Hallo und herzlich willkommen zu meinem Blog, in dem ich mein Robotik-Projekt vorstellen möchte und versuche, die Ideen zu erläutern, die mein Team und ich beim Bau des Roboters hatten.
Der Anfang
Der Anfang unseres grandiosen Projekts war direkt schon ein Prozess, der eine größere Herausforderung darstellte: wir mussten eine Idee entwickeln. Damit meine ich natürlich eine Idee was unser Roboter können sollte. Das Problem war hier leider: keiner aus unserer Gruppe verfügte über ausreichend Kreativität für eine Idee, die mit unseren begrenzten Lego- und Programmier- Künsten umzusetzen war. Nach langem Überlegen und mit Unterstützung unseres aller Lieblingslehrers, Herrn Eschweiler, entwickelten wir den genialen Plan, einen Roboter zu bauen, der Buchstaben an die Tafel schreiben kann. Dies schien uns erstmal nicht so schwer, allerdings war es am Ende doch komplizierter und mit mehr Hindernissen verbunden, als wir anfangs dachten.
Der Plan
Die Idee war also, einen Roboter zu bauen und zu programmieren, der einen vorgegebenen Satz Buchstabe für Buchstabe an die Tafel schreibt. Zur Verfügung hatten wir dafür das Programm Eclipse und den programmierbaren Lego EV3 Brick.
Bevor wir uns an die Konstruktion des Roboters machten, mussten wir uns erstmal überlegen, was es braucht, um einen Buchstaben an die Tafel zu schreiben. Man benötigt eine Bewegung nach links und rechts sowie eine nach oben und unten. Darüber hinaus eine Vor- und Zurück-Bewegung, denn der Stift, mit dem wir auf die Tafel schreiben, darf diese nicht dauerhaft berühren. Für die links/rechts-Bewegung wollten wir eine Art Schlitten bauen, der oben auf der Tafel entlangfährt und an dem wir dann eine Seilwinde anbringen können, welche für unsere hoch/runter-Bewegung verantwortlich ist. Zusätzlich mussten wir es hinbekommen, den Stift zwischendurch auch wieder von der Tafel weg zu bewegen.
So, der Plan stand fest und es ging ans Lego bauen…
Lego Bauen
Schnell stellte sich heraus, dass wir alle nicht so begabte Lego-Konstrukteure waren. Natürlich haben wir trotzdem alles in unserer Macht Stehende getan, um unseren Roboter möglichst solide und anforderungsgerecht zu bauen.
Damit sich der Schlitten oben an der Tafel bewegen kann, wollten wir Räder links und rechts an der Tafel anbringen.
Das folgende Bild zeigt unsere Umsetzung, an der wir später auch Motoren angebracht haben.
Abb.1
Von der dargestellten Konstruktion wurden zwei Stück gebaut. Zwischen den zwei Reifenkonstruktionen haben wir dann einen Balken angebracht, an dem wir für die hoch/runter-Bewegung eine Art „Seilwinde“ anbringen wollten.
An der Seilwinde war der Stift befestigt (s. Abb. 3).
Abb.2
Abb. 2 zeigt die Konstruktion allerdings noch ohne „Seilwinde“. Dafür kann man hier schon mal den Brick sehen, auf dem das Programmierte gespeichert und anschließend an die Motoren weitergegeben wird.
Unsere erste Konstruktion für die Seilwinde bestand aus einer Kette, die durch Drehung eines Zahnrad hoch und runter bewegt werden konnte.
Abb. 3
Soweit der Plan…
Die Probleme
Wie sich sehr bald herausstellte, war nicht alles an unserem Gebauten zu 100% durchdacht. Die Räder konnten nicht immer genug Druck auf die Tafel ausüben und drehten durch. Außerdem war das Konstrukt auf der Tafel zu breit. Dadurch war die Bewegungsmöglichkeit nach links und rechts derart eingeschränkt, dass nicht genug Fläche zum Beschreiben blieb. Ein weiterer Schwachpunkt war die schlechte Befestigungsmöglichkeit des Stiftes an der Kette.
Diese ganzen Probleme mussten natürlich behoben werden, allerdings lagen wir schon nicht gut in der Zeit und hatten noch nicht mal mit dem Programmieren angefangen. Das bedeutete: STRESS!
Die Lösungen
Um das Problem mit dem Druck zu lösen, entschlossen wir uns, statt die Reifen links und rechts von der Tafel anzubringen, sie oben auf die Tafel zu setzen, sodass der Roboter direkt auf dem oberen Rahmen entlangfährt.
Dann musste unser Roboter deutlich kompakter werden, um mehr freie Fläche nach links und rechts zu haben. Und schlussendlich, um die unpraktische Kette zu ersetzen, bauten wir eine echte Seilwinde, an der eine Befestigung mit dem Stift dranhing.
Abb. 4
Die Befestigung mit dem Stift war eine echt meisterhafte Konstruktion : )
Abb. 5
Die roten Klötze waren dazu da, dass ein dauerhafter Kontakt zur Tafel gehalten werden konnte und mit dem Motor (das große Ding mit dem Kabel dran) und dem Zahnrad konnte der Stift von der Tafel weg oder zur Tafel hinbewegt werden.
So sah unser Roboter am Ende in voller Pracht aus:
Abb. 6
Hier kann man auch nochmal gut die Seilwinde sehen, die den Stift hoch und runter bewegen kann.
Das Programmieren
Für das Programmieren mit Java mussten wir eigentlich nur die Motor-Bewegungen programmieren. So konnten wir z.B. einen Strich nach unten zeichnen, in dem wir den Stift mit dem Motor nach vorne schieben, sodass er die Tafel berührt und mit der Seilwinde den Stift runter bewegen. So hat man einen halbwegs geraden Strich nach unten.
Bei den Buchstaben mussten wir darauf achten, dass sie alle gleich lang und gleich breit sind, damit der Satz oder das Wort am Ende gleichmäßig aussieht.
Für einen kleinen Eindruck ist hier der Code für den Buchstaben A:
Abb. 7
Beim Programmieren der Buchstaben hat sich immer viel wiederholt. An sich war dies zwar nicht kompliziert, aber durch die Menge von 24 Buchstaben war es trotzdem anstrengend und zeitaufwendig.
Als Ergebnis kommt jetzt ein Beispiel, das unser Roboter geschrieben hat:
Abb. 8
Fazit
Insgesamt muss ich sagen, dass mir der Projektkurs Robotik sehr viel Spaß gemacht hat und obwohl das Projekt erst einfach erschien, war es doch in der Umsetzung komplizierter und fordernder als gedacht. Für kreative Schüler mit Informatikkenntnissen ist Robotik nur zu empfehlen. Ich hoffe, ich konnte einen interessanten Einblick in unser Projekt gewähren und vielleicht auch jemandem bei seiner Entscheidung für den Projektkurs helfen.
Das war es dann mit meinem Blog. Ich hatte erstaunlich viel Spaß beim Schreiben und hoffe, es war erträglich zu lesen.
Florian Damisch