Programmieren wie die Profis mit dem fischertechnik ROBOTICS Hightech

Erste Schritte

Um dir den Einstieg zum Baukasten so einfach wie möglich zu machen, haben wir ein kleines Tutorial für dich, das dich mit den ersten Schritten vertraut macht.
Hier geht's zum Video

Basics ROBO Pro Coding und TXT 4.0 Controller

Wichtige Grundlagen und wie mit ROBO Pro Coding gearbeitet wird, kannst du dir in diesem Dokument anschauen.
Lerne die Software und den Controller kennen

Bedienungsanleitung TXT 4.0 Controller

Um dir den Einstieg zum Baukasten so einfach wie möglich zu machen, haben wir ein kleines Tutorial für dich, das dich mit den ersten Schritten vertraut macht.
Bedienungsanleitung TXT 4.0 Controller

Spannende Challenges zum Produkt

Um so richtig in die Welt der Robotik eintauchen zu können, haben wir dir spannende Aufgaben und weitere Infos rund um den Baukasten ROBOTICS Hightech erstellt. Schau doch gleich mal rein!
Auf geht's zu den Challenges!

Download der ROBO Pro Coding App

Bevor es losgeht, muss noch die App heruntergeladen werden. Einfach das passende Betriebssystem auswählen und auf den Link klicken:

Google Play Store

Microsoft Store

Apple App Store

Linux

 

Download Voice Control

Du willst deinem Roboter sagen, wo es lang geht? Dann lade dir unsere Voice Control App herunter und gebe deinem Roboter individuelle Befehle

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Historie

Raymond Goertz konstruierte 1951 einen Teleoperator-Arm, der es erlaubte aus einer räumlichen Distanz Operationen an z. B. radioaktivem Material durchzuführen.
Erfunden wurde der Industrieroboter offiziell im Jahr 1954 von George Devol, der in den USA ein Patent für einen programmierbaren Manipulator anmeldete. Zusammen mit Joseph F. Engelberger gründet Devol 1956 die weltweit erste Robotikfirma Unimation.

Das Unternehmen entwickelte den Industrieroboter Unimate, der in einer Produktionslinie erstmals 1961 bei General Motors für das Entnehmen und Vereinzeln von Spritzgussteilen eingesetzt wurde. Der erste kommerziell verfügbare Roboter wurde 1959 von der Firma Planet Corporation vorgestellt. Dieser Roboter war schon für einfache Aufgaben wie das Widerstandspunktschweißen geeignet. Allerdings basierte das Konzept von Planet Corporation noch auf einer mechanischen Steuerung mittels Kurvenscheiben und Endschalter, während Unimate schon über eine numerische Steuerung verfügte.

Im Jahr 1973 baute der deutsche Robotikpionier KUKA den weltweit ersten Industrieroboter mit sechs elektromechanisch angetriebenen Achsen, bekannt als Famulus. Ein Jahr später 1974 stellte die schwedische ASEA (heute ABB) ihren ebenfalls vollständig elektrisch angetriebenen Roboter IRb6 vor.

Roboterarten

Man kann Roboter am besten nach ihren Tätigkeiten bzw. Merkmalen unterscheiden. 
Diese gliedern sich in „stationäre Roboter“, „autonome mobile Roboter“, „kognitive Roboter“ und „humanoide Roboter“.  

  • Stationäre Roboter: Hierzu zählen die Industrieroboter - Gelenkarmroboter, Portalroboter, SCARA-Roboter und die Delta-Roboter.
  • Autonome, mobile Roboter: Sie werden gegliedert in Arbeitsroboter, Laufroboter, rollende Roboter, fliegende Roboter sowie schwimmende bzw. tauchende Roboter.
  • Kognitive Roboter: Kognitive Roboter oder kognitive Robotik verfolgt das Ziel einen Roboter mit intelligentem Verhalten auszustatten.
  • Humanoider Roboter: Dieser Roboter ist ein hoch entwickeltes Maschinenwesen, genauer gesagt ein Roboter, dessen Konstruktion der menschlichen Gestalt nachempfunden ist. 
     

