Raspberry Pi Roboter: Motivation und Planung

Die Umsetzung eines Raspberry Pi Roboters ist eines von vielen möglichen hardwarenahen Projkten mit dem beliebten britischen Einplatinencomputer. Die Aufmachung als auch der Funktionsumfang eines Roboters reicht dabei vom einfachen Fortbewegen (Fahren) bis hin zu einem Zusammenspiel von diversen Sensoren und Aktoren. Genau darum soll es in den nächsten Artikeln gehen: Der Bau eines Roboters auf Basis des Raspberry und einem Mikrocontroller.

Anforderungen

Bevor man mit dem Bau und der Programmierung des Roboters loslegt, sollte man sich einige Gedanken machen, was der Roboter können sollte, wie er gesteuert wird und dementsprechend welche Controller und andere Bauteile man benötigt. Genau das habe ich gemacht:

Allgmeine Anforderungen

klein und kompakt
modular und erweiterbar
möglichst lange Akkulaufzeit
solide Fahrweise / Fahrkraft auf unterschiedlichen Untergründen (im heimischen Umfeld)
Kettenfahrzeug (Motor rechts und links)

Anforderungen an Fahrmanöver

Aufbauend auf den allgemeinen Anforderungen an meinen Roboter, ist eine der ersten Aufgaben die Umsetzung der Basis-Fortbewegung. Dabei sollen die Grundbewegungen realisiert werden:

vorwärts fahren
rückwärts fahren
links drehen auf der Stelle
rechts drehen auf der Stelle

Zusätzlich dazu soll der Roboter auch Kurven nahtlos fahren können – zum Beispiel im Zusammenspiel mit Liniensensoren. Hierzu muss jeder Motor mit einer anderen Geschwindigkeit angesteuert werden, sodass die Bewegungen links fahren und rechts fahren als Kurve möglich sind.

Anforderungen an Sensorik

Wenn der Roboter sich grundlegend fortbewegen kann, soll dieser mit Sensoren ausgestattet werden, damit dieser auch die nötige Intelligenz besitzt und eine Art autonomes Fahren möglich wird bzw. das der Roboter bei Steuerung via einer Fernbedienung Kollisionen verhindert. Folgende Punkte schweben mit vor:

Hinterniserkennung mit Abstandssensoren
Umfahren von Hindernissen
Linienverfolgung

Planung

Losgehen wird es mir der Suche nach der passenden Hardware und dem inbegriffen eines passendem Motor Controllers. In der Vergangenheit hatte ich bereits damit schon einmal experimentiert und habe eine einfache H-Brücke auf Basis des L298N verfügbar. Darauf aufbauend möchte ich zunächst einen simplen Roboter bauen der die Grundfunktionalitäten beinhaltet. Der eigentliche Motor-Controller soll im weiteren Verlauf aber etwas komplexer ausfallen, sodass ich hier – anstatt etwas fertiges zu kaufen, auch wenn es gute Controller gibt – gerne eine eigene Platine entwerfen möchte. Dies hat auch den Vorteil, dass ich die Patine mechanisch an mein Chassis anpassen kann. Zudem habe ich mir vorgenommen den Roboter modular zu halten. Folgenden Ablauf möchte ich demnach in den folgenden Artikeln der Serie abarbeiten.

Motor-Controller-Boards recherchieren
Controller, Hardware und Materialien
Chassis und Stromversorgung
Motorsteuerung mit Dual Channel H-Brücke (L298N, Basisfunktionen implementieren)
Motor-Controller selber bauen
Sensor-Controller bauen

Soweit erstmal der Stand. Mit der Zeit der Umsetzung werden sicherlich noch einige Punkte hinzukommen bzw. konkretisiert.