{"id":39336,"date":"2019-10-31T22:30:33","date_gmt":"2019-10-31T19:30:33","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/opyt-sozdaniya-pervogo-robota-na-arduino-robot-ohotnik\/"},"modified":"2019-10-31T22:30:33","modified_gmt":"2019-10-31T19:30:33","slug":"opyt-sozdaniya-pervogo-robota-na-arduino-robot-ohotnik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/news\/opyt-sozdaniya-pervogo-robota-na-arduino-robot-ohotnik","title":{"rendered":"Erfahrungen beim Bau des ersten Roboters mit Arduino (J\u00e4ger-Roboter)","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Hallo.<\/p>\n

In diesem Artikel m\u00f6chte ich den Prozess des Zusammenbaus meines ersten Roboters mit Arduino beschreiben. Das Material wird f\u00fcr andere Anf\u00e4nger von Nutzen sein, die wie ich einen \u201eautomatischen Wagen\u201c herstellen m\u00f6chten. Der Artikel beschreibt die Schritte der Arbeit mit meinen Erg\u00e4nzungen zu verschiedenen Nuancen. Ein Link zum endg\u00fcltigen Code (wahrscheinlich nicht der perfekte) befindet sich am Ende des Artikels.<\/p>\n

\"Erfahrungen
\n
\nSo oft wie m\u00f6glich bezog ich meinen Sohn (8 Jahre) in das Projekt ein. Was genau mit ihm gelungen ist und was nicht, habe ich in einem Teil des Artikels festgehalten; vielleicht ist es f\u00fcr jemand anderen hilfreich.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Allgemeine Beschreibung des Roboters<\/h2>\n

\nZun\u00e4chst einige Worte \u00fcber den Roboter (die Idee<\/b>). Etwas Typisches von Anfang an zu bauen, war nicht mein Ziel. Gleichzeitig war das Set an Komponenten ziemlich standardm\u00e4\u00dfig \u2013 Chassis, Motoren, Ultraschallsensor, Linienensor, LEDs, Summer. Zun\u00e4chst entstand aus diesem \u201eS\u00fcppchen\u201c ein Roboter, der sein Gebiet bewacht. Er f\u00e4hrt auf den Eindringling zu, der die Linie des Kreises \u00fcberquert hat, und kehrt dann in die Mitte zur\u00fcck. In dieser Variante war jedoch eine gezeichnete Linie erforderlich, plus zus\u00e4tzliche Mathematik, um st\u00e4ndig im Kreis zu bleiben.<\/p>\n

Nach einigem \u00dcberlegen \u00e4nderte ich die Idee und beschloss, einen J\u00e4ger-Roboter zu bauen. Zu Beginn dreht er sich um seine Achse, um ein Ziel in der N\u00e4he (eine Person) zu w\u00e4hlen. Wenn das \u201eOpfer\u201c entdeckt wird, schaltet der \u201eJ\u00e4ger\u201c das Blinklicht und die Sirene ein und f\u00e4hrt darauf zu. Wenn die Person sich entfernt\/weggeht, w\u00e4hlt der Roboter ein neues Ziel und verfolgt es weiter, und so weiter. Ein solcher Roboter ben\u00f6tigt keinen begrenzten Kreis und kann auf offenem Gel\u00e4nde arbeiten.<\/p>\n

Wie Sie sehen, \u00e4hnelt das in vielerlei Hinsicht dem Spiel \u201eFangen\u201c. Obwohl der Roboter am Ende nicht besonders flink geworden ist, interagiert er ehrlich mit den Menschen um ihn herum. Besonders den Kindern gef\u00e4llt das (manchmal hat man das Gef\u00fchl, dass sie ihn gleich zertrampeln werden, das Herz stolpert\u2026). Ich denke, das ist eine gute L\u00f6sung zur F\u00f6rderung des technischen Bauens.<\/p>\n

Struktur des Roboters<\/h2>\n

\nAlso, wir haben uns mit der Idee entschieden, lassen Sie uns zur Zusammenstellung<\/b>\u00fcbergehen. Die Liste der Elemente wird aus dem gebildet, was der Roboter k\u00f6nnen sollte. Das ist alles ziemlich offensichtlich, also schauen wir uns gleich die Nummerierung an:<\/p>\n

