Meine Damen und Herren, wir freuen uns Ihnen den Graffitibot vorstellen zu dürfen.

Unser Team, bestehend aus Isabel Yasemin Dautz, Jasmin Tamara Pelz und Felix Fürnhammer, hat in den letzten Monaten einen ausgeklügelten Roboter gebaut, der sowohl fahren, als auch an Wänden malen soll!

Wie kamen wir darauf? Im Voraus sollten wir uns Gedanken für die zu bauenden Roboter machen, da Felix die Idee für einen sich im Raum orientierenden Roboter hatte und sowohl Isabel als auch Jasmin von einem malenden Roboter angetan waren, haben wir diese beiden harmonierenden Aspekte miteinander verbunden.

Die Idee des GraffitiBots war folgende:
Wir bauen einen Roboter, der sich im Raum orientieren, Hindernissen ausweichen und eine geeignete Wand finden kann, die er dann bemalt. Das Bild, welches er malen soll, wird auf einer C# Oberfläche an einem Laptop gezeichnet. Die Koordinaten werden dann in Schritte für die Schrittmotoren umgewandelt. Diese Schritte werden dann über einen zweiten, per USB am Laptop angeschlossenen, Arduino per Bluetooth an den Arduino im Roboter gesendet.

Zudem wurden wir von Jasmins Vater unterstützt, dieser hat uns nicht nur eine Werkstatt mit Metallfräse, Metallsäge und einer Drehmaschine zur Verfügung gestellt, sondern auch einen C#-Crashkurs an 4 Wochenenden gegeben. Er hat sich sogar bereit erklärt alles zu bezahlen, da er den fertigen Roboter am Ende des Projektes gerne behalten wollte.
Wir wünschen euch viel Spaß beim weiteren Lesen der Projektdokumentation und hoffen wir konnten unsere Projektarbeit anschaulich darstellen.

Hierzu haben wir nach einer gründlichen Einführung in der Handhabung der zu benutzenden Maschinen viele Arbeitsstunden in der Werkstatt von Jasmins Vater verbracht.

Für sämtliche Teile wurde Aluminium benutzt, da es vergleichsweise leicht, aber auch stabil ist. Begonnen haben wir mit dem Zuschneiden des Bodens, der Befestigung des Stützrades, der vorderen beiden Räder und deren Motoren. Nach und nach wurden die grundlegenden Teile, wie Akkus und das Relais, platziert, sowie fixiert. Es wurde eine Art „Schutzbox“ entwickelt, um sehr empfindliche Teile, wie den Arduino Mega, als auch seine Verdrahtung zu schützen. An den Seiten dieser Box befinden sich Schalter, die zwar zur Zeit nicht genutzt werden, aber voll funktionstüchtig sind. Ein Display kann zur Übertragung von Texten genutzt werden und Bohrungen am Rand dienen als Eingänge der Kabel.

Das Malgestell steht orthogonal zum Boden, besitzt eine Art quadratisches „Außenskelett“, das die Achsen hält, somit besitzt der Graffitibot insgesamt eine Höhe von 57 cm und eine Breite von 63 cm. Die Y-Achse wird durch zwei Zahnriemen geführt, von der eine über einen Schrittmotor angetrieben wird. Die X-Achse besteht aus einer Gewindestange die ebenfalls von einem Schrittmotor in Rotation versetzt wird.

Die ursprüngliche Verbindung zwischen PC und Roboter, also die Verbindung zwischen C# und Arduino, bestand aus der standardisierten USB-Schnittstelle, die auch für die Programmübertragung von PC auf Arduino benutzt wird. Da es natürlich nicht praktikabel ist, den Roboter mit einem langen Kabel mit dem Pc zu verbinden ist, stehen zwei Methoden der Funkanbindung zur Verfügung. Und zwar Bluetooth und WLAN. Da das Bluetoothmodul kostengünstiger ist, schon verfügbar war und auch letztendlich die Anbindung einfacher war, haben wir uns für diese entschieden. Aus der Sicht des Programmierers zeigt sich der angenehme Umstand, dass die Bluetoothkopplung keinerlei zusätzlichen Code erfordert, da die Kommunikation zwischen PC und Arduino in der gewohnten Weise funktioniert. Die ursprünglich angedachte Nutzung der im Laptop integrierten Bluetoothschnittstelle war problematisch in der Parametrierung, darum haben wir uns entschlossen einen zweiten Arduino per Kabel direkt an den PC anzuschließen, der nur als Schnittstellenwandler zwischen PC/USB und Arduino/Bluetooth wirkt. Für diese Verschaltung ist keine einzige Codezeile nötig. Innerhalb des C#-Programms wird nur die COM-Schnittstelle des Arduino angegeben. In der C#-Software wird die Treiberfunktionalität der guten RS232 Schnittstelle verwendet, was sich auch in der Limitierung der Datenübertragungsgeschwindigkeit auf 115000baud wiederspiegelt.

Die Ansteuerung der Ultraschallsensoren erfolgt über die Software. Es ist bekannt, dass die Schallgeschwindigkeit keine eigentliche Naturkonstante ist, sondern im Nennbereich 330 m/s liegt und starken Schwankungen durch Luftfeuchtigkeit und Temperatur ausgesetzt ist. Da aber die beiden in der Software angesprochenen Temperatursensoren identischen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, ist ihre Hauptaufgabe, die parallele Ausrichtung des Roboters zur Wand, trotzdem erfüllt.