Wir Machen Roboter!

So kann man den ersten Roboter bauen!

Bild des Benutzers Aleks
So kann man sehr schnell und einfach den ersten Roboter bauen. Keine Kenntnisse notwendig.
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Vorwort

Diese Anleitung ist eins der einfachen Wege, um dir einen schnellen Start in die Welt der selbstgebauten Roboter zu verschaffen. Nebenbei wirst du viele nützliche Sachen lernen, die dich beim Bau deines nächsten Roboters begleiten werden.

Die Anleitung wurde so ausgelegt, dass du schnell deinen ersten Erfolg erzielen kannst, denn gerade als Einsteiger, möchte man möglichst schnell Ergebnisse sehen. Und hiermit wird Dein erstes Ergebnis, ein programmierbarer Roboter.

Material

Es gibt zur Zeit leider keine Online-Händler, bei dem man alle nötigen Teile auf ein mal bestellen kann.
Der aktuelle Stand ist, dass man das in mehr als nur einem Shop bestellen muss oder man hat den einen oder anderen Teil schon zuhause liegen.

 

Gute Nachrichten: Wir haben einen Deal mit Watterott.com abgeschlossen. Dort könnt ihr alle Teile, die für diesen Roboter gebraucht werden, in einem schönen Koffer als Kit kaufen und dadurch wird gleichzeitig das Hosting unserer Webseite unterstützt :-)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Hier ist eine kurze Aufzählung der Komponente, die du für den Aufbau deines eigenen Roboters benötigst.

1 Arduino UNO Rev. 3

Arduino ist eine Entwicklungsplattform, bestehend aus Software und Hardware. Die Plattform wurde extra dafür entwickelt, ohne einer langen Lernphase, direkt in die Welt der Mikrocontroller-Projekte einzusteigen. Im Prinzip wurde Arduino für Nichtelektroniker entwickelt.

 

1 Arduino Motor Shield

Motor Shield ist eine wichtige Erweiterung für den Arduino. Da der Arduino nicht in der Lage ist, genug Strom von den Batterien zu den Motoren umzuleiten, übernimmt das der L298 Treiber auf dem Motor Shield, der von Arduino gesteuert wird. Außerdem bietet das Motor Shield weitere Anschlüsse für Sensoren und Aktoren. Diese Anschlüsse sind auch mit dem TinkerKit kompatibel.

 

5 oder mehr 100mm Female-Female (FF) Jumper Wires

Diese kleine Leitungen ersparen einem einige Lötarbeiten und erhöhen die Flexibilität beim Aufbau.

 

Etwas Draht

Der draht muss ca. 0,25mm² Querschnitt und ca. 20-30cm langes Stück reicht hier vollkommen aus.

 

1 Batterieclip

Hier muss man wohl nicht viel erzählen. Ist eben dazu da, um die Batterien mit der Elektronik zu verbinden.

 

1 Standard Servo

Servomotoren sind in Robotik sehr verbreitet. Im Inneren des Servos befindet sich ein kleiner Motor, mehrere Zahnräder und etwas „schlaue“ Elektronik. Ein Servo besitzt drei Anschlüsse für Plus, Minus und Signal. Über die Signalleitung sendet der Mikrocontroller (in unserem Fall Arduino) ein Signal zum Servo. Dadurch „weiß“ der Servo, in welche Richtung es drehen und an welcher Stelle anhalten soll. Diese Stelle liegt meistens zwischen 0° und 180°.

 

1 Sharp Infrarot Distanzmesser

Der Distanzmesser besitzt drei Anschlussdrähte und so zu sagen „zwei Augen“. Ein Auge erzeugt einen Lichtstrahl, der für menschliche Augen nicht sichtbar ist. Also wundert euch nicht, wenn der Sensor nicht leuchtet. Das ist schon richtig so =). Sollte vor diesem Strahl ein Gegenstand auftauchen, wird dieses Licht zurück reflektiert und von dem „zweiten Auge“ des Sensors erkannt. In diesem Augenblick, wo das Hindernis von dem Sensor erkannt wurde, steigt die Spannung an der Signalleitung des Sensors und zwar je näher das Hindernis, desto höher die Spannung an der Signalleitung. Der Mikrocontroller kann dieses Signal auswerten und den Roboter ausweichen lassen.

Achte bitte darauf, dass der Sensor entweder mit Anschlußkabel (siehe auf dem Bild) geliefert wird oder bestell diesen mit.