\"Erfahrungen
\n
\nDer \"Gehirn\" des Roboters ist eine Arduino Uno-Platine (1); sie war im aus China bestellten Set enthalten. F\u00fcr unsere Zwecke ist sie v\u00f6llig ausreichend (wir orientieren uns an der Anzahl der verwendeten Pins). Aus demselben Set haben wir das fertige Chassis (2) genommen, an dem zwei Antrads\u00e4tze (3) und ein hinteres Rad (frei drehend) (4) befestigt sind. Im Set war auch ein fertiges Batteriefach (5) enthalten. Vorne am Roboter befindet sich ein Ultraschallsensor (HC-SR04) (6), hinten \u2013 ein Motorentreiber (L298N) (7), in der Mitte \u2013 eine blinkende LED (8), und etwas abseits \u2013 ein Lautsprecher (9).<\/p>\n

In der Phase der Montage schauen wir:<\/p>\n

\u2014 dass alles passt
\n \u2014 dass es ausgewogen ist
\n \u2014 dass es sinnvoll platziert ist<\/p>\n

Teils haben dies bereits unsere chinesischen Kollegen f\u00fcr uns \u00fcbernommen. So ist das schwere Batteriefach in die Mitte gesetzt, und ungef\u00e4hr darunter befinden sich die Antrads\u00e4tze. Alle anderen Platinen sind leicht und k\u00f6nnen an der Peripherie platziert werden.<\/p>\n

Details:<\/p>\n

    \n
  1. Im Chassis des Sets gibt es viele werkseitige L\u00f6cher, aber wie die angeordnet sind \u2013 das habe ich nicht herausgefunden. Die Motoren und der Akkumulatorblock wurden problemlos gesichert, danach begann das \"Anpassen\" mit dem Bohren neuer L\u00f6cher, um die eine oder andere Platine zu befestigen.<\/li>\n
  2. Die Messinghalter und andere Befestigungselemente aus dem Vorrat haben uns sehr geholfen (manchmal musste man improvisieren).<\/li>\n
  3. Ich habe die Dr\u00e4hte jeder Platine durch Klemmen gef\u00fchrt (die habe ich ebenfalls im Vorrat gefunden). Es ist sehr praktisch, alle Dr\u00e4hte liegen ordentlich und wackeln nicht.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    Einzelne Bl\u00f6cke<\/h2>\n

    \nJetzt gehe ich auf die Bl\u00f6cke<\/b> ein und erz\u00e4hle pers\u00f6nlich \u00fcber jeden.<\/p>\n

    Batteriefach<\/b><\/p>\n

    Es ist klar, dass der Roboter eine gute Energiequelle ben\u00f6tigt. Die Optionen k\u00f6nnen unterschiedlich sein, ich habe die Variante mit 4 AA-Batterien gew\u00e4hlt. Insgesamt liefern sie etwa 5 V, und diese Spannung kann direkt auf den 5V-Pin der Arduino-Platine (um den Spannungsregler herum) gegeben werden.<\/p>\n

    Ein gewisses Misstrauen hatte ich nat\u00fcrlich, aber diese L\u00f6sung ist durchaus funktionsf\u00e4hig.<\/p>\n

    Da \u00fcberall eine Stromversorgung ben\u00f6tigt wird, habe ich zur Bequemlichkeit in der Mitte des Roboters zwei Anschl\u00fcsse gemacht: einer \"verteilt\" die Masse (rechts), der andere \u2013 5 V (links).<\/p>\n

    \"Erfahrungen
    \n
    \nMotoren und Treiber<\/b><\/p>\n

    Zun\u00e4chst zur Motorbefestigung. Die Halterung ist werkseitig, aber mit gro\u00dfen Toleranzen gefertigt. Mit anderen Worten, die Motoren k\u00f6nnen sich um ein paar Millimeter nach links und rechts winden. F\u00fcr unsere Anwendung ist das nicht kritisch, aber irgendwo k\u00f6nnte es Einfluss haben (der Roboter k\u00f6nnte vom Kurs abkommen). Vorsichtshalber habe ich die Motoren ganz parallel ausgerichtet und mit Kleber fixiert.<\/p>\n

