Einstieg in den Roboterbau

[shedepe]

Hast du schon mal geschaut ob es bei euch an der Universität nicht eine Hochschulgruppe o.Ä gibt die sich mit Robotern beschäftigt. Von meiner Erfahrung her, kann man wenn man Zusammen mit Anderen an einen Roboter Projekt arbeitet sehr viel lernen. So konnte ich als Elektrotechniker z.B. so einiges über mechanische Konstruktionen lernen, aber auch schon so einigen Maschinenbauern diverse Details der Elektrotechnik näher bringen.

[HaWe]

egal ob du Maschinenbaustudent ohne praktische Erfahrung bist oder einfacher interessierter und ambitionierter Hobby-Bastler - es soll ja wohl für dich hauptsächlich zunächst ein Hobby sein und Spaß machen.

Wenn ich in diesem Zusammenhang in anderen Posts "Pflichtenheft" und "DIN-Normen" lese, könnte ich schon davonlaufen.
Gerade ohne direkte aktuelle berufliche Anbindung würde ich einfach mit handelsüblichen Roboter-Bausätzen anfangen, du musst nur wissen, dass Fahr-Roboter oder Roboterarme nicht aus dem Stegreif "schnell mal so" zu programmieren sind. Selbst einfachste Modelle brauchen eine Programmiersprache.
Ich bevorzuge C (das vereinfacht auch von Arduino genutzt wird), andere Python (was überwiegend auf Raspberrys läuft). Wieder andere Java oder C# (*schauder*).
In jedem Fall ist eine Programmiersprache kein Kinderkram, aber mit Arduino (C/C++ mit sehr einfacher Programmierumgebung) ist der Einstieg extremst leicht.

Wenn es ein Roboterarm sein soll, unterschätze auch die Mechanik nicht.
Aus aktuellem Anlass:
Es gibt von Arduino.org (der "Banzi-Linie") einen namens Arduino Braccio (ital. = Arm), der kostet 200-300 EUR. Das ist nicht billig, und es gibt auch noch billigere, die weniger können, aber der Vorteil ist wahrscheinlich schon die relativ einfache Arduino-Programmierung und dass der Bausatz darauf zugeschnitten ist.
s.z.B.: http://www.exp-tech.de/arduino-tinkerkit-braccio

Wenn du nicht weißt, ob dir Arduino zusagt, kauf dir erstmal ein Starterset für 20-30 EUR und mach erstmal ein paar Gehversuche (in English oder, teurer, in deutsch von Franzis / Conrad, dann aber 30-100 EUR, es sei denn gebraucht). Das, was du da über die Arduino-Programmierung und Sensor- und Motor-Schaltungen lernst, kannst du dann auch sinnvoll für Roboter-Sensorik verwenden.
s.z.B.: http://www.ebay.de/itm/Arduino-UNO-R...iedTbE7y5LJErQ

insb. hier das Uno Kit 8, Links lassen sich hier nicht speichern.

Roboterarm heißt allerdings: Digitaltechnik, was du an Multivibratoren etc. angesprochen hast, ist Analogtechnik: Es ist zwar absolut nicht verkehrt, davon was zu verstehen, auch davon gibt es Lern-Sets von Franzis bei Conrad für 10-20 EUR, aber extrem viel wirst du davon für Roboter nicht unbedingt benötigen.

s.z.B.: http://www.ebay.de/sch/Spielzeug/220...er&rt=nc&_udlo



Tipp, wenn du dir einen Arduino-Klon kaufst:
sieh zu, dass er vom Typ R3 U16 ist, nicht ch340/341, da haben viele Anfänger Treiber-Probleme.

[Feuerring]

Wenn ich in diesem Zusammenhang in anderen Posts "Pflichtenheft" und "DIN-Normen" lese, könnte ich schon davonlaufen.

Ein Projekt ohne Ziel (auslisten der zu Zukünftigen Funktionen ... Pflichtenheft ) ist auch als Hobby-Projekt, dann aber eher ein Planloses Vorhaben ...
Man muss es ja nicht nach DIN aufschreiben, ein Gedankliche Zusammenfassung reicht da auch ...

Man muss sich doch vorher mal Gedanken machen was man erreichen möchte, dann kann man mit Detail-Planungen und Umsetzung anfangen.

[i_make_it]

Ob man etwas Stückliste oder Einkaufszettel nennt oder Pflichtenheft/Lastenheft oder halt Liste von allem was ich zu berücksichtigen habe damit mein Vorhaben was wird ist eigentlich egal.
Weder die Stückliste noch das Pflichtenheft wurde erfunden, damit es als Begriff in eine Norm kommt sondern weil es praktisch ist, Zeit Geld und Nerven spart.
Und die VDI 2221 ist etwas was jeder Maschinenbauer kennt, da es die absolute Grundlage ist. Man kann also 3 Seiten schreiben oder einfach in einem Satz darauf verweisen.

