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Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi

Roboter Autos mit dem Raspberry Pi

Ich wollte schon immer mal ein modell Roboter Auto von einer künstlichen Intelligenz steuern lassen. Um diese Idee umsetzen zu können hatte ich mir verschiedene Projekte angeschaut. Auch hatte ich mir schon Hardware beschafft wie z. B. das NVIDIA Jetson TX1 Board. Allerdings war mir das dann doch immer zu mächtig für die Umsetzung ich habe weiter nach einen einfacheren Einstieg gesucht. So bin ich dann auf das donkeycar Projekt gestoßen. Dieses setzt auf standard Hardware wie einem einfachen 1:10 Modell RC Auto und einem Raspberry Pi Computer.

So ist für mich die Entscheidung gefallen mit diesem Projekt loszulegen. Mein Roboter Auto habe ich auch schon angefangen aufzubauen. Ich habe mich nicht für ein 1:10 RC Auto entschieden da dieses mir einfach zu große ist. Stattdessen habe ich mir ein einfaches kleines Chassis gekauft das hoffentlich für den Einstieg in die Thematik reicht.

Ein zukünftiges donkeycar ist noch nicht fertig aufgebaut und sieht aktuell wie auf dem folgenden Bild gezeigt aus.

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto - Model

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Model

Hintergrund donkeycar Projekt

Das donkeycar Projekt setzt einen Raspberry Pi ein auf dem das fertig trainierte neuronale Netz aktiv die Bildauswertung vornimmt und so das Auto z. B. zwischen zwei weißen Linien lenkt. Das neuronale Netz das eingesetzt wird setzt auf die TensorFlow von Google auf.

TensorFlow ist eine plattformunabhängige Open-Source-Programmbibliothek für künstliche Intelligenz bzw. maschinelles Lernen im Umfeld von Sprache und Bildverarbeitungsaufgaben (Quelle: TensorFlow WIKI).

Das neuronale Netzt wird nicht direkt auf dem Raspberry Pi Computer trainiert. Dazu ist die Leistung des SBCs einfach zu schwach. Stattdessen wird das neuronale Netz auf einem PC idealer weise mit NVIDIA Grafikkarte oder in der Cloud z. B. bei AMAZON trainiert. Ich habe vor das neuronale Netz für die Steuerung des Roboter Autos auf meinem Laptop mit i5 CPU zu trainieren. Das Training der KI wird zwar viele Stunden dauern aber über Nacht kann das gerne laufen und stört mich nicht.

Die Kosten für die Hardware sind bei diesem Projekt auch überschaubar. Es wird ein Raspberry Pi 3 Model B benötigt sowie die klassische Raspberry Pi Kamera. Ich habe vor ein Kameramodell mit Weitwinkellinse einzusetzen. Die Kamera nimmt das Bild direkt vor dem Auto auf. So sind die weißen Begrenzungslinien gut zu sehen. Für das Training des neuronalen Netzes werden die Bilder und Lenkbewegungen gespeichert. Diese Daten werden dann am PC dazu verwendet das neuronale Netz zu trainieren. Wichtig bei der Aufzeichnung der Trainingsdaten ist, dass das Auto nicht mit der Tastatur gesteuert wird. Eine Steuerung über die Tastatur führt zu ruckeligen Lenkbewegungen. Diese sind für das Training des neuronalen Netzes nicht ideal. Aus einem schon etwas zurück liegenden Beitrag eines anderen Projektes von mir habe ich hier die Straßenmarkierungen hervorgehoben in einem Video das ich 2009 in den USA fugenommen hatte.

lane line drawn

lane line drawn

Damit das Video verwendet werden kann sollte die Aufzeichnung der Trainingsdaten mit einem Gamepad erfolgen mit dem Auto über den Kurs gelenkt wird. Damit das Raspberry Pi Auto aber überhaupt fährt und lenkt wird noch etwas an Hardware benötigt. Für die Ansteuerung des Fahrtenreglers und Lenkservo des RC Autos wird ein ganz einfacher Servo Kontroller verwendet. Dieser wird direkt am Raspberry Pi angeschlossen und kann mit Python z. B. programmiert werden. Aus meiner Erfahrung mit diversen Raspberry Pi Robotern ist noch ein leistungsstarker Akku. Hier sollte man nicht sparen andernfalls fährt das Auto vielleicht nur ein paar Minuten und das ganze Projekt macht am Ende keinen Spaß.

Zusammenfassung

Mich hatte das donkeycar Projekt überzeugt, dass es mit wenig Geld auf die Beine gestellt werden kann. Die Software ist soweit schon vorgedacht und der Einstieg in ein mit KI gesteuertem Roboter Auto sollte erfolgreich möglich sein. Wie einfach das Ganze dann in der Praxis ist und wie gut alles funktioniert werde ich hier auf meinem Blog in einer Artikelserie dokumentieren. Die Idee ist von allen Abschnitten des Projektes einen Erfahrungsbericht zu schreiben um den Leser ein Gefühl für die Komplexität zu geben.


Artikel Übersicht Donkeycar Roboter Auto:

Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Einleitung
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Chassis
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Elektronik
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter Auto – Software
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter-Auto – Kalibrierung
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter-Auto – Trainings Vorbereitungen
Autonom fahrendes Raspberry Pi KI Roboter-Auto – Trainingskurs
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