    \"Erfahrungen
    \n
    \nZur Steuerung der Motoren, wie ich bereits erw\u00e4hnt habe, wird der Treiber L298N verwendet. Laut Dokumentation hat er drei Pins f\u00fcr jeden Motor: einen zur Geschwindigkeits\u00e4nderung und ein Paar Pins zur Drehungsrichtung. Hier gibt es einen wichtigen Punkt. Es stellt sich heraus, dass die Geschwindigkeitsregelung einfach nicht funktioniert, wenn die Versorgungsspannung 5 V betr\u00e4gt! Das bedeutet, entweder dreht sich nichts oder es dreht sich maximal. Das war so eine Eigenheit, wegen der ich ein paar Abende \"verloren\" habe. Schlie\u00dflich fand ich irgendwo in einem Forum einen Hinweis darauf.<\/p>\n

    Generell brauchte ich eine niedrige Drehgeschwindigkeit beim Wenden des Roboters \u2013 damit er Zeit hat, den Raum zu scannen. Aber da es mit dieser Idee nicht geklappt hat, musste ich anders vorgehen: kleiner Dreh, Stopp, Dreh, Stopp usw. Wiederum nicht so elegant, aber funktional.<\/p>\n

    Au\u00dferdem f\u00fcge ich hier hinzu, dass der Roboter nach jeder Verfolgung eine zuf\u00e4llige Richtung f\u00fcr die neue Drehung w\u00e4hlt (im oder gegen den Uhrzeigersinn).<\/p>\n

    Ultraschallsensor<\/b><\/p>\n

    \"Erfahrungen
    \n
    \nEin weiteres Bauteil, bei dem ich nach einer Kompromissl\u00f6sung suchen musste. Der Ultraschallsensor liefert bei realen Hindernissen instabile Werte. Das war eigentlich zu erwarten. Er funktioniert perfekt bei Wettbewerben, wo es glatte, ebenm\u00e4\u00dfige und rechtwinklige Fl\u00e4chen gibt, aber wenn vor ihm \"herumwackeln\" die Beine von jemandem \u2013 hier braucht man zus\u00e4tzliche Verarbeitung.<\/p>\n

    Als solche Verarbeitung habe ich eingesetzt einen Medianfilter<\/a><\/noindex> f\u00fcr drei Messungen. Basierend auf Tests mit echten Kindern (w\u00e4hrend der Tests hat kein Kind Schaden genommen!) war das vollkommen ausreichend zur Normalisierung der Daten. Die Physik ist hier einfach: Wir haben Signale, die von den ben\u00f6tigten<\/b> Objekten (die den geforderten Abstand geben) und von weiter entfernten, zum Beispiel W\u00e4nden, reflektiert werden. Letztere stellen zuf\u00e4llige Ausrei\u00dfer in den Messungen dar, wie 45, 46, 230<\/b>, 46, 46, 45, 45, 310<\/b>, 46\u2026 Genau diese schneidet der Medianfilter heraus.<\/p>\n

    Nach der gesamten Verarbeitung erhalten wir den Abstand zum n\u00e4chsten Objekt. Ist er kleiner als ein gewisser Schwellenwert, aktivieren wir das Alarmsystem und fahren direkt zum \"Verst\u00f6rer\".<\/p>\n

    Blinklicht und Sirene<\/b><\/p>\n

    Vielleicht die einfachsten Elemente aus allem, was aufgef\u00fchrt wurde. Sie sind auf den obigen Fotos zu sehen. \u00dcber die Hardware gibt es hier nicht viel zu sagen, also kommen wir jetzt zu dem Code<\/b>.<\/p>\n

