Servobot

Vorgeschichte

Den Ausschlag f├╝r den Bau des ServoBot kam vom K├╝nstler Daniel Knorr. Er kam eines Tages in die Firma, weil er Unterst├╝tzung bei der Verwirklichung eines seiner Kunstwerke ben├Âtigte. Sein Ziel war es eine “Horde” von kleinen Robotern zu bauen, die vereinfacht ausgedr├╝ckt eine Art lebende Gesellschaft simulieren.

F├╝r seine Roboter waren wir auf der Suche nach m├Âglichst g├╝nstigen Motoren. Nachdem wir verschiedene Motoren aus Spielzeugmodellen als Antrieb f├╝r die Roboter getestet hatten, die allerdings alle nicht standfest genug waren, haben wir uns dann f├╝r Servomotoren aus dem Modellbau entschieden.

Servomotoren haben ein unschlagbares Preisleistungsverh├Ąltnis. Ab 5,- Euro bekommt man einen Servo, d.h. einen zuverl├Ąssigen Motor mit Getriebe und Leistungsstufe zur Ansteuerung! Au├čerdem ist zu jedem Servo ein ausf├╝hrliches Datenblatt erh├Ąltlich in dem das Drehmoment, die Winkelgeschwindigkeit und die Stromaufnahme angegeben ist. Damit kann man den optimalen Servo f├╝r den Roboter aus einer gro├čen Anzahl unterschiedlicher Typen w├Ąhlen. Einziger Nachteil ist allerdings, dass der Servomotor f├╝r den 360┬░-Betrieb modifiziert werden muss. Anleitungen zur Modifikation und zur Ansteuerung von Servo’s findet man z.B. im Tips & Links-Bereich.

Da Daniel sich f├╝r seine Roboter ein eigenes Getriebe gebaut hat, weil Ihm die Servo’s u.a. zu laut waren musste ich mir einen eigenen Roboter bauen, um zu testen, wie gut sich die “Originalservos” f├╝r Roboter eignen…

Die Mechanik + Sensoren

Die Grundlage f├╝r das neue Fahrwerk/Geh├Ąuse ist eine leere 50’er CD-Spindel, die zuf├Ąllig gerade zur Hand war. In das Bodenteil der Spindel werden einfach L├Âcher f├╝r die R├Ąder geschnitten. Die Servomotoren werden mit Montagebolzen direkt unter den Boden der Spindel geschraubt. Eine zus├Ątzliche Versteifung des Fahrwerks wird durch die Verschraubung eines Gewindebolzens zwischen den Servos erreicht. Die Narben der Reifen werden etwas aufgebohrt und dann direkt auf die Achse des Servos montiert.

Boden des Servobot

Boden des Servobot

Das Bugrad zur Stabilisierung besteht aus ein paar Gewindebolzen und zwei Kugellagern, die ebenfalls direkt mit dem Boden der Spindel verschraubt werden. Damit das Rad nicht ausreist sollten gro├če Unterlegscheiben benutzt werden.

Bugrad

Bugrad

Als Sensoren werden neben Lichtsensoren (LDRs) auch F├╝hler eingesetzt, die ├╝ber Taster abgefragt werden. Die F├╝hler selbst bestehen aus den Spitzen von Kabelbindern. Mit Schrumpfschlauch werden die Kabelbinder an zwei Tastern befestigt. Bei den ersten Tests stellte sich dann heraus, dass sich die F├╝hler gerne w├Ąhrend der Drehung irgendwo verhaken. Damit die F├╝hler nicht nur auf Druck, sondern auch auf Zug reagieren, werden an den F├╝hlern noch zwei Kupferdr├Ąhte befestigt, die zwei Taster bei Zug aktivieren. Damit die Anordnung aus Schaltern ausreichend stabil ist wird sie auf einer Lochrasterplatine aufgebaut und dann an die Bodenplatte der Spindel geschraubt.

Servobotf├╝hler

Servobotf├╝hler

Da der Boden der CD-Spindel allein nicht sehr stabil ist, sollte w├Ąhrend des Betriebs immer der Deckel der Spindel auf den Roboter gesetzt werden.

Die Elektronik

Die Elektronik besteht aus einem Controllerboard mit einem MSP430F149 Mikrocontroller, dass auf eine Lochrasterplatine gesteckt wird. Auf der Lochrasterplatine sind alle Komponenten untergebracht, die f├╝r die Spannungsversorgung und die Anpassung der Sensorsignale notwendig ist. Als Lichtsensoren werden zwei lichtempfindliche Widerst├Ąnde eingesetzt, die auf der rechten und linken Vorderseite des Roboters angebracht sind. Mehr Info’s zu dem MSP430-Board findet man im Elektronikbereich meiner Seite.

Die Versorgung des Roboters erfolgt durch 4 Mignon Akkus.

Servobot Elektronik

Servobot Elektronik

Front

Front

Gesamtansicht Servobot

Was kann der Roboter?

Ehrlich gesagt nicht viel… W├Ąhrend der Fahrt misst der Roboter die Helligkeit mit den beiden LDRs und vergleicht die Messwerte. Wenn sich die beiden Messwerte unterscheiden ├Ąndert er die Geschwindigkeit so, dass er immer in Richtung des Licht f├Ąhrt.

Au├čerdem fragt der Roboter w├Ąhrend der Fahrt die F├╝hler ab. Wenn die F├╝hler etwas detektieren, dreht sich der Roboter so lange, bis die F├╝hler wieder frei sind. Wenn beide F├╝hler gleichzeitig ausl├Âsen f├Ąhrt der Roboter au├čerdem erst ein St├╝ck zur├╝ck bevor er sich dann dreht.

Das Programm des Roboters kann hier als C-Sourcecode f├╝r den MSP430-GCC heruntergeladen werden. Es enth├Ąlt auch die Routinen zur Servoansteuerung.

Fazit?

Das Teil und der Aufbau ist erstaunlich einfach. Zwischendurch waren meine Kinder sehr faziniert von diesem Roboter, den sie mit ihren Taschenlampen immer wieder in die Ecken locken konnten. Danach musste der Roboter dann selbstst├Ąndig wieder aus den Ecken herausfinden… Interessanter Weise hat mich dabei das “Verhalten” des Roboters an das meiner ersten Tochter als Baby erinnert, die immer in irgendwelche Ecken gerollt ist und dann versucht hat sich auf ├Ąhnlichen Wegen dort wieder zu befreien. Nur das der Roboter nicht angefangen hat zu weinen, wenn das nicht gleich klappt!