 

Batteriehalter für 4 AA Batterien (1,5Volt)

Die 4 Batterien hintereinander angeschlossen, erzeugen insgesamt 6 Volt, die in die Klinkenbuchse des Arduinos gehen. Auf dem Board ist ein Spannungsregler, der die 6Volt in 5Volt umwandelt. 5Volt ist quasi die Standardspannung, mit der fast gesamte Elektronik des Roboters arbeitet.

 

4 AA 1,5Volt Batterien

Aus den Batterien wird der Roboter mit Strom versorgt. Diese Batterien sind fast in jedem Laden erhältlich und sind relativ günstig.

 

2 Getriebemotoren und 2 Räder

Das Getriebe des Getriebemotors besteht aus mehreren Zahnrädern, die die Drehzahl der Räder zwar reduzieren (Untersetzung), verleihen ihnen aber mehr Kraft (Drehmoment). Dadurch kann der Roboter auch leichte Neigungen hoch fahren und rollt nicht zurück.

Es gibt Räder, die direkt auf die GM9 Motoren passen, z.B. Räder der Firma Solabotics.

 

1 Rolle doppelseitiges Klebeband

Dieses Band ist eine gute Methode zwei kleine Gegnstände miteinander zu verkleben und ist in unserem Fall eine gute Alternative zum Sekundenkleber etc.. Falls du deinen Roboter modifizieren/umbauen möchtest, geht es viel leichter alles auseinander zu nehmen, als wenn es geklebt wäre.

 

1 Schrumpfschlauch (3-5mm Durchmesser)

Während des Aufbaus deines Roboters, müssen einige Leitungen miteinander verlötet werden, z.B. die Anschlüsse des Sharp Sensors. Damit diese Leitungen kein Kurzschluss verursachen, sollten sie mit Hilfe von Schrumpfschlauch (oder Klebeband) isoliert werden. Wichtig ist, dass du den Schrumpfschlauch vor dem Verlöten auf die Leitungen drauf machst. Wenn man den Schrumpfschlauch erwärmt, schrumpft dieser zusammen.

 

Werkzeug

Ein Feuerzeug um Schrumpfschlauch zu erwärmen, Seitenschneider um Drähte und doppelseitiges Klebeband durchzuschneiden, kleinen Schlitz-Schraubendreher (2-3mm breit) und eine Abisolierzange um die Drahtenden von der Isolation zu befreien.

 

Lötkolben und Lötzinn

Während des Aufbaus muss man einige Leitungen miteinander verlöten. Dazu braucht man Lötzinn und einen Lötkolben um den zum Schmelzen zu bringen.

 

Ein Computer mit Internetverbindung und einem freien USB-Anschluss

Der Programm-Code für den Roboter wird mit Hilfe von USB-Kabel auf den Arduino-Mikrocontroller übertragen. Die Arduino Programmierumgebung ist kostenlos und läuft unter Mac OS, Linux und Windows.

 

 

Zusammenbau

Hast du alles? Dann auf geht's!!!

Ca. 4cm langes Stück doppelseitiges Klebeband abschneiden und auf einer Seite die Schutzfolie abziehen. Jetzt das Band mit der klebrigen Seite am Batteriehalter anbringen und drücke es mit etwas kraft zusammen.

 

Jetzt entferne die andere Schutzfolie und klebe den Servo drauf und drücke das Ganze mit etwas Kraft zusammen.

 

Schneide dir zwei 3 cm lange Stücke des Klebebandes ab und klebe sie auf den hinteren Bereich des Batteriehalters drauf.

 

Schneide dir 5 cm lange Stücke von dem Draht ab (4 Stück) und entferne mit Hilfe der Abisolierzange jeweils ca. 5mm der Isolierung ab.

 

Die GM9 Motoren haben jeweils zwei Anschlüsse. Je nach dem an welchem Anschluss Plus oder Minus angeschlossen wird, kann der Motor entweder in die eine oder andere Richtung drehen. Löte an jeden der Anschlüsse jeweils eine Leitung an, die du in Schritt 4 vorbereitet hast. Achte dabei darauf, dass die Lötspitze die Kunststoffteile der Motoren nicht berührt. Achte auch darauf, dass es keine Lötverbindungen zwischen Anschlüssen und dem metallischen Gehäuse des Motors gibt.

 

Jetzt werden die Motoren auf den Batteriehalter geklebt. Greife jetzt noch Mal zum doppelseitigen Klebeband und klebe es auf die Motoren oben drauf so dass auch die Metallfläche bedeckt ist.

