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Wollten Sie schon immer Ihren eigenen Roboter bauen? Es ist nicht so schwierig, wie Sie vielleicht denken. Sie können eines der vielen verfügbaren Starter-Kits verwenden oder Ihren eigenen programmierbaren Roboter mit einer Reihe von elektronischen Standardkomponenten erstellen.
Für das elektronische Gehirn des Roboters könnten Sie einen Raspberry Pi, Arduino oder eine andere Art von Mikrocontroller verwenden. Sie benötigen eine Treiberplatine, um Motoren zu steuern, damit sie sich bewegen, mit Rädern, Schienen oder sogar Beinen. Oder Sie könnten einen Roboterarm erstellen.
Hier erkunden wir einige der beliebtesten und interessantesten Ansätze zur Herstellung eines Roboters.
1. Roboter mit Rädern
Die beliebteste Art von DIY-Roboter zum Bauen ähnelt einem Miniaturauto mit einem Chassis und normalerweise zwei oder vier Rädern, manchmal sechs.
Ob mit einem Raspberry Pi, Arduino , oder einen anderen Mikrocontroller, benötigen Sie eine Motortreiberplatine, um sie mit den Gleichstrommotoren zu verbinden, die die Räder drehen. Außerdem ist eine tragbare Stromquelle erforderlich, beispielsweise eine Powerbank oder ein Akku.
Das Chassis bildet die Karosserie des Roboters. Dafür können Sie einen Bausatz kaufen oder Ihr eigenes Chassis von Grund auf neu bauen, indem Sie 3D-gedruckte / lasergeschnittene Teile oder alle Materialien, die Sie zur Hand haben, verwenden.
Für schwieriges Gelände könnte Ihr Roboter mit Raupenketten oder sogar einem Rocker-Bogie-Aufhängungssystem wie dem Perseverance Mars-Rover der NASA ausgestattet werden.
Während lenkbare Räder hinzugefügt werden können, besteht die einfachste Art, den Roboter zu lenken, darin, den/die Motor(en) auf einer Seite schneller zu machen als auf der anderen. Oder Sie verwenden spezielle Mecanum-Räder mit abgewinkelten Rollenprofilen, um ein seitliches Verschieben zu ermöglichen.
Das Hinzufügen von Sensoren zum Roboter hilft ihm, sich nach der Programmierung autonom zu bewegen. Ein Ultraschall-Abstandssensor ermöglicht es, Hindernissen auszuweichen, während ein nach unten gerichteter IR-Sensor verwendet werden kann, um einer schwarzen Linie auf dem Boden zu folgen.
Sie können sogar eine Kamera für die Remote-Videoanzeige und Objekterkennung mit einer Computer Vision-Bibliothek wie OpenCV hinzufügen.
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2. Selbstausgleichender Roboter
Ein zweirädriger selbstbalancierender Roboter verwendet eine IMU (Trägheitsmesseinheit) mit Beschleunigungsmesser und Gyroskopsensoren, um Bewegungen und Drehungen zu erkennen. Dadurch kann er seine Balance mit den Motoren entsprechend anpassen und ein Umfallen vermeiden.
Es erfordert ein gutes mathematisches Verständnis und einige fortgeschrittene Programmierkenntnisse, aber die Ergebnisse können sehr beeindruckend sein, wenn Ihr Roboter es schafft, mitzurollen und aufrecht zu bleiben.
3. Roboter mit Beinen
Dieses Konzept hat Beine… im wahrsten Sinne des Wortes. Das Herstellen und Bedienen von Roboterbeinen ist viel schwieriger als die Verwendung von Rädern, da Sie flexible Beingelenke erstellen und jedem Gelenk einen Servomotor hinzufügen müssen, damit es sich präzise bewegen kann. Verbindungen werden in der Regel durch 3D-Druck oder Laserschneiden hergestellt.
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Der Bau eines Roboters mit vier, sechs oder acht Beinen sorgt für eine bessere Stabilität und einfachere Kontrolle als einen zweibeinigen (siehe unten). Der Nachteil ist, dass eine ganze Menge Verkabelung erforderlich ist, um all diese Beinservos anzuschließen. Wirst du eine Roboterkatze, einen Hund, ein Insekt oder eine Spinne bauen?
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4. Zweibeiniger Roboter
Wenn Sie Ihren eigenen Roboter im Star Wars-Stil bauen möchten, ist dies der Droide, den Sie suchen.
Ein zweibeiniger Roboter ist zwar einfacher zu verkabeln als ein Roboter mit einer größeren Anzahl von Beinen, hat jedoch die zusätzliche Herausforderung, ihn ins Gleichgewicht zu bringen, damit er nicht umfällt.
Eine reibungslose Gehbewegung ist der Schlüssel dazu, dass Ihr Roboter aufrecht bleibt, während er vorwärtsschreitet. Optional können Sie auch eine IMU mit Beschleunigungsmesser und Gyroskopsensoren installieren (siehe oben selbstausgleichender Roboter).