Bauteilerklärungen

Das ist alles im Baukasten mit drin
Zunächst einmal findest du zahlreiche fischertechnik-Bausteine, außerdem Motoren, Lampen und Sensoren, sowie eine farbige Bauanleitung zum Bau der verschiedenen Modelle.

Wenn du die Bausteine alle ausgepackt hast, musst du einige Komponenten zuerst montieren, bevor du loslegen kannst (z. B. Kabel und Stecker). Welche das genau sind, ist in der Bauanleitung unter „Montagetipps“ beschrieben. Erledige das am besten gleich als Erstes.

TXT 4.0 Controller

Der TXT 4.0 Controller bietet mit seinem leistungsfähigen 32-bit Cortex A7 Prozessor, einem Speicherplatz von 512 MB RAM und 4 GB eMMC, den drei Servoausgängen sowie dem Touch-Display, das Wischgesten unterstützt jede Menge neuer Funktionen.

An einen Controller können bis zu neun zusätzliche Controller als Erweiterung angeschlossen werden. 

Firmware-Updates können online über die fischertechnik Cloud heruntergeladen werden. Mit der Software ROBO Pro Coding kann sowohl graphisch als auch mit der Programmiersprache Python programmiert werden. 

Die Software unterstützt folgende Betriebssysteme: Windows, MAC OS, Linux, iOS und Android. Die App kann über den jeweiligen App-Store installiert werden. 

Weitere Features des TXT 4.0 Controllers sind:

8 Universaleingänge
4 schnelle Zähleingänge
4 Motorenausgänge
3 Servo-Ausgänge
Kombiniertes Bluetooth/WLAN-Funkmodul
Steuerung via Spracherkennung
USB-Host-Schnittstelle
Kamera-Schnittstelle
Integrierter Lautsprecher
Programmierung mit ROBO Pro Coding
oder Python, C/C++ Compiler (nicht im Lieferumfang)
Stromversorgung 9V DC 

 

Sensoren und Aktoren

Neben dem TXT 4.0 Controller, befinden sich zahlreiche Aktoren und Sensoren in dem Baukasten sowie jede Menge fischertechnik Bausteine.

 

Sensor - Infrarot-Sensor (Spurensucher)


Der Infrarot-Spursensor ist ein digitaler Sensor zur Erkennung einer schwarzen Spur auf weißen Untergrund. Der Messabstand liegt zwischen 5 - 30 mm. Der Sensor besteht aus zwei Sende- und Empfangselementen
 

Sensor - Ultraschall-Sensor (Abstandsmessung)

Ein Abstandssensor ist ein technisches Bauteil, das in der Lage ist, den Abstand zwischen sich und einem Objekt zu messen. Abstandssensoren arbeiten mit Licht, Infrarotstrahlung, Radiowellen, oder Ultraschall und verwenden unterschiedliche Messmethoden. Der fischertechnik Abstandssensor arbeitet mit Ultraschall. Schall breitet sich als Welle aus.

Ein Echo wird zur Ultraschallquelle reflektiert, welches nun als Signal wieder empfangen und ausgewertet wird. Die Zeitdifferenz zwischen Aussenden und Empfangen des Signals gibt Aufschluss über die Distanz zwischen Hindernis und Sensor. Die Reichweite des Sensors beträgt bis zu 4 m. Der ausgegebene Zahlenwert entspricht dem Abstand in Zentimeter.

Sensor - Kamera (Bild- und Farberkennung)

Ein besonders vielseitiger Sensor ist die Kamera. Die Bildauflösung beträgt 1 Megapixel. Die Bilder, die die Kamera aufnimmt, können auf einen PC übertragen und am Bildschirm angezeigt werden. Außerdem kann der ROBOTICS TXT 4.0 Controller die Bilder verarbeiten und dadurch Bewegungen, Farben und Spuren erkennen, so dass man die Robotermodelle steuern kann. Durch das Drehen des Kameraobjektivs kann die Kamera scharf gestellt werden.

Aktor - Leuchtdiode oder LED

Eine Leuchtdiode ist ein Halbleiter-Bauelement, das Licht aussendet. Die Kurzbezeichnung ist LED. Die Abkürzung kommt aus dem englischen Begriff „light-emitting diode”. Fließt durch die Diode elektrischer Strom, sendet sie Licht aus. Die Wellenlänge (Farbe des Lichts) hängt vom Halbleitermaterial und der Dotierung ab. Die LED strahlt weißes Licht aus.

