Raspberry Pi Roboter Auto selber bauen Komponenten

Alle Komponenten die Sie benötigen, um ein Roboter mit dem Raspberry Pi wie in meinem Buch “Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi: Planen, bauen, programmieren“ beschreiben zu bauen finden Sie hier. Die Übersicht ist unterteilt in die Komponenten die Sie für ein ferngesteuertes Roboter-Auto benötigen sowie in einen zweiten Teil einer Komponentenliste für ein autonom fahrendes Roboter-Auto. Möchten Sie lieber einen fertigen Bausatz kaufen, so finden Sie verschiedene Roboter Bausätze für den Raspberry Pi unter dem folgenden Link “Roboter Bausätze” auf meiner Webseite.

Komponentenliste für ein ferngesteuertes Roboter Auto

Ich aktualisiere die Komponentenübersicht fortlaufend, damit Sie immer die passenden Komponenten schnell und einfach für Ihr Raspberry Pi Roboter Auto hier finden.

Das folgende Bild zeigt mein erstes ferngesteuertes Roboter Auto das ich aus Pappe aufgebaut habe und mit dem die Idee ein eigenes Modellauto zu bauen begann.

Roboter Auto Gehirn – Raspberry Pi 3 Model B

Ich empfehle den Raspberry Pi 3 Modell B, da dieser ein W-LAN Modul integriert hat. So müssen Sie nicht ein zusätzliches ein W-LAN USB Modul kaufen und dieses unter Raspbian konfigurieren. Auch bietet der Raspberry Pi 3 ausreichend viel Rechenleistung und viele Anschlussmöglichkeiten.

Raspberry Pi – Kameras im Überblick

Es gibt seit neuestem die Raspberry Pi Kamera mit der Versionsnummer 2.1. Dieses Kameramodul verfügt intern über einen Chip von Sony und nimmt ein sehr schönes Bild auf. Das neue Modul wird wie das Vorgängermodul perfekt von Raspbian unterstützt. Ich habe das normale Kameramodul und das NoIR-Modul in Verwendung. Das NoIR-Modul ist gut geeignet bei schlechten Lichtverhältnissen. Das Raspberry Pi Kamera Modul mit Weitwinkel Objektiv ist für das Roboter-Auto sehr gut geeignet da Sie ein größeres Blickfeld aufnimmt als die Module mit Standardobjektiv. Nachfolgend die beiden aktuellen Kameramodule und eines mit Weitwinkelobjektiv.

Standard RGB Kamera:

NoIR Kamera

Weitwinkel Kamera (meine Empfehlung)

Motortreiber L298N H-Brücke

Für den Antrieb eines kleinen Roboter-Autos eignet sich eine H-Brücke mit der bis zu zwei Motoren in der Geschwindigkeit geregelt werden können. Es gibt zwei Modelle die ich verwende. Eines ist klein und kompakt und das andere etwas größer verfügt dafür aber über LEDs die den Schaltzustand anzeigen. Ich verwende überwiegend das Modul mit den LEDs. Technisch unterscheiden sich beide Module weiter nicht groß.

Motortreiber mit LEDs (meine Empfehlung)

Kompakte Motortreiber ohne LEDs

Step-Down Converter (meine Empfehlung)

Damit Sie den Raspberry Pi mit Strom versorgen können bietet sich die Verwendung eines Step-Down Converters an. Nachfolgend zwei weitere Modell die sich als sehr gut erwiesen haben. Beide liefern konstant 5 V bei maximal 3 A über den USB Anschluss was völlig ausreichend ist für den Raspberry Pi.

Interessant ist das Modell das zwei USB Anschlüsse bietet. So kann man an einem USB Ausgang z. B. den Raspberry Pi anschließen und an dem anderen ein abgeschnittenes USB Kabel und so die 5V mit GND (rotes / schwarze Kabel) abgreifen um einen Servo Kontroller mit Spannung zu versorgen.

Das hier ist das einfache Modul das ich mehrfach schon verbaut habe.

