Ein elektronischer Bausatz für Roboter
Ermöglicht die Sensor- und Motorsteuerung des Roboters über ein Smartphone
Der Kunde ist ein US-amerikanisches Startup, das Roboterprogramme für Kinder herstellt. Das Unternehmen hatte eine Idee für ein neues Produkt für Schulen, die Kindern das Programmieren beibringen. Die Lösung sollte dieselbe Funktionalität wie die der Konkurrenz bieten, aber zu einem niedrigeren Preis.
Lösung
Zusammenbau und Betrieb
Die Lösung steuert die Sensoren und Motoren des Roboters über Befehle, die vom Smartphone gesendet werden.
Um den Roboter zusammenzubauen und für die Manipulation vorzubereiten, muss der Benutzer zunächst:
- den “Brain” des Roboters über BLE mit dem Smartphone verbinden und dann die Sensoren, Motoren und Plastikteile am “Body” des Roboters befestigen.
- in der mobilen Anwendung angeben, welche Komponente mit welchem Port verbunden ist, und die Logik des Roboters programmieren. Der Roboter bewegt sich entweder durch die Ausführung eines vorprogrammierten Algorithmus oder basierend auf Befehlen, die vom Smartphone gesendet werden.
Schnittstellen
Unser Team implementieren eine Reihe von Schnittstellen, durch die der User Licht- und Näherungssensoren, einen Beschleunigungsmesser und einen Bump-Schalter anschließen kann. Die Lösung unterstützt DC- und Servomotoren mit anbaubaren Rädern und Manipulatoren. Mit deren Hilfe kann der Roboter sich drehen und sich im Raum bewegen. Die speziell entwickelte Firmware unterstützt den Anschluss komplexer Sensoren und Motoren. Die Firmware ist skalierbar - bei Bedarf können zusätzliche Funktionen programmiert werden.
Indikatoren
Um den Gerätestatus anzuzeigen, implementiert Softeq zwei Arten von LED-Anzeigen. Die 'Status'-LED zeigt den Batteriestatus an. Die 'Ring'-LED dient als User-Interface: Sie ist vom Benutzer konfigurierbar und zeigt die Programmausführung an (z.B. der Roboter ist mit dem Smartphone verbunden).
Stromversorgung, Audiowiedergabe
Um das Design zu vereinfachen, wird die Motor- und die Brain-Stromversorgung getrennt. Die Lösung enthält nun zwei Batterien - eine für den Brain (aufladbar über USB) und eine für die Motoren (austauschbar). Um die Audiowiedergabe zu ermöglichen, schließen die Ingenieure von Softeq den Audioverstärker und den Lautsprecher an das Raspberry Pi Board an.
Kommunikation
Softeq entwickelt ein Protokoll für die Kommunikation zwischen Smartphone und Raspberry Pi Board, damit der User den Roboter über Smartphone programmieren und steuern kann. Anschließend nutzt das Team des Kunden dieses Protokoll zur Entwicklung ihrer mobilen Anwendung.
Budget
Weil das Ziel des Kunden ist, das Produkt bezahlbar zu machen, gibt es enge Budgetvorgaben. Unser Team stellt sicher, dass die Kosten für das Produkt, einschließlich der Schaltpläne mit allen Komponenten auf der Platine, der Gehäuseteile und der Dienstleistungen im Montagewerk, das vorgesehene Budget nicht übersteigen. Nach mehreren Iterationen gelingt es dem Team, die Kosten für die elektronischen Komponenten und Plastikteile zu optimieren, ohne die Funktionalität des Roboters einzuschränken.
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Ergebnisse
Kostengünstiges mehrteiliges Robotik-Kit
Die fertige Lösung - Revolution Robotics Challenge Kit - umfasst über 530 Plastikteile, Open-Source-Hardware-Design, Firmware und eine Teilebibliothek, die mittels 3D-Drucker gedruckt werden können. Das Team schließt die Entwicklung budgetgerecht ab.
Revolution Robotics Challenge Kit hat ähnliche Funktionen wie LEGO® MINDSTORMS® EV3 und ist zudem zu einem niedrigeren Preis erhältlich.
