhawk. Ich hatte die Wahl zwischen dem APM 2.5 und einem Pixhawk. Das Problem beim APM ist das er leider nicht mehr weiterentwickelt wird. Somit fiel die Wahl auf den Pixhawk. Da ich schon etliche Erfahrung habe bei der Konfiguration mit dem APM sollte der Pixhawk, da er ja der Nachfolger ist, kein Problem darstellen. Also hab ich alles bestellt, was ich benötigte:

• Pixhawk / APM
• GPS
• Android Smartphone mit diesen 2 Apps – Mavlink Groundcontrole + 3DR Services
• Bluetooth zur Konfiguration / evtl. auf 433 Mhz umstellen, wenn alles funktioniert.
• 5V Pololu