 

Jetzt werden die Räder auf die Motorachsen montiert.
So langsam sieht es nach was aus, nicht Wahr? :-)

 

Befestige den Arduino oben auf den beiden Motoren und lass etwas Abstand zwischen dem Servo und Arduino.

 

Auf den Arduino-Board wird nun das Motor Shield aufgesteckt. Achte dabei darauf, dass die Stiftleisten des Motor Shields sich nicht verbiegen und die Buchsenleisten richtig getroffen werden. Lass dir dabei etwas Zeit :)

 

Nun kommen wir zu den Anschlüssen des Servo Motors. Wenn du es dir anschaust, wirst du feststellen, dass man etwas von den Anschlüssen sieht. Damit diese Kontakte nicht rausrutschen, hat der Servo-Anschluss drei kleine Klappen.

 

 

Bei diesem Schritt kann man zwischen zwei Varianten wählen.

Variante 1: Biege die Klappen mit dem Schlitz-Schraubendreher nach oben und ziehe die Leitungen mit der Kontakthülse raus Siehe Bild). Lass dir dabei etwas Zeit – wir haben es wirklich nicht eilig :) 

Variante 2: Man zieht nur die rote und die orangene Leitungen raus und vertauscht sie. In den Bildern wird nur die Variante 1 gezeigt. Es spielt keine Rolle ob du dich für 1 oder 2 entscheidest, denn die Funktion bleibt trotzdem gleich :)

 

Wenn du alle drei Leitungen rausgezogen hast, sollte es ungefähr so aussehen (siehe Bild)

 

 

Schneide jetzt drei 1,5cm kurze Stücke von dem Schrumpfschlauch ab und setze sie auf die Anschlusshülsen der Servo-Anschlußleitungen (was für ein Wort, oder?) auf.

 

Nun werden die Schrumpfschläuche mit dem Feuerzeug erwärmt. Bring bitte nicht die Leitungen zum Schmelzen :)  Zwei bis drei Sekunden reichen vollkommen aus.

 

Der Servo wird an den orangenen Steckern OUT ~5 auf dem Motor Shield angeschlossen. Wenn man den halbfertigen Roboter mit dem Servo zu sich hält, wird an den Linken Pin die Braune (Minus) Leitung, an den mittleren Pin die orangene (Signal) und an den rechten Pin die rote (Plus) Leitung angeschlossen. Bitte achte darauf, dass es richtig angeschlossen ist, sonst funktioniert der Servo nicht :)

 

Nun werden die Motoren angeschlossen. Wir fangen mit dem linken Motor an. Stecke die obere Leitung des linken Motors in die aller linke (Minus) Schraubklemme rein und schraube sie zu. Die untere Leitung des Motors wird an die zweite Klemme von links (Plus) angeschraubt. Bitte wende beim Zusammenschrauben keine Gewalt an.

 

Jetzt ist der rechte Motor an der Reihe. Hier gilt dasselbe – also obere Leitung an Minus-Klemme (dritte von links) und die untere Leitung an Plus (vierte von links).

 

Batterieclip an den Batteriehalter anschließen (Batterien bleiben erst mal draußen). Die rote Leitung (Plus) wird an Vin (fünfte Klemme von links) und die schwarze Leitung (Minus) an GND (Schraubklemme ganz rechts) angeschlossen.

 

Nun kommt wieder mein Lieblingswerkzeug ins Spiel, nämlich ein Lötkolben :) Nimm dir drei Jumper Wires und zwar möglichst in denselben Farben, wie die Anschlußdrähte des IR-Distanzmessers. Manchmal werden die Jumper Wires in zufälligen Farben geliefert. Das macht aber nichts. Wichtig ist, dass du weißt welche Leitungen des Jumper Wires mit welchen Leitungen des Distanszmessers verbunden sind. Schneide alle drei Jumper Wires in der Mitte durch.
Die Leitungen vom IR-Sensor und Jumper Wires (ich weiß, ich wiederhole das Wort viel zu oft) werden an den Enden ca. 1,5cm abisoliert und die Schrumpfschläuche (ca. 2cm) werden aufgesetzt (siehe Bild).
Ein Jumper Wire und eine Leitung des Sensors miteinander verdrillen und anschließend miteinander verlöten.

 

Über jede dieser Lötstellen wird nun der Schrumpfschlauch drüber gezogen. Die verlöteten Spitzen, die im Weg stehen, werden einfach parallel zu Leitungen gebogen. Hier auch die Schrumpfschläuche mit dem Feuerzeug erwärmen, damit sie fest sitzen.

