Projektlabor Robotik MINTgrün

Wilkommen zum Robotik Projekt S.M.A.W.!

Unser Roboter ist von unserem alltäglichen Leben inspiriert und soll Dinge im Leben erleichtern die man nicht so gerne macht. Jeder freut sich sehr ein Sandwich essen zu können, sei es um beim Frühstück gut in den Tag zu starten oder um schnell ein kleinen Snack zu verzehren. Das einzige womit man nicht gerne Zeit verbringt ist ein solches Sandwich zu machen. Es ist ein Aufwand den man sich allerdings machen muss um später ein Sandwich essen zu können. Wir haben uns gefragt was wäre wenn ein Roboter einem das ganze abnehmen könnte und das zubereiten eines Sandwiches selbst übernehmen könnte.

Wir haben um den Grundaufbau des Roboters zu bauen eine Grundplatte aus einem ehemaligen Projekt genommen, von der wir fast alle komponente heruntergenommen haben, außer der beiden Reifen die sich zusammen mit servomotoren auf der unterseite befinden. Vorne haben wir ein einfaches Stuhlrad addiert, welches den Roboter stützen soll. Unser Aufbau auf der oberen Seite ist etwas komplizierter. Auf der Hinteren Seite befindet sich der Akku der mithilfe von Krepband befestigt wird. Davor liegt das Breadboard, auf dem die Verkabelungen gemacht werden, zusammen mit unserem Arduino Mega das durch seine vielzahl an anschlüssen sehr praktisch ist. Unter dem Arduino befinden sich zusätzlich zwei Servomotoren die den Greifarm antreiben mit dem der S.M.A.W Roboter die Zutaten aufspießt. An dem Greifarm angebracht ist ein Sensor angebracht, der den Roboter daran hindert vom Tisch zu fallen oder mit anderen Objekten zu kollidieren. Zudem ist auf der Unterseite der Platte noch ein Sensor angeschlossen, der die selbe Rolle erfüllt. Außerdem ist auf der Oberseite des Greifarms befindet sich zudem ein Farbsensor, der die unterschiedlichen Zutaten, die sich auf dem Tisch befinden unterscheidet.

Punkt 1: Handlungen des Roboters

Auf einem (Frühstücks)Tisch ein Brot belegen. Das Ziel hierbei ist es dein Roboter problemlos durch seine Umgebung zu manövrieren. Das wichtigste dabei ist es, dass der Roboter nicht vom Tisch fällt bzw. die Ränder erkennen kann. Gegenständen/ Hindernissen, die sich auf dem Tisch befinden muss der Roboter ausweichen können.

Punkt 2: Situationen/ Handlungsabschnitte

Der Roboter soll Gegenstände Identifizieren und sie aufheben oder ihnen ausweichen. Ihm begegnen dabei Essen und andere Gegenstände, die auf dem Tisch liegen. Der muss aufpassen nicht vom Tisch zu fallen oder Objekte umzustoßen. Er muss über die Farbe, die Größe und die Lage der Gegenstände Bescheid wissen. Der Arduino reicht definitiv als Basis für den Roboter.

Muss: Fahren können, nicht vom Tisch fallen, aufspießen, ablegen Sollte: Dingen ausweichen können, Farbe erkennen Wäre Nett: Fliegen, Butter sprühen und schmieren, Gegenstand erkennen, Weglassen: Feuer spucken (aber nur vielleicht)

Teil 1 - Die Fortbewegung: Vom Aufbau her war das Problem für uns leicht zu lösen. Wir haben die Platte, an der schon Räder und Motoren angebracht waren. Wir mussten nur die anderen Komponenten abschrauben und die Räder dranlassen. Das einzige was für unsere Fortbewegungsmethode anzupassen war, waren die Motoren. Da wir zwei unterschiedliche Stepper Motoren hatten, mussten wir den einen ersetzen. Zudem fehlte unserem Modell das Vorderrad. Deshalb haben wir ein Stuhlrad genommen und das am vorderen Teil der Unterseite der Platte angeschraubt. Damit hatten wir die physionomie des Roboters was die Fortbewegung angeht abgeschlossen. Das Programmieren war durch die Hausaufgaben, die wir gemacht haben auch keine allzu große Herausforderung. Das Problem, das wir kurz vor dem Programmieren feststellten, war dass wir nicht genügend digitale Pins auf dem Arduino hatten, weshalb wir einen neuen Arduino bekommen haben. Der Arduino Mega sollte von dem Punkt an übernehmen. Wir haben zunächst ein Testprogramm geschrieben, und dann dessen Auswirkung auf den Roboter getestet. Daraufhin haben wir geschaut wie man den Code verbessern kann um, den Roboter zu kontrollieren. Als wir dann die richtige Einstellung gefunden haben, war diese Aufgabe auch schon bewältigt.

