Von a nach b

[Dahris]

Hallo miteinander!


Ich muss für die Schule einen Roboter bauen, der Objekte durch die Wohnung transportieren kann.
Die Objekte werden zwischen 5-10kg sein. (z.B. Bücher)

Leider hab ich kaum eine Ahnung von Robotern und weiß nicht wo ich anfangen soll.

Meine Idee war es, Mithilfe eines Raspberry Pi 2 einen Plan einzuspielen, welches der Roboter nachfahren soll. Zwischen Start und Ende sind 1-2 Haltestellen. Sensoren sollen dafür sorgen, dass der Roboter um unerwartete Hindernisse herumfahren kann, bzw. wenn eine Tür auftaucht ein klingeln ertönt.
Optimal wären 3-4 Räder. Da ich ein Pi verwenden will, der Roboter aber kabelungebunden bleiben soll, hatte ich vor es mit einem 5000mAh Akku zu verbinden.

Es ist ein Fliesenboden, also wird die Reibung nicht allzu hoch sein.

Glaubt ihr ein RasPi wäre dafür geeignet? Oder habt ihr Vorschläge wo man gute Teile kaufen kann bzw. ob ich eher zu einem Bausatz greifen soll? (Chassis, Motor oder ein Bausatz)

Vielen Dank!
Dahris

[White_Fox]

Wenn du keine Ahnug von Robotern hast-von was hast du denn Ahnung?
Hast du Vorkenntnisse in der Elektronik oder Programmierung?

Nimm mir die Frage nicht böse, aber wenn du andere Vorkenntnisse hast würde ich zusehen, die mit einfließen zu lassen. Hast du schonmal mit einem RPi gearbeitet? Wenn ja, dann würde ich den nehmen. Wenn nicht...gibt es auch andere Alternativen.

Ansonsten würde ich auch mal über Lego nachdenken. Die Mechanik läßt sich damit am Einfachsten realisieren, der Grad der Genauigkeit (Getriebespiel, usw.) sowie Stabilität sollten ausreichend sein. Und programmierbare Roboter lassen sich aus Lego ganz wunderbar bauen, vielleicht hast du sogar schon viele Teile vorrätig.

Ich muss für die Schule einen Roboter bauen, der Objekte durch die Wohnung transportieren kann.

Über eins mußt du dir aber klar sein: Ganz billig wird der Spaß nicht, und trivial würde ich das Projekt so auch nicht unbedingt nicht bezeichnen. Machst du das alleine oder mit Klassenkameraden? Wenn du/ihr noch wenig bis gar keine relevanten Kenntnisse habt auf die ihr aufbauen könnt wirds schwierig. Zwar nicht unmöglich...aber schwierig.

[i_make_it]

[/QUOTE]
10kg Zuladung sind ja schon mal eine Hausnummer

Leider hab ich kaum eine Ahnung von Robotern und weiß nicht wo ich anfangen soll.

Eine recht einfache Möglichkeit wäre ein Dreirad.
Da gibts ein Buch von 1992 "Fahrbarer Selbstbauroboter aus kostengünstigen und leicht zu beschaffenden Teilen" von Elektor.
Hinterradantrieb und Vorderradlenkung.
Ein Rahmen aus Baumarktaluwinkeln, Räder könnten auch aus dem Baumarkt sein.
Antriebsmotor z.B. Scheibenwischermotor.
12V Autobatterie für die Stromversorgung.

Meine Idee war es, Mithilfe eines Raspberry Pi 2 einen Plan einzuspielen,

Ein Raspi ist ein Computer mit Betriebssystem.
Eventuell macht es bei einem System das in einer Umgebung mit Menschen mobil sein soll, eine Aufteilung durchzuführen.
Motorregelung und Antikollisionssensorik über einen Microcontroller und höhere Funktionen wie Navigation dann über einen Computer (zh.B. Raspi).
So sollte es möglich sein auch bei nicht echtzeitfähigem OS auf dem Computer trotzdem zeitnah zu reagieren.

Es ist ein Fliesenboden, also wird die Reibung nicht allzu hoch sein.