 

Da ich keine Jumper Wires in passender Farbe hatte, muss ich mir merken (und du vielleicht auch), welche Sensorleitung mit welcher Anschlussleitung verbunden wurde. Bei mir geht Rot auf Orange, Schwarz auf Braun, Weiß auf Grau.

 

Als nächstes wird der vorbereitete IR-Distanzmesser an den weißen IN 2 Pin wie im Bild angeschlossen. Die Pinbelegung der drei Anschlußpins ist zum Servo identisch. Wenn man den Roboter mit dem Servo zu sich hält, ist links die Minusleitung (schwarz beim Sensor), mittig die Signalleitung (weiß beim Sensor) und rechts die Plusleitung (Plus beim Sensor).

 

Und nun wird der Infrarotsensor mit Hilfe des doppelseitigen Klebebands am Servo befestigt.

uuuund...... !!! TADAAAAA :-) !!! Den mechanischen Aufbau hast du fertig.  

 

 

Im nächsten Schritt wird der Roboter Programmiert.

Programmierung

Schritt 1: Zuerst lade Dir das WMRprogrammcode.zip, ganz oben in diesem Artikel, auf deinen Computer. Wir haben zwei Versionen von der Software. Wir mussten eine Version so einfach wie möglich halten, damit wir diese hier gut erklären können (Beschreibung kommt demnächst). Falls du aber sehen willst wie die Profis programieren, nimm die Version von Flo ;-)

 

 

Schritt 2: Auf der Seite http://arduino.cc/en/Main/Software kannst du Dir die Arduino auf deinen Computer herunterladen. Ich persönlich bevorzuge die Version im ZIP file, da man diese nicht installieren muss.

 

Schritt 3: Als nächstes entpacke die beiden Ordner auf deinem Computer

 

Schritt 4: Um die Treiber für den Arduino UNO zu installieren, muss der Geräte-Manager aufgerufen werden.

Diesen Findet man unter Start -> Systemsteuerung -> Hardware und Sound -> Geräte-Manager

Klicke mit der rechten Maustaste auf "Unbekanntes Gerät" und anschließend auf "Treiber aktualisieren"

 

Schritt 5: Die Treibersoftware befindet sich bereits auf deinem Computer. Diese befindet sich nämlich in dem Arduino Ordner, den du in Schritt 3 entpackt hast. Also auf den zweiten Eintrag klicken

 

Schritt 6: Bei der Installation musst du den ordner angeben, wo sich dieser Treiber befindet. Klicke dazu auf "Durchsuchen.."

 

 

Schritt 7: In dem Arduino Ordner befindet sich ein Ordner mit der Bezeichnung "drivers". Dort befindet sich unser Treiber (zur Info: arduino.ini). Mit OK bestätigen.

 

Schritt 8: Bei der nachfolgenden Meldung auf "Installieren" klicken.

 

Schritt 9: zum Abschließen der Installation auf "Schließen" klicken

 

Schritt 10: Nachdem die Arduino-Treiber installiert wurden, kannst du im Geräte-Manager nachsehen, welcher COM-Port dem Arduino zugewiesen wurde. Dieser kann sich vom Computer zu Computer (und manchmal von USB-Buchse zu USB-Buchse) unterscheiden.

 

Schritt 11: Jetzt wird Zeit Arduino zu starten. Gehe auf Datei -> Öffnen und finde die Datei "WMRprogrammcode.ino". 

 

Schritt 12: Nun muss das Board ausgewählt werden: Tools -> Board -> Arduino UNO

 

Schritt 13: unter Tools -> Serieller Port kannst du nun den seriellen Port auswählen, der dir im Schritt 10 im Geräte-Manager angezeigt wurde.

 

Schritt 14: Nun wird deinem Roboter etwas Intellegenz eingehaucht :) Klicke im oberen Breich auf den Pfeil im Kreis (Upload)

 

Schritt 15: Wenn alles glatt gelaufen ist, bekommst du eine kurze Meldung "Upload abgeschlossen".

 

Jetzt nur noch die Batterien einsetzen. Sobald das Programm startet, fährt der Servo in die Mittelstellung. Wenn der Sensor nach dem Programmstart mehr nach links oder rechts guckt, kannst du ihn wieder abziehen und neu aufsetzen. 

