Experimental rover Friedrich - open-source robotics

Friedrich ist eine Open-Source-Bibliothek für experimentelle Roboterfahrzeuge, sogenannte UGVs (Unmanned Ground Vehicles). Die Bauteile kommen aus dem 3D-Drucker, und mit den digitalen Konstruktionsdateien kannst du jede Version von Friedrich nachbauen.

Einen 3D-Drucker kannst du auf dem Schreibtisch betreiben, und er ist sicherer zu bedienen als Fräse oder Drehbank. Hast du keinen eigenen Drucker, helfen dir Dienstleister im Internet, FabLabs, Maker Spaces oder Bibliotheken weiter.

Friedrich ist günstig zu bauen und vielseitig: Er kann Linien folgen, Sensoren mobil machen oder als steuerbarer Video-Bot Aufnahmen an Orten machen, an die Menschen nicht hinkommen. Gesteuert wird er mit Arduino-Code.

Friedrich gibt es in verschiedenen Größen. Der Nanofriedrich ist wirklich klein, die Batterie auf dem Foto ist ein 9-V-Block. Der Microfriedrich ist der „Urenkel“ des Prototyps. Der große Friedrich ist ein ganz schöner Brummer: Seine Räder haben einen Durchmesser von 150 mm.

In dieser Anleitung montierst du den Nanofriedrich.

Ganz ohne Werkzeug geht es nicht. Diese Werkzeuge brauchst du mindestens:

• Inbusschlüssel 2,5 mm, am besten in der langen Ausführung mit Kugelkopf
• kleiner Schlitz- oder Kreuzschlitz-Schraubendreher für die Kabelklemmen am Motortreiber
• Seitenschneider für die Kabelbinder und das Filament, zur Not reicht auch eine Schere
• Lötkolben, denn die Anschlusskabel der Motoren müssen angelötet werden

Für den Nanofriedrich brauchst du neben den gedruckten Teilen einen Arduino, ein Motorshield, zwei Motoren, zwei Sensoren mit den Anschlüssen VCC, GND und DO, vier Schrauben, ein Gummiband, sechs Jumperkabel (Buchse auf Stecker), ein Anschlusskabel für die Batterie, einen 9-V-Block, Kabelbinder und ein Stück Filament.

Schau dir zuerst die gedruckten Teile an. Normalerweise musst du nichts nacharbeiten, denn die Teile sind sehr unkritisch zu drucken. Entdeckst du trotzdem Grate oder Ähnliches, ist jetzt der richtige Zeitpunkt, sie zu entfernen.

Für diesen Schritt brauchst du zwei der Schrauben, den Arduino und das Chassis. Stecke die Schrauben durch die Löcher im Arduino-Board und drehe sie direkt in das Chassis.

Keine Sorge: Solange du keine Gewalt anwendest, halten die Schrauben sehr gut im Kunststoff. Hast du eine Schraube doch einmal überdreht, ersetzt du sie durch eine längere Schraube M3x8 mit Mutter.

Löte zuerst die Kabel an die Anschlüsse der Motoren. Schiebe die Motoren dann seitlich in die Halterungen am Chassis.

Mit je einem Kabelbinder sorgst du dafür, dass der Motor dort bleibt, wo er hingehört. Wenn der Kabelbinder schön stramm sitzt, wackelt und rutscht nichts mehr. Zum Schluss schneidest du die überstehenden Enden der Kabelbinder ab.

Das Motorshield wird nicht verschraubt, sondern nur auf den Arduino gesteckt. Achte darauf, die Pins – die „Beinchen“ für die Verbindung mit dem Arduino – nicht zu verbiegen oder gar abzubrechen.

Das Shield passt nur in einer Richtung auf den Arduino. Schau dir dazu die Bilder genau an!

Wenn die Pins gerade und exakt ausgerichtet sind, lässt sich das Shield ohne Probleme aufstecken. Klappt das nicht, kontrolliere, ob einer oder mehrere Pins verbogen sind, und richte sie vorsichtig.

Jetzt wird es wieder einfacher. Du brauchst die beiden Sensoren, die restlichen zwei Schrauben und das Gummiband.

Bevor du die Sensoren am Chassis festschraubst, bringst du das Gummiband an – sonst wird das hinterher eine ziemliche Fummelei. Das Gummiband hält später die Batterie in der rechteckigen Vertiefung auf dem Chassis.

Die Sensoren schraubst du genauso fest wie den Arduino.

Jetzt kommen die Jumperkabel zum Einsatz. Welche Farben die Kabel haben, ist egal. Du brauchst je drei Kabel für den linken und den rechten Sensor.

Die Seite mit der Buchse steckst du auf die Sensoren, die Seite mit dem Stecker verbindest du später mit dem Arduino beziehungsweise dem Motorshield. Im Moment steckst du also nur je ein Kabel auf die Pins VCC, GND und DO beider Sensoren. Das sollte dann so aussehen wie auf dem Foto.

Eigentlich sind das nur zwei Kabel – aber sie wollen richtig angeschlossen werden.

Achtung: Hier kommt es auf die richtige Polung an! Das rote Kabel gehört an die Klemme mit dem Plus-Zeichen (+), das schwarze Kabel an die Klemme mit dem Minus-Zeichen (−). Schau dir die Bilder genau an.

Die Räder steckst du einfach auf die Achsen der Motoren. Sind die Räder sauber und maßhaltig gedruckt, lassen sie sich mit leichtem Druck aufschieben und halten ohne weitere Maßnahmen.

Tipp: Drücke nicht zu fest auf die Speichen oder die Lauffläche, sonst kann das Rad brechen. Braucht die Montage etwas mehr Kraft, drückst du besser in der Mitte des Rades auf die Nabe.

Nimm das Stück Filament und stecke es wie abgebildet in die Öffnung hinten am Chassis. Dieser „Hecksporn“ stützt den Nanofriedrich hinten ab.

Jetzt sollte dein Nanofriedrich ungefähr so aussehen wie auf dem Foto.

Es fehlt nur noch die Verkabelung von Motoren, Sensoren und Batterie mit dem Motorshield. Weitere Informationen zu Friedrich findest du bei Experimentalrover.de.