Buchempfehlung:
Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi

Roboter Autos mit dem Raspberry Pi - 2019

Ich baue schon seit vielen Jahren Modell-Roboter Autos auf Basis des Raspberry Pi und habe mir in diesem Bereich der Robotik und Elektronik ein breites Wissen aufgebaut. Mit diesem Wissen und meiner Begeisterung für Roboter Autos ist auch ein Buch entstanden das bereits in der 2. Auflage erschienen ist. Weiter habe ich bereits mehrfach Vorträge gehalten und habe Kontakt zu Lehrern die mit ihren Schülern Roboter Autos bauen. Dabei wurde ich immer wieder mit dem Problem der Lehrer konfrontiert, dass die Roboter auf Raspberry Pi Basis immer noch für Teile der Schüler und ihren Eltern zu teuer sind. Vielen Eltern sind bereit dem Nachwuchs ein Smartphone für mehr als 500,-€ zu ermöglichen aber 50,- € bis 90,-€ für ein Roboter Auto Projekt in der Schule sind weit entfernt vom Vorstellbaren. Daher besteht hier der Bedarf die Roboter Autos wesentlich günstiger in ihrem Aufbau zu gestalten als dies mit einem Raspberry Pi möglich ist.

So kam mir die Idee ein Roboter Auto zu entwerfen das weniger als 10,-€ kostet und dennoch via Smartphone ferngesteuert werden kann. Die Einschränkung dabei ist allerdings das kein Raspberry Pi mehr verwendet werden kann und somit auf einen günstigen Mikrokontroller gewechselt werden muss. Bei den Kosten von 10,-€ für das Roboter Auto wird davon ausgegangen, dass die Elektronik direkt in China bei z. B. Ali-Express bestellt wird und dann auch in Stückzahlen von mindestens 20 Einheiten. Andernfalls sind die 10,-€ für ein Modell auch nicht mit einer direkten Bestellung in China zu halten. Wer die Bauteile einzeln z. B. bei Amazon einkauft für den belaufen sich die Kosten ganz schnell auf ca. 30,-€ bis 40,-€ für dieses Modell.

Das Roboter Auto das ich entsprechend diesen Vorgaben aufgebaut habe sieht wie auf dem folgenden Bild gezeigt aus.

ESP8266 NodeMCU - robot car

ESP8266 NodeMCU – robot car

Mit dem Ziel einen günstigen Roboter zu bauen habe ich im Keller bei mir zuhause angefangen die Komponenten zusammen zu suchen. So entstand dieser kleine Roboter dessen Aufbau und Programmierung ich in einer kleinen Artikelserie hier auf meinem Blog beschreiben werde.

Neben dem Raspberry Pi gibt es noch den Arduino der ebenfalls gerne für bastel Projekte genommen wird. Da der Arduino aber über kein W-LAN verfügt und ich einen maximal günstigen Roboter aufbauen möchte werde ich das beliebten ESP8266 NodeMCU Entwicklerboard für diesen Roboter verwenden welches über ein WIFI Modul und Antenne verfügt. Der ESP8266 Chip lässt sich wie ein Arduino programmieren und bietet auch eine Vielzahl an Schnittstellen. Der Vorteil des ESP8266 ist das so gut wie alle Bibliotheken die auch für den Arduino verfügbar sind sich auf diesem kleinen Chip ausführen und somit verwenden lassen. Das eröffnet einem bei dem Bau des Roboter Autos sehr viele Möglichkeiten bei dem Einsatz von z. B. Sensoren.

Das Video zeigt den fertig aufgebauten Roboter wie er durch die Wohnung fährt.

Das nachfolgende Bild zeigt einen ESP8266 NodeMCU mit seinen GPIO Pin-Anschlüssen links und rechts, der USB Schnittstelle unten im Bild und den ESP8266 Chip (in Silber) oben auf der Platine. Gut zu erkennen ist auch oberhalb vom Chip die W-LAN Antenne die direkt auf der Platine verbaut ist. Mit ihr wird es möglich den Roboter später via Smartphone und einer kleinen Web-Oberfläche zu steuern.

ESP8266 NodeMCU

ESP8266 NodeMCU

Auch ist der ESP8266 von seinem Speicherplatz für selbst geschriebene Programme sehr gut ausgelegt. Die CPU Geschwindigkeit ist ideal für das kleine Roboter Auto Projekt und reicht völlig aus. Dank der vielen Schnittstellen und dem verbauten Spannungswandler lässt sich das Roboter Auto einfach um Sensoren erweitern. Die Stromversorgung des Roboters kann einmal mit einer ganz normalen Power Bank oder aber mit sechs Mignon Batterien und einem Step-Down Converter erfolgen. Bei den Kosten von 10,- € ist die Power Bank bzw. die Batterien nicht inbegriffen aber der günstigte Weg ist die Verwendung der sechs Mignon Batterien. Dennoch ist es möglich je nach Interesse, verfügbaren Budget und Aufgabenstellung den Roboter individuell aufzubauen.

Die Artikelserie wird etwas auf die Elektronik eingehen soweit dies notwendig ist um zu verstehen wie alles zusammen gebaut wird. Allerdings wird nicht bis in das kleinste Detail alles beschrieben da ich das als nicht notwendig erachte um den Roboter aufzubauen damit er funktioniert. Wer tiefer in das Thema Robotik und Elektronik mit dem Arduino einsteigen möchte kann sich z. B. das folgende Buch kaufen das die Welt des Arduino umfangreich beschreibt.

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Das Ziel bei diesem Projekt ist es die Kosten für das Roboter Auto unter 10,-€ zu halten. Damit die Kosten so niedrig sind müssen die Komponenten direkt in China beschafft werden. Das ist nach meinen Erfahrungen auch überhaupt kein Problem. Lediglich die Lieferzeit von bis zu 4 Wochen muss bei der Umsetzung des Projektes eingeplant werden.

Zusammenfassung

Mit dem ESP8266 NodeMCU Entwicklungsboard das bereits für unter 2,- € in China eingekauft werden kann ist es möglich einen sehr günstigen Roboter zu bauen. Da bei dem ESP8266 NodeMCU bereits WIFI verbaut ist und die GPIO Anschlüsse herausgeführt wurden vereinfacht sich der Aufbau und die Verkabelung der einzelnen Komponenten erheblich. Ein weiterer sehr großer Vorteil ist die Nähe zum Arduino und das der ESP8266 von der Arduino IDE und vielen Bibliotheken direkt unterstützt wird.


Artikel Übersicht ESP8266 NodeMCU Roboter Auto:

Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Einleitung
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Stromversorgung
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Bauteile
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Chassis
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Verkabelung Teil 1
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Verkabelung Teil 2
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Arduino Entwicklungsumgebung einrichten
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Ultraschall Sensor und Motorensteuerung
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – WIFI Fernsteuerung
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Servo Motor Steuerung
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – OLED Display
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Magnetometer
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – GPS Empfänger Einführung

Artikel Ausblick:

Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Gyroskop
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – GPS Wegpunkte
Roboter bauen mit dem ESP8266 Entwicklungsboard – Solarzelle
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