    Steuerprogramm<\/h2>\n

    \nEs macht keinen Sinn, den Code im Detail zu erl\u00e4utern, die, die es brauchen, finden den Link am Ende des Artikels, dort ist alles recht verst\u00e4ndlich. Aber es w\u00e4re gut, die allgemeine Struktur zu erkl\u00e4ren.<\/p>\n

    Das erste, was ich verstehen musste: Ein Roboter ist ein Echtzeitsystem. Genauer gesagt, ich musste mich daran erinnern, denn ich mache schon immer Elektronik. Somit vergessen wir sofort den Aufruf delay()<\/b>, den viele gerne in Beispielen verwenden und der das Programm f\u00fcr einen bestimmten Zeitraum einfach \"einfriert\". Stattdessen, wie erfahrene Leute raten, verwenden wir Timer f\u00fcr jedes Modul. Ist der erforderliche Zeitraum um, f\u00fchren wir die Aktion aus (Helligkeit der LEDs erh\u00f6ht, Motor aktiviert usw.).<\/p>\n

    Die Timer k\u00f6nnen miteinander verkn\u00fcpft sein. So arbeitet beispielsweise die Hupe synchron mit dem Blinklicht. Das vereinfacht das Programm etwas.<\/p>\n

    Nat\u00fcrlich teilen wir alles in separate Funktionen auf (Blinklicht, Ton, Drehung, Vorw\u00e4rtsbewegung usw.). Wenn man das nicht macht, kann man sp\u00e4ter nicht mehr herausfinden, was woher kommt und wohin geht. <\/p>\n

    Nuancen der P\u00e4dagogik<\/h2>\n

    \nAlles, was oben beschrieben wurde, habe ich in meiner Freizeit abends gemacht. In einem entspannten Tempo habe ich etwa drei Wochen am Roboter gearbeitet. An dieser Stelle k\u00f6nnte ich aufh\u00f6ren, aber ich habe Ihnen auch versprochen, \u00fcber die Arbeit mit dem Kind zu erz\u00e4hlen. Was ist in diesem Alter machbar?<\/p>\n

    Arbeiten nach Anleitung<\/b><\/p>\n

    Jedes Teil haben wir zuerst einzeln getestet \u2014 LEDs, Hupe, Motoren, Sensoren usw. Es gibt viele fertige Beispiele \u2014 einige direkt in der Entwicklungsumgebung, andere findet man im Internet. Das ist zweifellos erfreulich. Wir nehmen den Code, schlie\u00dfen das Teil an, \u00fcberpr\u00fcfen, dass es funktioniert, und beginnen dann, es f\u00fcr unsere Aufgabe anzupassen. Die Verdrahtung nach dem Schema und unter meiner gewissen Kontrolle macht das Kind selbst. Das ist gut. Man muss auch in der Lage sein, genau nach Anleitung zu arbeiten.<\/p>\n

    Arbeitsablauf (\"vom Speziellen zum Allgemeinen\")<\/b><\/p>\n

    Das ist ein komplizierter Punkt. Man muss lernen, dass ein gro\u00dfes Projekt (\u201eeinen Roboter bauen\u201c) aus kleinen Aufgaben (\u201eSensor anschlie\u00dfen\u201c, \u201eMotoren anschlie\u00dfen\u201c\u2026) besteht, die wiederum aus noch kleineren Schritten (\u201eProgramm finden\u201c, \u201ePlatine anschlie\u00dfen\u201c, \u201eFirmware hochladen\u201c\u2026) zusammengesetzt sind. Wenn wir die mehr oder weniger verst\u00e4ndlichen Aufgaben auf der unteren Ebene erledigen, \u201eschlie\u00dfen\u201c wir die Aufgaben auf mittlerer Ebene ab und daraus ergibt sich das Gesamtergebnis. Ich habe es erkl\u00e4rt, aber ich denke, das Bewusstsein wird nicht so schnell kommen. Wahrscheinlich irgendwo im Jugendalter.<\/p>\n