Wird es immer ein Fließenboden sein, oder eventuell bei der Projektvorstellung in der Schule ein anderer Boden?
Bei der Traglast machen Räder mit 15cm oder mehr sowieso Sinn. Da gibt es in Baumärkten Hart- und Weichgummi Räder, teilweise auch mit Profil.

Glaubt ihr ein RasPi wäre dafür geeignet? Oder habt ihr Vorschläge wo man gute Teile kaufen kann bzw. ob ich eher zu einem Bausatz greifen soll? (Chassis, Motor oder ein Bausatz)

Ein Bausatz für einen Mobilroboter der 10kg Zuladung kann wird vermutlich verdammt teuer.
Ein kleiner Bausatz für 50 - 100€ macht eventuell Sinn damit Du Dich mit Mobilrobotern und den Teilaufgaben unabhängig vom Fortschritt des eigentlichen Projekts befassen kannst.

Eine kleine Auflistung deines Kenntnissstandes in den folgenden Gebieten ist auch recht hilfreich.
Mechanik/Metallbearbeitung
Elektrik/Elektronik
Programmieren
Regelungstechnik

Zu guter letzt, wie fließt denn das Projekt in deine Note ein?
Wenn es eine Aufgabe Deiner Schule ist, dann will die ja Deinen Wissensstand und nicht unseren damit feststellen.
Also kann es Dir passieren, das Du bei den Detailaufgaben zwar Tipps aber keine Teillösungen oder so bekommst.

[radbruch]

Ich muss für die Schule einen Roboter bauen...

Oha, was für eine Schule ist das denn? Gibts dafür vielleicht eine genauere Beschreibung? Also die eigentliche Aufgabenstellung, nicht so eine wages Gestammel...

[Holomino]

Ich will auch wieder zur Schule gehen. Die bauen da immer so tolle Sachen.

Vielleicht wäre das hacken eines Upperclass- Staubsaugerroboters eine Lösung.

Ansonsten: im Laden kann man den Minirechner, der nebenbei durch die Wohnung navigiert, meines Wissens noch nicht kaufen.




Aber wir arbeiten dran.

[oberallgeier]

Hallo Dahris,
willkommen im Forum.

.. Meine Idee war es, Mithilfe eines Raspberry Pi 2 einen Plan einzuspielen, welches der Roboter nachfahren soll ..

Nun bin ich nicht wirklich ein Könner und Wisser auf dem Gebiet der Robotik. Aber allein die eben zitierte Aufgabe ist meiner Meinung nach ein Hammer für jegliche Schulaufgabe, welche Schule auch immer. Das können wir Dir gerne erklären, aber schon die Erklärung handelt von Problemen, die Du allem Anschein nach nicht mal im Ansatz kennst.

Fazit: Beschreibe mal ALLES wie Radbruch es schon wünscht, lieber mehr (und systematisch) als zu wenig. Vielleicht können hier einige einen Weg finden oder Dir wenigstens Zugänge zu einzelnen Abschnitten.

[HaWe]

für Navigation ist im einfachsten Falle nur Odometrie nötig.
Lego ist da eine gute Idee, was den NXT als µC und die Encodermotoren angeht, aber es ist nicht ganz so einfach. damit 5-10kg zu transportieren.
Gehen tut das ntl schon, mit vielen Rahmenbauteilen, besser aber mit Alugestell (Matrix, Tetrix) und 2 Motoren pro Antriebsache - oder einer genügend großen Untersetzung (1:4).
Für den Anfang reicht das, und der NXT ist hierzu absolut geeignet. Die Programmierung kann glücklicherweise mit einem C-ähnlichen Bytecode-Compiler erfolgen (NXC) oder mit echtem C mit einem RTOS (nxtOSEK) oder auch mit Java.
Kosten: etwa 100 EUR für NXT und 2 Lego Encoder-Motoren (Rotations-Encoder, wichtig bei Nachlauf und Dreh-Umkehr).

