Einen kleinen Roboter zu bauen war immer schon mein Wunsch. Jedoch verhinderten diverse Gründe immer wieder die Verwirklichung. Da waren die Bedenken nicht die entsprechende Mechanik herstellen zu können,  die Herausforderung eine funktionierenden Programmierung, und nicht zuletzt der notwendige Zeitaufwand. 

Ein Reitunfall brachte schließlich nicht nur Einschränkungen, sondern auch jede Menge Zeit. Eine Bestandsaufnahme meines Bauteilelagers förderte alle notwendigen Teile für einen einfachen Roboter zu Tage. Schließlich galt es noch den Überschuss an Demotivation abzubauen, und es konnte los gehen.

Bei fast allen Projekten lege ich die Grundsätzlichen Funktionen  und Rahmenbedingungen fest. Und so sollte mein Roboter aussehen:

• Zwei Antriebsräder, ein Stützrad
• Umgebaute Miniservos als Antriebsmotoren
• in etwa folgende Maße: 120 x 100 x 60
• wenig Metallteile um Gewicht zu sparen
• Grundplatine mit Steuerrechner (ATMEGA 32)
• ISP-Programmierbar (ohne den Chip auszubauen)
• Möglichkeit zusätzliche Platinen aufzusetzen
• Berührungslose Hinderniserkennung (Infrarotsensor)
• Aufprallschalter als Notstopp
• Stromversorgung mittels Akku oder Batterie

Als Basis dient eine 4.5mm Plexiglasplatte, welche mittels Kreissäge und Fräsmaschine in die entsprechende Form gebracht wurde. In die Aussparungen wurden die Miniservos mit Zweikomponentenkleber eingeklebt. Die Antriebsräder wurden aus einer 11.5mm Plexiglasplatte gedreht, welche ursprünglich mal ein Couchtisch war. Ein Gummibelag aus einem ausgedienten Fahrradschlauch verhindert ein Durchrutschen. Das Stützrad entstand ebenfalls aus Plexiglas und läuft in einem Blechrahmen. 

3mm Schrauben an den Ecken nehmen später die Steuerplatine auf. Mit längeren Gewindestangen lassen sich mehrere Platinen übereinander anordnen. 

Modellbauservos können mit wenigen Arbeitsschritten zu einfach zu steuernden Getriebemotoren umgebaut werden. Dies erspart den Bau von Getrieben und diverse Miniaturarbeiten. Zudem bietet das Servogehäuse einen guten Schutz gegen Verschmutzung. Unter dem Suchbegriff Servohacking finden sich im Netz gute Anleitungen. Nach dem Öffnen entfernte ich zunächst den Endanschlag an einem der Zahnräder, sodass eine Drehung um 360° möglich wird. Das Entfernen des Potentiometers war nicht möglich, da dies bei dem verwendeten Typ zugleich eine Getriebeachse bildete. So entfernte ich auch beim Poti den Endanschlag, wodurch es sich frei drehen ließ. Der Gesamtwiderstandswert des Potis wurde mit 3kOhm gemessen. Ein Spannungsteiler, bestehend aus zwei kleinen 2kOhm Widerständen wurde anstelle des Potis angeschlossen, und gaukelt nun der Elektronik eine Mittelstellung der Drehachse vor. Nun kann mit Pulsweitenmodulation ein Steuersignal an das Servo geschickt werden. Ist der Steuerimpuls größer als 1.5msek so dreht es sich in eine Richtung, ist der Signalimpuls kürzer, so dreht es sich in die andere Richtung. In exakter Mittelstellung sorgt die servoeigene Elektronik dafür, dass der Motor nicht läuft.

Um dem Gefährt eine gewisse Eigenständigkeit zu geben, bedarf es der Fähigkeit Hindernisse zu Erkennen und diesen dann auszuweichen. Das kann mit Tastern geschehen, oder eleganter mit berührungsloser Hinderniserkennung. Viele kleine Roboter verwenden dazu Ultraschallsensoren oder Infrarotsensoren. Beides gibt es für wenig Geld fertig zu kaufen. Aber diesen Weg wollte ich nicht beschreiten. Frei nach dem Motto "Wer Kauft hat aufgegeben" machte ich mich auf die Suche nach Alternativen. Ultraschall schied mangels passender Ultraschalllautsprecher und Mikro aus. Es blieb der IR-Bereich. Fertige Distanzmessbausteine arbeiten mit einer IR-Diode und einem IR-Empfänger, der je nach Einfallswinkel ein entsprechendes Signal abgibt. Dadurch kann eine Entfernung ermittelt werden. Bei meinem Roboter ist die Entfernung zum Hindernis zweitrangig. Es geht nur darum zu erkennen, ob ein Hindernis da ist oder nicht. Ähnlich einer Reflexlichtschranke müsste so eine Erkennung realisiert werden können.

In meinem Bauteillager fand ich eine Fernbedienung und eine Platine eines Sat-Empfängers. Die Fernbedienung lieferte die Fotodiode und der Sat-Empfänger den IR-Fototransistor. Diese Transistoren enthalten integriert eine Verstärker und Demodulationsschaltung, und geben beim Empfang eines Fernbedienungsignals das demodulierte Signal weiter. Die Messung an der Fernbedienung zeigte, dass diese mit einer Trägerfrequenz mit Nadelimpulsen von 38kHz arbeitete. Der Sinn der gepulsten Tragerfrequenz liegt im Ausschalten von Störungen durch Umgebungslicht. Da der Fototransistor keinerlei Kennzeichnung aufwies, konnte ich auch nicht die passende Anschlussbelegung im Netz nachschauen. Daher musste ich diese experimentell ermitteln. Doch zuerst musste die Leuchtdiode mit einer Frequenz von 38KHz angesteuert werden.

IR-Diode und Transistor benötigen ein entsprechendes Gehäuse. Meine Überlegung geht dahin, dass dieses Sensorgehäuse von einem Miniservo vor dem Roboter geschwenkt wird, und dabei Hindernisse erkennen soll. Der Roboter erhält damit einen beweglichen Kopf. 

Als Sensorgehäuse wurde ein Audiostecker umfunktioniert. Auf der Rückseite wurde ein Kunstoffwinkel angeschraubt, welcher die IR-Diode und den Transistor an Ort und Stelle fixiert. und später mit dem Servohorn verbunden wird. erste Tests zeigten, dass der Transistorausgang bei einer Hindernisentfernung von ca. 25cm von High auf Low springt.