Aktor - Servomotor

Ein Servomotor ist ein Drehantrieb oder Linearantrieb, der eine präzise Steuerung der Winkel- oder Linearposition, Geschwindig-keit und Beschleunigung ermöglicht. Er besteht aus einem geeigneten Motor, der an einen Sensor zur Positionsrückmeldung gekoppelt ist. Servomotoren werden in Anwendungen wie Robotik, in funkgesteuerten Flug- oder Fahrzeugmodellen  oder in der automatisierten Fertigung eingesetzt.

Aktor - Encodermotor

Auf den ersten Blick ist ein Encodermotor ein normaler Elektromotor, der für eine Spannung von 9 Volt und eine Stromaufnahme von maximal 0,5 Ampere ausgelegt ist. 
Ein Encodermotor kann aber noch mehr: Zusätzlich zum Anschluss für die Stromversorgung des Motors hat er noch eine Buchse für ein 3-poliges Anschlusskabel, über das man mit Hilfe des so genannten Encoders die Drehbewegung des Motors auswerten kann. Die Encoder an dem fischertechnik Encodermotor erzeugen pro Umdrehung der Motorwelle 3 Impulse. Und weil der Encoder-Motor zusätzlich noch ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 21,3:1 (sprich „21,3 zu 1“) hat, entspricht eine Umdrehung der Abtriebeswelle, die aus dem Getriebe kommt, 63,9 Impulsen des Encoders.

Grundlagen zu den verwendeten Rädern

Das Mecanum-Rad ist ein Rad, das einem Fahrzeug omnidirektionale Fahrmanöver (Bewegung in jede Richtung) erlaubt, ohne mit einer mechanischen Lenkung ausgestattet zu sein. Es wird manchmal nach seinem Erfinder Bengt Ilon auch Ilon-Rad genannt. Im Gegensatz zum Allseitenrad stehen beim Mecanum-Rad die Rollen in einem Winkel zur Hauptachse.

Das Rad wurde erstmals 1919 von J. Grabowiecki patentiert.

fischertechnik verwendet Mecanum Omniwheels, deren Walzen 45° schräg angeordnet sind. Damit lassen sich die fahrbaren fischertechnik Roboter, angetrieben von vier Motoren, in alle Richtungen bewegen.

 

Und wie funktioniert das?

Auf dem Umfang (der „Felge“) des Rades sind mehrere drehbar gelagerte tonnenförmige Rollen meist im Winkel von 45 Grad zur Achse des gesamten Rades angebracht. Nur diese Rollen stellen den Kontakt zum Boden her. Sie haben keinen direkten Antrieb und können sich frei um ihre schräge Lagerachse drehen. 

Das gesamte Mecanum-Rad dagegen wird von einem Antriebsmotor z.B. Encodermotor mit veränderlichem Drehsinn und variabler Drehzahl angetrieben. 

Die damit ausgestatteten Fahrzeuge haben üblicherweise vier solcher Räder, die im Rechteck („Wagenanordnung“) angeordnet sind. 

Die Achsen der geneigten Rollen müssen dabei an der Auflageebene entweder sternförmig zur Fahrzeugmitte zeigen oder alle Winkelachsen der Rollen müssen auf einer Kreisprojektion liegen (unterschiedliche Wahl der Winkel der Rollen an Vorder- und Hinterachse – jeweils +45° oder −45° zur Achse des Mecanum-Rades).

Wird dieses Kriterium nicht beachtet, lassen sich keine omnidirektionalen Antriebskräfte erzeugen. Nur mit der Anordnung der Auflageflächen in Kreisprojektion ist eine Drehung um deren Mittelpunkt möglich, was in den meisten Anwendungsfällen gewünscht ist. 

Um optimal auf die Programmierung der Modelle vorbereitet zu sein, kannst du dir hier ein Übersichtsblatt zum Antrieb und zu den Drehrichtungen der Omniwheels herunterladen.

Jetzt bist du bestens gerüstet für die Challenges, die wir für dich vorbereitet haben! Viel Spaß beim spielen, programmieren und erwecken der Roboter!
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