Projektlabor Robotik MINTgrün

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===== Projektdokumentation Futtermaschine Foodie =====

Foodie ist eine Futtermaschine, welche eine Portion Futter freigibt. Durch einen Schalter kann der Roboter aktiviert werden und nach einem gesetzten Timer gibt er das vorbereitete Futter frei. Der Futternapf ist ein „Slowfeeder“ und kann ausgetauscht bzw. gewaschen werden, das Futter muss dabei nicht umbedingt aus Trockenfutter bestehen. Der Roboter ist eine gute Hilfe, wenn das Haustier über die Fütterungszeit alleine zuhause ist, man aber trotzdem pünktlich das Essen servieren möchte. Der Roboter kann daher auch die positive Verstärkung beim Hund bzw. beim alleine bleiben beeinflussen. Dieser Roboter ist zudem maßgeschneidert auf meine Hündin Luna, sie wiegt ca 20-23kg und ist sehr verfressen und intelligent. 

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==== Einleitung ====


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Dieses Projekt ist Last Minute entstanden und zudem ein Einzelprojekt. Daher ist Foodie relativ einfach gehalten mit wenigen Funktionen, jedoch einem sinnvollen Ziel.

Klassische Futterspender/Futtermaschinen, welche Trockenfutter zu einer bestimmten Uhrzeit ausschütten, gibt es im Internet zu Genüge. Luna ist eine Australische Schäferhündin mit ca 20-23kg; sie ist sehr verfressen und intelligent. Außerdem hat sie einen sehr empfindlichen Magen und übergibt sich gerne. Eine einfache Schale Trockenfutter bekommt Luna nie, zum einen weil sie so schnell essen würde, dass sie alles wieder hervorbricht. Zum anderen, weil das den Anspruch der Rasse nicht genügen würde. Sie ist ein Arbeitstier und braucht Stimulierung. Daher wird ihr Futter im Training gefüttert oder in "Slowfeeder". Diese Art von Näpfe bilden eine Art Spiel und Hindernis um an das Futter zu gelangen. Außerdem ist Luna ein Alltagsbegleiter, sie ist nie den ganzen Tag alleine. Demzufolge ist ein Futterspender für mehrere Kilo Trockenfutter nicht optimal für sie. Daher wird Foodie konstruiert, eine angepasste Futtermaschine, welche eine leckere Mahlzeit ausgibt, falls Luna mal alleine Zuhause ist. 
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==== Konstruktion ====

{{:projektesose24:futtermaschine:foodie_test.jpg?300 |}}Alle Plastikbauteile sind mit 3D-Drucker gedruckt worden mit PLA-Matt. Foodie ist unterteilt in die bewegbare Drehscheibe mit dem Napf und dem Technik-Deckel mit der Steuerung. Für das entgültige Design wurden mehrere kleine Test-Foodies (Foddie 1.0 links und 1.5 rechts) gedruckt.



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=== Baugruppen ===

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==Drehscheibe mit Napf==

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Die Drehscheibe ist inspiriert von meinem Staubsaugerroboter Marshmallow. Die Hülle von Foodie ist rund und zur Hälfte geschlossen. Auf einem Axialkugellager liegt die Drehscheibe. Diese kann sich um 360° drehen. Der Napf hat die Form eines Halbkreises, daher dreht sich die Scheibe immer um 180°. Der Napf kann daher im verschlossenen Teil sein oder im offenen Teil, d.h. für den Hund zugänglich. Der wechselbare Napf hat ein Anti-Schling-Design, also kleine Hindernisse. 
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==Technik Gehäuse == 
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Die Hülle umschließt die Drehscheibe halbkreisförmig und besitzt 2 Ebenen. In der Unteren ist das Futter und in der Oberen die Technik. Der Technik-Deckel verschließt somit auch gleichzeitig den Zugang zum Futter, da dieser auch einen Halbkreis darstellt. In dem Deckel befindet sich ein Servomotor, welcher über ein Arduino Uno gesteuert wird. Es ist wichtig zu beachten, welche die 0° Position beim Motor ist, da der Motor sich um 180° dreht und dann die gleiche Drehung zurück macht. Für die Kontrolle der Steuerung wurden einfachheitshalber 3 verschiedenfarbige LEDS hinzugefügt. Der Roboter hat 2 Programme, welche den Motor zeitlich unterschiedlich steuern:

__Fütterungsprogramm:__
Drückt man den Knopf, so leuchtet die weiße Kontrolllampe; der Motor ist einsatzbereit.
Drückt man nochmal den Knopf, dann dreht sich der Motor um 180° und die blaue Kontrolllampe leuchtet. Das Futter kann befüllt werden. 
Drückt man den Knopf ein letztes Mal, so dreht sich der Motor um 180° zurück und der Napf dreht sich nach innen, die rote Leuchte ist an.