Will man eine größere Genauigkeit, kann man einen Gyro-Sensor dazunehmen.

http://www.mindstormsforum.de/viewto...t=6746&p=68087

Den Raspi halte ich für eine extrem schlechte Idee, da man großen Aufwand für pwm und Encoder betreiben muss. Sein Linux ist mit extrem hohem Lernaufwand für Einsteiger verbunden, stellt Zugriffe nicht in Echtzeit zur Verfügung sondern nur im user-space. und seine Pins kann man daher nur sehr langsam auslesen - zu langsam meist sogar für Encoder in ausreichender Genauigkeit.

https://www.roboternetz.de/community...C3%BCr-Dummies

Sehr gut funktioniert aber ein Arduino Due (notfalls auch Zero, Tian, 101...) : die haben alle ARM Prozessoren (wie der NXT), damit genügend Rechenpower für Trigonometrie und genug Speicher für große Zimmer-Karten. Gerade der Due hat Pins auch bis zum Abwinken für alle möglichen Zusatz-I/Os. Und das wichtigste Plus für alle Arduinos: Eine extrem einfache IDE für echten C-Code mit libs für Alles und Jedes.

http://www.mindstormsforum.de/viewto...p=68087#p68087

Bei Lego NXT sind die Motortreiber und die Encoder-Ports eingebaut, bei Arduinos muss man allles selber machen und dazukaufen.
Kosten: auch ca. 100 EUR für China-Due + 2 Motor-Treiber (L298 etc) + 2-4 Lego Encodermotoren.

Das Fahr-Gestell kommt in jedem Falle oben drauf, das wird die Kosten zumindest verdoppeln. Ein Lego Mindstorms NXT 2.0 Set als Einstieg wäre da schon einigermaßen lohnenswert, vor allem wegen der Flexibilität der Bauteile, der Räder, der Zahnradgetriebe usw...

[Dahris]

Vielen Dank für die vielen Antworten. Entschuldigung für das Gestammel, ich versuche alles zu beantworten...

Ich geh in eine Schule mit IT Schwerpunkt und jeder in der Klasse muss sein eigenes Projekt alleine machen. (also kein Gruppenprojekt)
Es ist eine Aufgabe von meinem Lehrer, da er meine vorherige Idee zu kompliziert fand.
Da ich auch bei meiner eigenen Idee mit einem Pi arbeiten wollte, kenne ich mich gut damit aus. (ich hab im Sommer einen Stimmenautomatisierten Pi als Mediacenter "gebaut" -> war ein großer Teil meines ersten Projektes) Jedoch hatte ich 2 Monate Zeit dafür zu recherchieren und es war kein mobiler Roboter geplant.

Mein Lehrer hat gemeint, dass ich einen fertigen Roboter (der eine Traglast von 5kg aushält) kaufe, der mit einer Fernbedienung kontrollierbar ist und mir dann etwas einfallen lassen soll wie ich diesen Roboter automatisieren kann.
Mir ist auch bewusst wie teuer dieses Projekt werden wird.

Das Projekt fliesst nicht in die Note ein, ist aber für das Schuljahr ein Muss-Kriterium.
Der Boden besteht bei meiner Testfläche sowohl wie in der Schule aus Fliesen.


Es muss nicht ein Pi sein, war nur ein Vorschlag meines Lehrers da ich mehr Erfahrung damit hatte als zB mit Arduino.
Lego NXT hört sich aufjedenfall schon vielversprechend an und das mit dem Staubsaugerroboter habe ich schon einmal vor einer Weile in Betracht gezogen.

Ich versuche es nochmal und hoffentlich etwas verständlicher aufzulisten, wie mein Lehrer mir diese Aufgabe zugeteilt hat:

+ Ich brauche einen Roboter der 5kg tragen kann (ich habe nochmal nachgefragt und 5kg genügen)
+ Mit einem Programm soll dieser Roboter von einem Startpunkt zu einem Ziel fahren. Der Weg wird aber nicht gerade sein, da er durch mehrere Räume fahren soll
+ Damit der Bot nicht in Schüler reinfährt, soll er ausweichen können

Bei meiner Aufgabe ist der Roboter selber nicht das wichtige, sondern, dass der Roboter automatisch beim Starten einen bestimmten Weg befahren kann ohne von der Traglast zusammenzufallen.

Entschuldigung für dieses Mischmasch, aber ich weiß nicht wie ich es genauer beschreiben kann...

LG
D

[i_make_it]

Traglast 5 kg oder Zuladung 5kg?

