Bauen, erleben, begreifen: fischertechnik®-Roboter mit Arduino

Modelle, Steuerung, Programmierung
 
 
dpunkt (Verlag)
  • 1. Auflage
  • |
  • erschienen am 19. Mai 2020
  • |
  • 456 Seiten
 
E-Book | PDF mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
978-3-96088-963-2 (ISBN)
 
Arduino-Modellroboter zum Nachbauen und Selbermachen!


- Baue mit fischertechnik und Arduino erstaunliche Modell-Roboter

- Konstruiere ein Fernsteuer-Auto mit GPS-Navigation, einen schnellen Roboter-Arm und einen 2-D-Drucker

- Entwickle deine eigen Roboter

Der Arduino eröffnet für kleines Geld auch Programmier-Einsteigern die Welt der Robotik: Er ist ein universeller Steuerungs-Controller, an den sich unzählige Sensoren, Motoren und andere Aktoren anschließen lassen. Kombiniert mit dem Baukastensystem fischertechnik lassen sich so Modellroboter mit erstaunlicher Leistungsfähigkeit entwickeln.


Das Buch zeigt an drei Grundmodellen die schier unbegrenzten Möglichkeiten solcher Arduino-gesteuerter fischertechnik-Roboter:


- der "Plotter": ein hoch präziser und schneller 2D-Drucker, der HP-GL-Dateien einlesen und plotten kann,
- der "Delta": ein Roboter-Arm, der Objekte mit hoher Geschwindigkeit greifen, sortieren und gegen den man Tic-Tac-Toe spielen kann,
- der "Flitzer": ein Auto, das sich fernsteuern lässt oder auch selbständig einer Fahrbahn folgen, eine Parklücke finden, einparken sowie eine vorgegebene GPS-Position anfahren kann.