__Homealoneprogramm:__
Drückt man den Knopf, so aktiviert sich ein variierbarer Countdown und die weiße Kontrolllampe geht an. Ist dieser abgelaufen, so dreht sich der Motor um 180° und das Futter wird freigegeben, die blaue Kontrolllampe geht an . Gleichzeitig aktiviert sich ein zweiter variierbarer, aber kürzerer Countdown. Nachdem der zweite Countdown abgelaufen ist, dreht sich der Motor um 180° zurück und der Napf ist wieder verschlossen, die rote Kontrolllampe leuchtet. Der Hund kann also keinen Unfug mit dem leeren Napf anstellen.


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== Schaltplan ==
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== Material ==

  * Netzteil 9V
  * Arduino Uno
  * Servo Motor SG90
  * 3xLED (rot,blau,weiß)
  * 3xWiderstand (220 Ohm)
  * Kleiner Knopf

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==== Ergebnis und Diskussion=====

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Dieses kleine Projekt ist in den Semesterferien entstanden. Deshalb hat es nur einen geringen Umfang. Jedoch konnte es erfolgreich zu Ende gestellt werden. Das Konzept wurde mehrmals verändert, jedoch ist die Grundidee gleichgeblieben. 

Zu Beginn war das Design-Konzept noch quadratisch, jedoch ist das finale Design rund bzw. kreisförmig geworden, da es stabiler gegen Hundeattacken ist und keine zusätzlichen Schließmechanismen notwendig sind. Aber auch die Technik wurde geändert. Ich habe zuerst mit einer Pi und einem Set aus Platine und Schrittmotoren gearbeitet, dies wurde jedoch aus mangelnder Qualität der Bauteile verworfen (Defekt und Motor hatte auch einfach gesagt zu wenig bums). Ich wollte eigentlich mit der Pi arbeiten, da ich damit gute Erfahrung mit der Einbindung von Internetfunktionen habe, jedoch war dies kein Muss für das Projekt und ich habe somit alles einen Schritt zurück gesetzt und bin eine Stufe einfacher gegangen. Ich hatte nämlich auch einen Arduino Baukasten zur Verfügung und habe einen kleinen Servomotor aufgetrieben. Damit konnte ich die manuelle Schaltung mit Countdown sehr einfach umsetzen. 

{{ :projektesose24:futtermaschine:foodie2.jpg?300|}}
Ein weiteres Problem bzw Schwierigkeit war die Konstruktion des 3D-Drucks, da alles selbst gestaltet werden musste. Außerdem war die Druckgröße begrenzt, sodass mit dem zur Verfügung stehenden Drucker eigentlich keine vernünftige Napfgröße zustande kommen könnte. Ein Freund mit einem größeren Drucker kam mir zur Rettung und das Projekt konnte weiter gehen. Aus Zeiteffizienz wurde daher ein Napf aus 2 Teilen parallel gedruckt und geklebt. 

In Zukunft könnte man noch die einfache Schaltung mit dem manuellen Knopf digitaler machen, zB doch über die Pi. Dann könnte ich beispielsweise eine Mail schreiben und somit Foodie drehen lassen. Auch eine Integration mit der Heimtierkamera wäre eine nette Idee. Oder verschiedene Knöpfe, die verschiedene Timer bzw. Programme iniziieren. Aktuell befindet sich der Knopf in dem Technikdeckel, das ist etwas umständlich, man könnte eine Halterung auf der Rückseite anbringen. Zudem ist der Deckel nur mit Pins gesichtert, die nicht so stabil sind wie gedacht. Für unbeaufsichtigte Benutzung müsste man sich etwas stabileres Überlegen. Außerdem wäre eine Sicherung denkbar, damit keine Hundeschnauze eingeklemmt werden kann. Aber da der genutzte Motor nicht so stark ist, ist das nicht so ein großes Problem für mögliche Verletzungen. Aber gleichzeitig wäre auch ein Stoppmechanismus sinnvoll, da die Schüssel sonst leicht weitergedreht werden kann. Weitere Anti-Schlingnapfdesigns sind auch bereits schon im Design, damit es für Luna nie langweilig wird :) Die Schale, die nicht in Benutzung ist, kann verkehrt herum in die leere "Wartefläche" gelegt werden, sodass eine Blockade gegen neugierige Hundeschnauzen errichtet ist. 

Sobald Luna und Foodie aufeinander treffen, wird es hier ein Video geben (Luna macht grade Italienurlaub). Ersatzweise gibt es hier Videos mit Mensch und Murmeln:

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**Code:** {{:projektesose24:futtermaschine:foodie_programme.zip|}}
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