Wenn die Traglast 5kg ist und z.B. das Eigengewicht inklusive Antriebe, Sensoren, Steuerung und Stromversorgung 3kg ist, bleibt für die Zuladung nur noch 2kg.

Damit der Bot nicht in Schüler reinfährt, soll er ausweichen können

Das kann knackig werden.
Im ersten Versuch kann man das ganz normale Ausweichverhalten nehmen das man auch für Möbel und Wände nimmt, aber Menschen sind in der Regel nicht ortsfest sondern laufen rum.
weshalb oft einfach stehen geblieben wird bis der Mensch den Weg frei macht.

von einem Startpunkt zu einem Ziel fahren. Der Weg wird aber nicht gerade sein, da er durch mehrere Räume fahren soll

Zwischen Start und Ende sind 1-2 Haltestellen.

Eine Möglichkeit wäre eine Leitmarkierung (Stichwort Linienfolger) für die Strecke und Barken an den "Haltestellen"
Da muß man halt klären ob man eine Klebebandlinie auf den Boden machen darf.

Ohne ein solches Leitsystem, muß der Roboter über eine Karte verfügen und die Möglichkeit sich selbst in der Karte zu verorten.
Damit bist Du dann auf Nivau eines Unistudiums.

Hier mal ein paar Links zum Thema Roboternavigation/Kartierung:
https://users.informatik.haw-hamburg...nck/folien.pdf
http://www.statistik.lmu.de/institut...428-slides.pdf
http://ocw.mit.edu/courses/aeronauti..._blas_repo.pdf
http://www.diva-portal.org/smash/get...FULLTEXT01.pdf
http://www.cs.cmu.edu/~16899/notes/slam_ieee.pdf

Frag mal deine Lehrer ob Sie sich des Umfangs der Aufgabenstellung bewusst sind.
Sowohl von den Kosten, dem notwendigen Wissen und dem Zeitaufwand für eine Person.

[HaWe]

das mit dem "Niveau eines Unistudiums" halte ich für hanebüchen, ich habe es als reiner Hobbybastler mit Lego gemacht. Odometrie braucht nur etwas Trigonometrie. Nacheichen mit Gyro oder externen Baken ist aber schon besser, klar, aber man kann ja erstmal klein anfangen.

Fürs Ausweichen gibt es von Lego Ultraschallsensoren (im Startset enthalten), die sind absolut simpel zu programmieren.
Wichtig dabei: den alten NXT verwenden (gebraucht, Ebay etc.), nicht den neuen EV3, denn da ist die Programmierung viel komplizierter.

Dann war von einer Zuladung von 5kg die Rede, nicht von einer Tragfähigkeit des Fahrgestells von bis zu 5kg. Gesamttragfähigkeit des Gestells ist also Eigengewicht plus 5kg Zuladung.

Auch mit Linuxkenntnissen halte ich den Pi aber wegen seiner miserablen Echtzeitfähigkeit (u.a. für Encoder-Pins) für absolut ungeeignet (außer mit Extension-Board, wie z.B. Propeller-HAT, kostet aber wieder extra).

Für die Plastikachsen von Lego ist das Gewicht aber dennoch eine Heraussforderung (auch wenn Lego-Plastik insgesamt leicht ist).
Metallachsen (Metabo, Märklin, Trix, Metallus) mit Adapter auf die 5mm Kreuzachsen funktioniert aber sehr gut (wie in meinen oben verlinkten Modellen). Dann kann man sogar ein Sperrholzbrett als Basis-Chassis verwenden.

Die Programmierung ist nicht schwierig, wenn man preemptives Multitasking (NXT) oder wenigstens cpu-Timer-IRQs (Arduino Due) und mindestens 30kB RAM für die Karte und die Wege hat.

Das ganze nicht rein odometrisch - sondern z.B. als Linienfolger - würde die Sache natürlich noch weiter vereinfachen, auch Hindernis-Ausweichen per Ultraschall-Sensor-Führung ist damit möglich (Linie verlassen, Hindernis im (Halbkreis-) Bogen umfahren, bis man wieder auf die Linie trifft). Auch ein Lichtsensor ist für Linienfolger im NXT Basis-Set enthalten.