Raspberry Pi Roboter – ferngesteuerter Metalldetektor-Roboter Discoverer

Der Discoverer ist ein ferngesteuerter Roboter auf Basis eines Raspberry Pi Computer. Die Besonderheit ist, dass er mit einem Metalldetektor ausgestattet ist. Er ist aktuell das größte Roboter-Auto das ich gebaut habe. Zu seiner weiteren Ausstattung gehören neben dem Metalldetektor, eine schwenkbare Kamera und ein Raspberry Pi Sense-HAT mit Magnetometer und weiteren Sensoren. Ich habe diesen Roboter als Prototyp entworfen um den GPS Empfänger in Kombination mit einem Kompass Modul welches im Raspberry Pi Sense-HAT verbaut ist zu testen. Da es keine fertigen Roboter-Bausätze in dieser Größe gibt habe ich selber angefangen ein Chassis zu bauen. Ich habe sehr viel bei dem Bau des Roboters über die Elektronik und das Chassis gelernt. Die verbauten Räder sind aktuell noch zu klein um auf unbefestigten Wegen damit zu fahren. Das folgende Bild zeigt den Parkplatz der Universität bei mir um die Ecke. Wie man auf dem Bild sehen kann sind die Räder sehr klein und das Fahren auf dem groben Schotter fällt dem Roboter-Auto nicht einfach.

Aber dennoch war ich in der Lage, den ferngesteuerterten Discoverer über eine Entfernung von 350 Metern zu lenken. Das Herumfahren hat richtig Spaß gemacht und der Metalldetektor hat auch ein paar Schrauben und Kabel gefunden. Soweit hatte alles geklappt und die Funktion des Roboter-Autos somit bewiesen. Hoffentlich werde ich in Zukunft einen Schatz finden mit dem ich mein Hobby den Bau von Robotern finanzieren kann 😉

Ausstattung ferngesteuerter Roboter

• GPS Unterstützung für das Abfahren von Wegpunkten
• Metalldetektor für das Auffinden von z. B. einem Schatz
• Fernsteuerung über eine W-LAN Verbindung
• Eingebauter W-LAN Accesspoint
• Live Video Stream
• Web Interface für die Steuerung

Raspberry Pi Roboter-Auto Komponentenliste

Wenn ich jetzt das Interesse wecken konnte am Bau eines Roboters zusammen mit einem Raspberry Pi der findet auf meinem Blog eine Komponentenliste. Diese Komponentenliste listet die elektronischen Komponenten oder fertigen Raspberry Pi Bausätze auf die ich selber mit gutem Gewissen weiterempfehlen kann. Die meisten aufgezählten Komponenten kommen in meinen Modellen zum Einsatz und wurden so durch mich auf Funktion und Kompatibilität mit dem Raspberry Pi hin geprüft.

Hier der Link auf die Komponentenliste: Komponentenliste

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GPS Unterstützung für das Autonome fahren

Mit der NAVILOCK GPS NL-602U USB GPS Antenne ist der Roboter fähig seine Position im freien Gelände zu bestimmen. In Kombination mit dem Raspberry Pi Sense-HAT kann das Roboter-Auto auch feststellen, in welche Himmelsrichtung es gerade ausgerichtet ist ohne umher fahren zu müssen um die Ausrichtung berechnen zu müssen mit dem GPS Koordinaten über den Kurswinkel. Das Einrichten der GPS Antenne war sehr einfach da das Modul direkt von Linux / Raspbian unterstützt wird.

GPS software – für die Kontrolle des selbt fahrenden Roboter-Autos

Ich habe die Software selber entwickelt mit der ich meinen Discoverer via GPS steuern kann. Das Hauptprogamm gps-drive-robo-car.py ist in Python entwickelt. Es import drei weitere Module mit denen z. B. der Motortreiber l298N gesteuert wird, die LED Matrix des Raspberry Pi Sense-HAT angesteuert wird sowie ein Modul zur Berechnung der Nordrichtung.

Mit dem Magnetometer und Gyroskop des Raspberry Pi Sense-HAT ist das Roboter-Auto in der Lage to Ausrichtung der Vorderseite zu kontrollieren in die der Discoverer schaut. So ist es möglich Wegpunkte direkt anzufahren.

Software – Autonom fahrender Roboter:

Alle Programme für den autonom fahrenden Roboter stehen unter dem folgenden Link zum Download bereit: download page

Raspberry Pi Sense-HAT

Das Raspberry Pi Sense-HAT zu konfigurieren war nicht ganz so einfach aber wenn man einmal diese Hürde genommen hat funktioniert es sehr zuverlässig. Ich habe jetzt zwei Sense-HATs in meinen Roboter-Autos im Einsatz und bin sehr zufrieden. Diese habe ich über entsprechende Jumper-Kabel an den Raspberry Pi angeschlossen. So habe stehen alle GPIO Pins des Raspberry Pi für weiter elektronischen Komponenten wie z. B. dem Motoretreiber noch zur Verfügung.

Ich habe ein Python Programm geschrieben mit dem der Discoverer GPS Punkte abfahren kann und gleichzeitig mit dem Metalldetektor nach einem Schatz sucht. So habe ich mir die Schatzssuche vorgestellt das ich nur noch die Log-Datei anschauen muss an welchen GPS Koordinaten der Metalldetektor angeschlagen hat.

Pan&Tilt Schwenkkamera

Mit der Schenkkamera, dem Pan&Tilt Kit ist der Discoverer in der Lage eine 360° Rundumsicht als Video streamen zu können. Das macht das lenken in der Steuerzentrale sehr einfach. Mit dem Web-Interface welches ich für den Discoverer entwickelt habe kann ich das Pan&Tilt Kit steuern sowie die vier Getriebemotoren.

Discoverer Video

Das Video zeigt den ersten Testlauf des ferngesteuerten Roboter-Auto Discoverer. Dieser war sehr holprig und der Roboter hat auch ein Rad verloren. Aber die Technik hat soweit funktioniert und ich bin zufrieden.

Differential GPS – Die exakte Navigationshilfe

Für alle die Ihr Modell-Auto oder Drohne ganz exakt steuern möchten bietet sich Differential GPS an. Was das ist und wie differential GPS funktioniert habe ich im folgenden Blogbeitrag beschrieben.

Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Einführung