Teil 2 - Die Sensoren: Wir haben erst Probleme gehabt was die Anbringung der Sensoren angeht. Wir wussten zu Beginn nicht wo wir diese anbringen sollten, sodass sie den Greifarm mit einkalkulieren können, wenn sich der Roboter bewegt. Wenn die Sensoren nicht richtig angebracht werden stößt der Roboter Objekte um oder fällt wegen des Gewichts vom Greifarm (der dann etwas hält, wie eine Wurstscheibe) möglicherweise vom Tisch wenn dieser über die Kante ragt. Und da der Greifarm nicht sehr dick ist, waren wir uns nicht sicher, ob die Sensoren an den Arm passen. Dann sind wir auf die Idee gekommen, Sensoren an eine kleine Holzplatte zu schrauben, die wir dann an den Greifarm anbringen. Dadurch ist es möglich den Gesamten Umfang des Roboters mit dem Sensor zu umfassen und ihn daran zu hindern herunterzufallen oder Objekte umzustoßen. Unser Programm für den Sensor zu schreiben, war an der Stelle das aller schwierigste….

Teil 3 - Der Farbsensor: Die Farbsensoren an unserem Roboter anzubringen war keine allzu schwere Aufgabe. Wir haben ihn direkt neben dem Breadboard angeschlossen damit er von der Oberseite des Roboters aus einen guten Überblick hat. Er soll so viele Objekte in seinem Umfeld erkennen können wie nur möglich. Das soll dem Farbsensor ermöglichen den Roboter schneller und effizienter in die Richtung der unterschiedlichen Brotaufstriche- und belagen zu bringen. Das programm für den Farbsensor, war sehr schwer zu realisieren. Wir hatten zu beginn reichlich Probleme mit der Farberkennung als solches und der Roboter hat dadurch sein Ziel, Zutaten zu erkennen, noch nicht ganz erreichen können. Deshalb mussten wir unser Programm mit viel Mühe verändern und verbessern, sodass der Farbsensor endlich seine Aufgabe bewältigen kann.

Teil 4 - Der Greifarm: Der Greifarm war am schwersten zu realisieren. Wir mussten uns einige Gedanken machen um zu verstehen, wie man diesen am besten in die Tat umsetzen könnte. Das Problem war, dass wir ein solides Grundgerüst brauchten, an das eine Gabel passt und an welches die Sensoren später noch montiert werden können. Die Lösung für das Problem, was wir hatten, war dann, dass wir drei kleine Holzbretter an die Vorderseite der Platte gebaut haben, um eine Art Halterung zu bauen. Zwar war diese, wie oben bereits erwähnt, etwaws zu dünn um Sensoren daran befestigen zu können, aber diese Halterung bot sich perfekt an, um ein Objekt zum aufspießen zu tragen. Deshalb blieben wir blieben wir bei diesem Konzept. Als nächstes erübrigte sich die Aufgabe, ein Programm zu schreiben, dass über den Arduino diesen Greifarm hoch und runter bewegt, sodass er Objekte aufspießen kann.

21.05.2019

Angefangen mit dem Bauen:

Foto:

Der Neue Chip:

CODE:

smaw.zip Bitte erst alles entpacken und dann öffnen, damit alle Tabs angehangen werden.

PINBELEGUNG:

Pin: Funktion

42: Directionpin Steppermotor 1

43: Steppin Steppermotor 1

32: Directionpin Steppermotor 2

33: Steppin Steppermotor 2

2: Servo 1

3: Servo 2

23: Trigger Ultraschallsensor 1

22: Echo Ultraschallsensor 1

53: Trigger Ultraschallsensor 2

52: Echo Ultraschallsensor 2

36: Farbsensor sensorOUT

37: Farbsensor s2

38: Farbsensor s3