Nun halte kurz deine Hand vor dem Sensor und schon kann der Roboter seine abenteuerliche Fahrt durch dein Zimmer beginnen :-)

 

Falls du Fragen hast, kannst du diese im Forum für WMR Starter Kit stellen.

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Moin, hab mir gerade das Video angeguckt und mich gewundert warum der Roboter immer im Gleichgewicht ist und die Rück oder Vorderkante nicht aufliegen, er fährt ja nur auf einer Achse. Schwerpunkt berechnet und die Achse dann gesetzt? Erklärung bitte:) Grüße
Bild des Benutzers flo

Klar, man hätte alle einzelnen Komponeten wiegen können und dann über Rechnungen oder Simulationen den Schwerpunkt bestimmen. Aber es ist viel einfacher. Alle Teile zusammengebaut. Und wenn der Arduino samt Motorshild auf das Klebeband kommt, einfach etwas vor oder nach hinten setzten, bis es passt. :D

Hi

Hat jemand Erfahrung im betrieb von

Arduino UNO + Arduino Motor shield + Arduino USB Host shield?

Ist sowas möglich?

 

MFG

Bild des Benutzers flo

Hi,

Soclhe Fragen passt besser ins Forum, da es nicht direkt mit dem Starter Kit zu tun hat. Und Antworten gehen zwischen den echten Kommentaren zum Starter Kit schnell unter.

Beim Betreib von mehrerern Shields muss man beachten, welche Pins verwendet werden um mehrfach Belegung zu verhindern. Sonst geht am Ende gar nichts. :S

Hallo zusammen :)

Ist der Roboter auch mit Matlab programmier- und steuerbar? 

 

Grüße,

Skur

Bild des Benutzers flo

Ja, das müsste gehen. Ich habe das noch nicht gemacht. Aber auf der Arduino Seite ist es beschrieben: 

http://playground.arduino.cc/Interfacing/Matlab

Auf dem Arduino läuft dann eine spezielle Software und Matlab steuert das Ganze. Die Roboter Logik müsstest du noch nach Matlab portieren.

An dieser Stelle möchte ich auch auf das sehr schöne Forum verweisen. Solche technischen Fragen gehen hier in den Kommentaren schnell unter. ;)

Servus

Also ich hab mir auch das Starter Kit von Watterrott besorgt! Aufbau des Roboters war supi einfach! Nur hab ich anscheinend auch das Problem das der Roboter nicht läuft! Bei mir war auch nicht der Modelcraft Servo (wie in der Aufbau Anleitung benutzt wird) dabei sondern der Servo von Amax! Woran kann es liegen das es damit nicht Geht? Ist die Kabelbelwgung anders? Braucht er !ehe Strom? Da ich ich der Materie Einsteiger bin wär es cool wenn ihr mir helfen konnten! 

 

DSag mal danke

 

MFG

Bild des Benutzers Aleks

Hallo und Willkommen bei WMR :)

Das Problem von dir beschriebene Problem tritt manchmal auf. Der Grund ist, dass bei dem Kit ein besserer Servo dabei ist/war, mit Metallgetriebe und viel stärker als RS-2 Servo. Das Problem dabei ist, es zieht mehr Strom, bzw. es entstehen Stromspitzen, die der Arduino und die Batterien nicht immer abfangen können.

Verwendest du Batterien oder Akkus? Und wie hast du den Servo-Stecker umgebaut? Hast nur die zwei Leitungen getauscht oder alle drei Leitungen aus dem Plastik rausgezogen?

Servus,

 

also habe es jetzt mal mit Batterien versucht! Muss sagen jetzt fährt der Roboter zwar aber der Servo funktioniert immer noch nicht! Er bewewgt sich nur sehr wenig! Also ganz kurz nach rechts.....! und immer nur in die eine Richtung! Eigentlich sollte er ja nach links und dann auch nach rechts fahren! 

Liegt es nur an der Stromzufuhr oder gibt es'noch andere Gründe!

 

Vielen Dank!

 

MfG

Bild des Benutzers Aleks

Bleibt dann der Roboter stehen oder fährt er rum, nur der Servo dreht sich nicht richtig?

Man kann sich Abhilfe schaffen indem man den Stecker so modifiziert, wie in der Anleitung gezeigt. Dann schließt man GND und Signal Pin so an, wie im Bild in der Anleitung und den Vcc (rot) Pin vom Servo, schließt man an Vin. Dazu kann man ein Stückchen Draht verwenden.

So bekommt der Servo den Strom direkt von Batterien.