So einen RC-Servo Arm kann man natürlich bauen, aber wenn das Hobby noch einen Mehrwert in Richtung des Studiums haben soll, lässt man es sein.
Da sind dann Antriebe mit Positions und Geschwindigkeitsregelung besser um sich übers Hobby einen Wissensvorsprung vor den Kommilitonen zu verschaffen.
Richtig hilfreich wäre wenn man sich zum einen mit diskret aufgebauten Reglern befasst und zum andern mit Softwarereglern. Dann ist man recht gut aufgestellt.

[HaWe]

einen Roboterarm mit derart vielen Freiheitsgraden samt kompletter Hard- und Software selber zu entwerfen, wird einen Anfänger sicher überfordern. Der Vorteil von Bausätzen ist, dass man sich mit den Motoren, Mechanik und Statik nichts falsch machen kann und man sich auf die Programmierung konzentrieren kann - und auch da bietet Arduino einen enfachen Zugang.
Natürlich kann man auch alles "from the scratch" selber machen, doch auch dann stellt sich die Frage nach der Anfängertauglichen Programmier-Umgebung.
Vorteil von Arduino: 1.) man kann die einfachen API-Libs verwenden samt super-einfacher IDE, und 2.) man kann damit auch "richtig in bare metal C" programmieren, und dieses Wissen nutzt einem dann auch auf anderen MCU-Plattformen, bis hin zu Linux-Boards wie Raspberry.

Wenn man mal verstanden hat, wie Arduinoprogramme die Servos "low-level" ansteuern, kann man versuchen, sogar ohne die Braccio-Libs den Arm mit komplett selbst geschriebenen Servo-Programmbefehlen anzusteuern.

Und ob man die Arduino-Boards und -Programmier-IDE dann dann zum Ansteuern für einen einem Bausatz-Roboterarm verwendet oder für einen selbst konstruierten, bleibt ebenfalls jedem selber überlassen - in jedem Falle halte ich das Arduino-Konzept für jedes Roboter-Projekt als sinnvolle Einstiegsbasis.

Ausbaufähig wird es in jedem Fall sein, wenn es um die speziellen Aufgaben für den Roboterarm geht (s.a. mein Schachroboter mit selbst geschriebener autonomer KI-Chess-Engine - zwar langsam und nicht so super schlau, um jeden Chess-Champion zu schlagen, aber immerhin komplett selber programmiert )


Worauf sich der OP nun als erstes konzentrieren möchte (Programmierung von Roboter-Mikroprozessor-Boards oder der Bau eines elektrisch steuerbaren Arms, und dann erst dessen Steuerung), muss er für sich selber entscheiden. Wenn man aber von der Programmierung nichts versteht, dann verkauft man sich schnell und baut dann auch leicht was zusammen, wo man hinterher beim Programmieren auf dem Schlauch steht, daher mein Plädoyer für Bausätze mit allen richtig dimensionierten Komponenten, wo alles von vornherein zueinander und auch zum µC-Board und dessen Programmierung passt (auch Fahrroboter-Bausätze gibt es ja speziell für Arduinos).

Ohne ihn jetzt selber zu besitzen und ohne ihn auch schon selber programmiert zu haben - ich halte den Braccio, wenn es denn ein Roboterarm werden soll, für ausbaufähig, samt selber integrierter autonomer, automatisierter Sensor- und Cam-Steuerung.

https://www.google.de/search?q=Ardui...raccio&tbm=vid

https://www.youtube.com/watch?v=xiMoGeVya8o

https://www.youtube.com/watch?v=cCPIHFVVQIs

[Teckno]

Hallo,

Danke erstmal für die zahlreichen Antworten hier. Mir ist natürlich bewusst, dass ich nicht aus dem Stehgreif einen Roboter entwickeln kann, sowas erfordert meistens jahrelange Erfahrung, gerade wenn man bei null beginnt. Ich würde vor komplizierter Mechanik auch nicht zurückschrecken, da gerade Mechanik ja ein sehr wichtiges Fach/Teilgebiet im Maschinenbau ist und mich persönlich auch ziemlich stark interessiert. Ich werde die Antworten in dem folgenden Tagen mal durchgehen und schauen, was für mich das beste ist. Ich habe mich in der Zwischenzeit auch ein wenig auf RN-Wissen rumgetrieben und bin dabei auf zwei Bücher gestoßen die zumindest vom Titel und der Beschreibung her vielversprechend klingen: "Grundlagen der Robotertechnik" von Heinz W. Katzenmeier und "Roboter selbst bauen" von Ulli Sommer. Hat jemand hier schon Erfahrungen mit diesen Titeln gemacht?

Das eine Praxissemester ist meist nicht ausreichend um sich genug Praxiswissen anzueignen.

Schön wärs. Auf meiner Uni gibt es leider nicht einmal ein Praxissemester in dem Sinne. Daher muss ich mich um jegliche Praxis wohl selbst bemühen :O .

Als erstes brauchst Du ein genau definiertes Ziel, also ein Projekt mit entsprechender Beschreibung (Pflichten-Heft)

Das ist ein relativ wichtiger Hinweis, darf natürlich nicht fehlen wenn man wirklich etwas erreichen will. Der Hinweis mit den DIN-Normen ist sicher eine Überlegung wert, da hätte ich so in dieser Form noch nicht dran gedacht. Ich hoffe für meinen Teil, dass ich demnächst loslegen kann, muss aber nochmal alle vorgeschlagenen Alternativen abwägen.