Für einen humanoideren Roboter könnten Sie Ihrer Kreation bewegliche Arme hinzufügen, die sogar verwendet werden könnten, um ihm zu helfen, aufrecht zu bleiben, wenn er zu fallen beginnt.
5. Roboterarm
Die meisten Industrieroboter sind mechanische Arme, die Gegenstände aufnehmen und manipulieren. Wenn Sie Ihre eigenen bauen möchten, stehen Ihnen einige Kits zur Verfügung, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern, z PiArm .
Wie bei Roboterbeinen besteht der Arm aus mehreren Gelenken, von denen jedes mit einem Servomotor zur präzisen Steuerung seiner Bewegung ausgestattet ist. Für maximale Fingerfertigkeit benötigen Sie einen Arm mit genügend Gelenken – einschließlich einer drehbaren Basis – dass er mindestens sechs Freiheitsgrade (6DOF) bietet.
Um deinen eigenen Arm von Grund auf neu zu bauen, kannst du ein Spielzeug-Bauset wie Meccano oder ein spezielleres Präzisionsroboter-Bausystem wie . verwenden Aktobotik .
Sie können Ihren Roboterarm sogar mobil machen, indem Sie ihn auf dem Chassis eines Roboters mit Rädern montieren.
6. Unterwasser-ROV
Wie Homer Simpson in Form eines Liedes vorausgesagt hat, werden in Zukunft alle unter dem Meer leben. Bis dahin möchten Sie vielleicht den Ozean mit einem Unterwasserroboter, auch bekannt als ROV (Remotely Operated Vehicle), erkunden.
Das Wichtigste zuerst: Wasser und Elektronik sind keine gute Mischung! Sie benötigen daher eine hervorragende Wasserdichtigkeit des Gehäuses, um die Elektronik in Ihrem Roboter zu schützen. Für zusätzliche Sicherheit möchten Sie vielleicht sogar die inneren Kabelverbindungen mit Harz beschichten.
So beheben Sie Probleme mit der Netzwerkverbindung
Damit sich Ihr Mini-ROV bewegen kann, benötigen Sie bürstenlose Motoren, die mit Propellern verbunden sind. Während die seitliche Lenkung der eines Roboters mit Rädern ähnelt, können Sie durch das Hinzufügen eines vertikalen Propellers die Tiefe des Roboters im Wasser steuern.
Ein Gyroskop hilft dabei, die Ausrichtung des Roboters unter Wasser zu erkennen, während eine Kamera und ein Licht dem Fernbediener ermöglichen, zu sehen. Die drahtlose Übertragung von Videos auf ein anderes Gerät über Wasser ist nicht einfach, daher wird eine Kabelverbindung empfohlen.
7. Roboterfisch
Für den ultimativen Unterwasserroboter könnten Sie einen Robo-Fisch erschaffen. Der Bau eines ist ein ehrgeiziges Projekt, das einen präzisen 3D-Druck und ein individuelles Design für die Karosserie und bewegliche Flossen / Heck für die Lenkung erfordert.
Einige beeindruckende Beispiele für Roboterfische wurden von akademischen Forschungsteams erstellt, die eine diskrete Möglichkeit suchten, neben echten Fischschwärmen zu schwimmen, um ihr Verhalten zu untersuchen. Ein Team am CSAIL MIT hat SoFi erstellt; Dieser Roboterfisch verfügt über eingenialer Schwanz, inspiriert vom biologischen System, das in Thunfischflossen verwendet wird.
7 Möglichkeiten, heute Ihren eigenen Roboter zu bauen: Erfolg
Sobald Sie Ihren Roboter gebaut haben, gibt es mehrere Möglichkeiten, ihn zu steuern. Sie können es manuell von einem anderen Gerät oder Computer aus steuern. Oder programmieren Sie es so, dass es einem bestimmten Bewegungsmuster folgt: eine typische Art, einen Roboterarm zu verwenden.
Die sieben Robotertypen, die Sie bauen können, sind:
- Roboter auf Rädern
- Selbstausgleichend
- Beinroboter
- Zweibeinig
- Roboterarm
- Unterwasser-ROV
- Roboterfisch
Damit Ihr Roboter wirklich intelligent ist, müssen Sie seinen Mikrocontroller oder seinen Einplatinencomputer codieren, damit er autonom agieren kann. Dazu sollten Sie Sensoren oder sogar eine Mini-Kamera hinzufügen, damit Ihr Roboter erkennen / sehen kann, wohin er fährt und Hindernissen ausweicht.
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Der freiberufliche Technologie- und Unterhaltungsjournalist Phil hat zahlreiche offizielle Raspberry-Pi-Bücher herausgegeben. Als langjähriger Raspberry-Pi- und Elektronik-Tüftler schreibt er regelmäßig für das MagPi-Magazin.
Mehr von Phil KingAbonniere unseren Newsletter
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