    Montage<\/b><\/p>\n

    Bohren, Gewinde, Schrauben, Muttern, L\u00f6ten und der Geruch von Kolophonium \u2013 wo k\u00e4me man ohne so etwas hin? Das Kind hat die Grundfertigkeit \"Arbeiten mit dem L\u00f6tkolben\" erlernt \u2013 es ist gelungen, einige Verbindungen zu l\u00f6ten (ich habe ein wenig geholfen, das verschweige ich nicht). Vergessen Sie nicht, die Sicherheitstechnik zu erkl\u00e4ren.<\/p>\n

    Arbeiten am Computer<\/b><\/p>\n

    Das Programm f\u00fcr den Roboter habe ich geschrieben, aber es sind dennoch einige Nebenergebnisse erzielt worden.<\/p>\n

    Erstens: Englisch. In der Schule haben sie gerade erst begonnen, also haben wir \"m\u00fchevoll\" gekl\u00e4rt, was pishalka, migalka, yarkost und andere Transliterationen sind. Wenigstens haben wir das verstanden. Ich habe bewusst keine englischen W\u00f6rter verwendet, da wir das Niveau noch nicht erreicht haben.<\/p>\n

    Zweitens: effektives Arbeiten. Wir haben hei\u00dfe Tastenkombinationen gelernt, um typische Vorg\u00e4nge schnell auszuf\u00fchren. Gelegentlich, wenn wir das Programm schrieben, haben wir die Pl\u00e4tze gewechselt, und ich habe gesagt, was zu tun ist (Ersetzungen, Suchen usw.). Ich musste immer wieder wiederholen: \"Markiere mit Doppelklick\", \"halte die Umschalttaste gedr\u00fcckt\", \"halte die Strg-Taste gedr\u00fcckt\" usw. Der Lernprozess geht hier nicht schnell voran, aber ich denke, die F\u00e4higkeiten werden allm\u00e4hlich ins Unterbewusstsein aufgenommen.<\/p>\n

    Versteckter Text<\/b>Sie k\u00f6nnten sagen, dass das oben Beschriebene fast offensichtlich ist. Aber ehrlich, diesen Herbst hatte ich die Gelegenheit, Informatik in der 9. Klasse an einer Schule zu unterrichten. Das ist schrecklich. Die Sch\u00fcler wissen nicht einmal solche grundlegenden Dinge wie Ctrl + Z, Ctrl + C und Ctrl + V, das Markieren von Text mit gedr\u00fcckter Umschalttaste oder das Doppelklicken auf ein Wort usw. Und das, obwohl sie im dritten Jahr Informatikunterricht hatten... Machen Sie sich Ihr eigenes Urteil. <\/p>\n

    Drittens: schnelles Schreiben. Die Kommentare im Code habe ich dem Kind anvertraut (soll es \u00fcben). Wir haben gleich die H\u00e4nde richtig positioniert, damit sich die Finger allm\u00e4hlich an die Tastenanordnung gew\u00f6hnen.<\/p>\n

    Wie Sie sehen, f\u00e4ngt bei uns alles erst ganz auf an. F\u00e4higkeiten und Wissen werden wir weiter verfeinern; sie werden im Leben n\u00fctzlich sein.<\/p>\n

    \u00dcbrigens, zur Perspektive\u2026<\/p>\n

    Weiterentwicklung<\/h2>\n

    \nDer Roboter ist fertig, f\u00e4hrt, blitzt und piepst. Was kommt jetzt? Begeistert von dem Erreichten planen wir, ihn weiterzuentwickeln. Es gibt die Idee, eine Fernbedienung zu realisieren \u2013 \u00e4hnlich wie bei einem Mondfahrzeug. Es w\u00e4re interessant, von einem hypothetischen Controller aus die Bewegung eines Roboters zu steuern, der an einem ganz anderen Ort f\u00e4hrt. Aber das wird eine separate Geschichte sein\u2026<\/p>\n

    Und schlie\u00dflich die Protagonisten dieses Artikels (Video bei Klick):<\/p>\n

    \"Erfahrungen<\/a><\/noindex><\/p>\n

    Vielen Dank f\u00fcr Ihre Aufmerksamkeit!<\/p>\n

    \u2192 Link zum Code<\/a><\/noindex>
    \n
    Quelle:     habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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