LG Teckno

[i_make_it]

"Roboter selbst bauen" von Ulli Sommer
ist auf Bascom und AVR µC's ausgerichter. Die RN Control 1.4 wird da als Basis genommen.
Arduino war 2008 noch recht neu und noch nicht etabliert. Mittlerweile dürfte Arduino den meisten anderen Board/IDE Kombinationen den Rang abgelaufen haben.
Wobei das eine, das andere aber nicht ausschließt. Da man alle AVR basierten Arduino Boards ja auch durchaus mit Bascom beikommen kann.
Umgekehrt dürfte es mit etwas nachdenken nicht so schwer sein die Bascom Codes im Buch in C neu zu implementieren.
Das Buch geht immer häppchenweise auf einzelne "Module" ein.
IR Sensor, US Sensor, Kompass, DC Motor, Stepper, etc, dann einfache Algorithmen und zum Schluss werden ein Rasenmähroboter und ein kleiner Experimentierroboter vorgestellt.
Da mit Arduino der Trend in Richtung "kauf Dir Module und steck die zusammen" geht, könnte man sagen das Buch ist nicht mehr zeitgemaß, wer sich aber wirklich mit der Elektronik befassen will und nicht nur Blackboxen zusammenstecken, der bekommt einen Einstieg mit praktisch anwendbaren Schaltungen.
Bei so Themen wie US muß man dann aber als Exkurs auf so Sets wie "Experimente mit Ultraschall" zurückgreifen, vorrausgesetzt man will da so tief einsteigen.

Fazit für Mich: das Buch verschafft einen Überblick für Einsteiger und kann hilfreich sein. Da ich nicht alles im Kopf habe schlage ich da von Zeit zu Zeit auch noch mal was nach. 50€ Neupreis war aber an der oberen Grenze.
Verglichen mit einigen aktuelleren Büchern zum Thema Bsp.: "Roboter bauen mit Arduino" sehe ich es deutlich vorne.

In den meisten Universitätsstädten gibt es Hackerspace/Makerspace, wäre eine Möglichkeit mal Kontakte zu knüpfen und zu fragen wie das mit der Geräte/Maschinenbenutzung aussieht. Die in meiner Nähe haben einmal im Monat ein Tag Wo man mal vorbeikommen kann und einmal die Woche "Bastelabend" Wo aber nicht garantiert ist das auch wirklich immer jemand da ist/die Tür offen ist.

[HaWe]

hi,
ja, super, find ich eine gute Entscheidung, viel Erfolg!
Meine persönliche Empfehlung zu Schaltungsproblemen:
zu einer speziellen Frage einen eigenen Thread aufmachen (mit treffendem Titel ) ist IMO die bessere Wahl anstatt alles zusammenzuwürfeln...

[i_make_it]

Da es ja um das Verständniss dessen geht was da jetzt in den Schaltungen pasiert, die Du so aufbaust, empfehle ich jetzt ein gutes Multimeter das etwas mehr kann und 2-3 billige in der 5€ Klasse die man als Voltmeter und Amperemeter nehmen kann.
Dann ein paar Meßstrippen mit Krokoklemmen oder Hakenklemmen, damit Du das ganze fest mit der Schaltung Verbinden kannst und die Hände frei hast.
Dann kannst Du an Schaltungen mit den Parametern spielen (Poti / Drehko / Schalter) und gleichzeitig beobachten wie sich das auf Spannungen und Ströme auswirkt.
Mit dem besseren Multimeter auch bei bestimmten Schaltungen die Auswirkungen auf Frequenzen (Frequenzzähler im DMM)
Wenns dann etwa genauer werden soll, mal unter Soundkarten Osziloskop Googlen und da mal einen Vorteiler nachbauen und sich die Software runterladen.
Da kann man sich dann für ein paar Euro auch eine einfache Visualisierung von Signalverläufen schaffen (bis in den 20Khz Bereich).
Bei einem Stereoeingang sogar als Zweikanal Osziloskop, wo man zwei Signale (z.B. Eingangs- und Ausgangssignal) direkt vergleichen kann.

Im Bezug auf Roboter z.B. eine Gabellichtschanke eines selbst gebauten Drehgebers (z.B. Odometrie) die ein analoges Ausgangssignal liefert das dann von einem Schmitt-Trigger aufbereitet wird damit man ein sauberes Digitalsignal bekommt.
Eine einfache Gabellichtschanke kann man ja mit einer LED mit Vorwiederstand und einem Spannungsteiler aus einem Wiederstand und einem LDR sowie einer Schlitzscheibe aus einem Stück Pappe und einer Stecknadel/Stück Draht als Achse bauen.
Zu meiner Anfangszeit waren Multimeter noch was richtig teures, da hat man sich dann einzelne Dreheisen und Drehspulinstrumente geholt und sich einzelne Anzeigen selbst zusammen gebaut. Das kann man sich heutzutage glücklicherweise sparen, da man China DMMs halt schon ab 4-5€ nachgeschmissen bekommt.