Motoren

Es gibt verschiedene Motoren mit denen Sie ein Roboter-Auto antreiben können. Sehr beliebt und von mir verwendet sind die gelben DC-Motoren die gleich mit einem passenden Rad geliefert werden. Diese gelben Motoren gibt es auch häufig zusammen mit einem Chassis aus Acryl-Glas. Weiter habe ich noch die Tamiya 70168 Getriebe-Motoren verbaut die sehr viel Kraft erzeugen und das gut hörbar machen.

Chassis mit Motoren (meine Empfehlung)

Ich empfehle gerne dieses Chassis das direkt mit vier Motoren geliefert wird sowie zwei Acrylglas platten, die die Basis für das Roboter Auto bilden. Ich habe von diesem Typ Chassis schon mehrere Roboter gebaut und war immer sehr zufrieden.

Standard Motoren (meine Empfehlung)

Wer nur die Motoren benötigt kann diese auch ohne Chassis erwerben.

Tamiya 70168 mit sehr viel Kraft

Ich habe diese Tamiya Motoren sehr gerne verbaut, da mit ihnen ein individuelles Roboter Auto recht einfach aufzubauen geht.

Radbefestigungen

Ich hatte lange gesucht bis ich diese Kupplungen gefunden habe. Mit ihnen lassen sich normale Räder aus dem RC-Modellbau auf einer Welle befestigen. Ich fand diese Lösung immer sehr praktisch. Nachfolgend drei dieser Kupplungen damit Sie eine Idee haben welche Typen es gibt.

Batterien

Aus meiner Erfahrung heraus sollten Sie das Roboter-Auto mit Strom aus einer Batterie betreiben. Ich habe zwei Lösungen gefunden die jede für sich einzeln sehr gut in den Roboter-Autos funktioniert. Einmal einen 8-fach Mignon Batteriehalter und einen normalen RC-Akku. Der RC-Akku hat den Vorteil, dass das Roboter-Auto deutlich länger fährt und der Akku sich mit dem dazu gehörigen Ladegerädt flott aufläden läßt. Nachfolgend sind beide Lösungen aufgeführt mit den passenden Kabeln, Steckern und Ladegeräte.

Für anspruchsvolle Bastler empfehle ich die Lösung mit den RC Akkus. Diese können Sie auch noch für andere Anwendungen im Modellbau weiter verwenden. So setze ich diese zusammen mit einem Step-Down Konverter auf für die Stromversorgung z. B. eines Raspberry Pi ZERO W ein.

RC-Akku Lösung (meine Empfehlung)

Ich habe jetzt diese Akkus seit ca. 2 Jahren im Einsatz und bin immer noch sehr zufrieden. Sie versorgen meine kleinen Roboter Modelle zuverlässig mit Strom

Zu diesen Akkus habe ich mir noch das folgende Ladegerät gekauft. Es lädt mit den 4A die Akkus sehr schnell und zuverlässig auf.

Man ist auch immer gut beraten ein paar dieser Stecker zuhause zu haben. So habe ich mir schon einige Anschlusskabel gelötet und in den verschiedenen Roboter Modellen verbaut. Denn das immer wieder abschrauben und anschließen ist auf dauer für die Schrauben am Motortreiber nicht gut.

 

Für Einsteiger empfehle ich die Lösung mit den Mignon Akkus da günstiger. Mit den Mignon Zellen läuft der Roboter leider nicht so lange wie mit den RC Akkus. Dafür können aber die Mignon Zellen auch noch für andere Anwendungen im Haushalt verwenden. Für fortgeschrittene Bastler empfehle ich den RC Akku.

Mignon AA Batterie Lösung

 

Externes Netzteil

Für den stationären Betrieb des Roboter-Autos verwende ich genau dieses externes Netzteil. Ich habe es schon seit Jahren und es funktioniert zuverlässig für ganz verschiedene Anwendungen. Dank dem Stellrad kann ich die Ausgangsspannung mit 5, 6, 7.5, 9, 12, 13,5, 15V meinen Bedurfnissen individuell anpassen.