Das Buch möchte zum Weiterbauen und Experimentieren anregen und enthält, neben einer Einführung in die verwendeten Arduino Shields und Sensoren, zahlreiche Ideen und Vorschläge, welche weiteren Modelle und Steuerungen sich aus diesen drei Grundmodellen konstruieren lassen.
  • Deutsch
  • Heidelberg
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  • Deutschland
  • 50,76 MB
978-3-96088-963-2 (9783960889632)
weitere Ausgaben werden ermittelt
Dirk Fox ist Informatiker, Gründer und Geschäftsführer eines Beratungsunternehmens für IT-Sicherheit, Herausgeber einer Fachzeitschrift für Datenschutz und Datensicherheit, Vorstand eines großen IT-Netzwerks - und begeisterter "fischertechniker". Er gibt die fischertechnik-Zeitschrift "ft:pedia" heraus und setzt sich für den Ausbau des Technikunterrichts an deutschen Schulen ein - mit fischertechnik.
Thomas Pu¨ttmann ist außerplanmäßiger Professor für Mathematik an der Ruhr-Universität Bochum. Zur Vermittlung von Themen aus den Bereichen Mathematik, Technik und Naturwissenschaften entwickelt er gezielt lehrreiche Modelle, wenn möglich aus fischertechnik. Als echter Mathematiker optimiert er seine Konstruktionen so lange, bis man keinen Stein mehr weglassen oder verschieben kann. Regelmäßig schreibt er Beiträge für die "ft:pedia".
  • Intro
  • Inhaltsverzeichnis
  • Zur Einführung
  • Eine kurze Geschichte der Roboter
  • fischertechnik-Roboter
  • Arduino-Steuerung
  • Warum dieses Buch?
  • Literatur
  • Der Arduino
  • 1.1 Geschichte
  • 1.2 Was ist der Arduino?
  • 1.3 Der Arduino im Vergleich
  • 1.4 Der ftDuino
  • 1.5 Anschlüsse
  • 1.6 Anbau
  • 1.7 Motor Shield
  • 1.8 Literatur und Links
  • Die Programmierung des Arduino
  • 2.1 Grundsätzliches
  • 2.2 Bibliotheken
  • 2.3 Serieller Monitor
  • Ausgabe
  • Eingabe
  • Debugging
  • 2.4 I/O-Ports
  • Digitale Ports
  • Analoger Output
  • Analoge Ports
  • 2.5 Interrupts
  • 2.6 Timer
  • 2.7 Serielle Protokolle
  • I²C-Protokoll
  • SPI-Protokoll
  • 2.8 Mathematische Operationen
  • 2.9 Adafruit Motor Shield
  • Gleichstrommotoren
  • Schrittmotoren
  • Servomotoren
  • 2.10 Literatur und Links
  • Der Buggy
  • 3.1 Die Geschichte des Buggys
  • 3.2 Das Buggy-Basismodell
  • Mechanischer Aufbau
  • Akku, Controller und Motorsteuerung
  • 3.3 Buggy-Steuerung
  • Tanzender Buggy
  • IR-Fernsteuerung
  • Bewegungssteuerung
  • Hinderniserkennung mit Bumpern
  • Hinderniserkennung mit Ultraschall
  • Spurfolger mit IR-Sensor
  • Objektfolger mit Kamera
  • Spurfolger mit Kamera
  • Tacho- und Hodometer
  • 3.4 Literatur und Links
  • Der Flitzer
  • 4.1 Einführung
  • 4.2 Konstruktion des Flitzers
  • Vorderradlenkung
  • Karosserie und Beleuchtung - vorne
  • Hinterradantrieb
  • Karosserie und Beleuchtung - hinten
  • Erläuterung der Konstruktion
  • Controller, Akku und Verkabelung
  • Konstruktionsvarianten
  • 4.3 Die Steuerung
  • Lenkung
  • Beleuchtung und Hupe
  • Tachometer
  • Funkfernsteuerung mit Joystick
  • Funkfernsteuerung mit Nunchuk
  • Geschwindigkeitsbegrenzer und Abstandsregeltempomat
  • Spurverlasswarner und Spurhalteassistent
  • Parkmanöverassistent
  • 4.4 Literatur
  • Der Plotter
  • 5.1 Hintergrund
  • 5.2 Mechanische Konstruktion
  • Grundplatte
  • Schlitten
  • Schreibkopf
  • Konstruktionshinweise
  • 5.3 Antrieb
  • 5.4 Anschluss an den Arduino
  • 5.5 Ansteuerung des Plotters
  • 5.6 Grafik-Beschreibungssprache
  • HP-GL
  • Befehlsumfang der Implementierung
  • HP-GL-Basisbefehle
  • Bresenham-Algorithmus
  • HP-GL-Vektorgrafik- und Vieleck-Befehle
  • HP-GL-Parser
  • Plotter-Steuerungsprogramm
  • 5.7 Der Plotter im Betrieb
  • Papier
  • Einige einfache HP-GL-Dateien
  • Komplexere HP-GL-Vektorgrafiken
  • 5.8 Literatur und Links
  • Der Greifer
  • 6.1 Industrieroboter in Kinderzimmern
  • 6.2 Steuerung mit Potenziometern
  • Aufbau und Motorisierung
  • Anschluss der Elektronik
  • Das Auslesen des Potis
  • Die Motorsteuerung
  • 6.3 Der Aufbau des Greifers
  • Der Körper
  • Der Oberarm
  • Die Greifhand
  • Der Unterarm
  • Das Schultergelenk
  • Die Kette und die Parallelführung des Greifers
  • Der Anbau der Motoren und der Potenziometer
  • Die Verkabelung
  • 6.4 Die Ansteuerung der Motoren
  • Wie sich die Potenziometerwerte ändern
  • Die Anlaufwerte
  • Die Motorsteuerung
  • Die Steuerung der Greifhand
  • 6.5 Die Türme von Hanoi
  • Die Lösung des Problems durch Rekursion
  • Das Programmieren der Rekursion
  • Teach-in: das Anlernen von Positionen
  • Die Funktion zum Bewegen einer Scheibe
  • Der Sketch im Überblick
  • 6.6 Literatur und Links
  • Der Delta
  • 7.1 Parallel ist klasse!
  • 7.2 Aufbau und Verkabelung
  • Schultergelenke
  • Oberarme
  • Schultern
  • Motorisierung
  • Der Rahmen
  • Unterarme
  • Hand
  • Verkabelung
  • 7.3 Positionserkennung und Motorsteuerung
  • Auslesen der Potenziometer
  • Motorsteuerung
  • Fehlerbehebung, Genauigkeit, Geschwindigkeit
  • 7.4 Elektromagnet und Nunchuk
  • Elektromagnet und Kugeln
  • Nunchuk
  • 7.5 Solitaire
  • Das Spiel
  • Teach-in
  • Die Programmierung
  • 7.6 Tic-Tac-Toe
  • Das Spiel
  • Die Daten
  • Die Logik
  • Die Steuerung mit dem Nunchuk
  • Das Holen und Ablegen der Kugeln
  • Der globale Programmablauf
  • Bedienung per Tastsinn
  • 7.7 Kinematik: Wo ist die Hand?
  • Winkel der Oberarme
  • Geometrie
  • Direkte Kinematik
  • Der Roboter als Maus
  • 7.8 Die Hand zu vorgegebenen Koordinaten bewegen
  • Inverse Kinematik
  • Koordinaten anfahren
  • Positionen geradlinig ansteuern
  • 7.9 Manipulator mit Vakuumsauger
  • Die Unterdruckeinheit
  • Anbau an den Delta-Roboter
  • Der Manipulator mit Nunchuk
  • 7.10 Werkstücke sortieren mit der Pixy-Kamera
  • Die Pixy-Kamera am Arduino
  • Anbau am Delta-Roboter
  • Anlernen von Werkstücken
  • Die Arduino-Library für die Pixy-Kamera
  • Werkstücke stapeln oder sortieren
  • 7.11 Literatur und Links
  • Glossar: Akronyme
  • Bildnachweise

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