Kabel

Die verschiedenen Kabel benötigen Sie um die elektronischen Komponenten wie den Motortreiber am Raspberry Pi anzuschließen sowie auch die Motoren. Es kann nie schaden ein paar mehr Kabel zu haben.

Alle Komponenten für ein autonom fahrendes Roboter-Auto

Möchten Sie ein Roboter-Auto bauen das autonom fahren kann habe ich hier eine Auswahl von Komponenten die ich selber verbaut habe. Mit den SRF08 Ultraschall Sensoren kann das Roboter-Auto autonom durch die Wohnung fahren und mit dem GPS Empfänger auch im Freien. Das Raspberry Pi Sense-HAT unterstützt dabei mit seinen verschiedenen Sensoren bei der Orientierung des Roboter-Autos.

Das folgende Bild zeigt das autonom fahrende Roboter-Auto mit GPS-Empfänger, Raspberry Pi Sense-HAT und Ultraschall Sensoren.

Raspberry Pi Sense-HAT

Damit das Roboter-Auto richtig autonom fahren kann benötigt es ein Gyroskop. Dieses ist im Raspberry Pi Sense-HAT integriert und hilft bei der Orientierung und Überwachung von Drehbewegungen des Roboter-Autos. Das Magnetometer des Sense-HAT kommt zum Einsatz wenn der Roboter GPS gesteuert fährt.

Ultraschall Sensor SRF08

Der SRF08 Ultraschall Sensor überzeugt durch seine Genauigkeit und der Möglichkeit diesen über den I²C Bus am Raspberry Pi anzuschließen. So sparen Sie sich viele Kabel und eventuelle Probleme mit der Verkabelung die von induzierten Spannungen der Magnetfelder bis hin zu Wackelkontakten reichen können.

GPS-Empfänger

Ich habe mehrere GPS-Empfänger ausprobiert und liste die beiden GPS-Module auf die bei mir unter Raspbian ohne Probleme funktioniert haben. Ich empfehle den Navilock GPS-Empfänger NL-602U USB da dieser mich durch seine Geschwindigkeit und Genauigkeit überzeugt hat.

Navilock NL-602U USB (meine Empfehlung)

167 Kanal USB GPS Empfänger – SkyTraQ Venus8 Chipsatz

Platinen & Co.

Damit Sie mehrere SRF08 Ultraschall Sensoren am Raspberry Pi betreiben können benötigen Sie einen i²C Level-Shifter. Nachfolgend die Komponenten die Sie benötigen um z. B. ein eigenes kleines Board zu bauen an dem Sie das Sense-HAT und die SRF08 Ultraschall Sensoren zusammen am I²C Bus

Buchempfehlungen:

Die nachfolgende Bücherübersicht listet die Bücher auf die ich selber daheim habe und gerne weiter empfehlen möchte. Diese Bücher haben mich die letzten Jahre begleitet und gute Dienste erwiesen. Daher empfehle ich sie sehr gerne weiter.

Als erstes empfehle ich mein eigenes Buch das den Bau eines Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi beschreibt.

Sehr hilfreich für mich war das folgende Buch das mir geholfen hat Python besser zu verstehen.

Linux ist ein sehr mächtiges Betriebssystem und daher empfehle ich das folgende Buch jedem der Linux besser verstehen möchte und vielleicht noch mehr vorhat.

Ideal für den Einsteiger ist das folgende Buch. Es hilft sehr gut weiter bei den Grundlagen wie Linux funktioniert.

 

Werkzeuge für das Roboter-Auto

Die folgende Übersicht der Werkzeuge habe ich selber im Einsatz und konnte mit diesen die verschiedenen Roboter-Autos zuhause ohne extra Werkstatt bauen. Wichtig ist, wenn Sie wie ich z. B. am Schreibtisch oder Esstisch arbeiten das Sie sich im Baumarkt ein Brett zurechtsägen lassen, dass Sie als Unterlage bei Ihren Arbeiten am Roboter-Auto verwenden können.