Robotik-Kit Pi2Go

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Auf Achse

Zu einem erschwinglichen Preis bietet der Pi2Go-Lite einen vollwertigen Einstieg in die Welt der Robotik mit dem Raspberry Pi.

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Das voll integrierte Kit Pi2Go-Lite macht den Einstieg in die Robotik mit dem Raspberry Pi zum Kinderspiel. Wir haben mit dem Entwickler des Pi2Go-Lite darüber gesprochen, wie das Kit funktioniert, und dann einen eigenen Robot gebaut, der selbstständig einer Linie folgt.

Der Roboter-Bau zählt wohl zu den populärsten Einsatzgebieten für den Raspberry Pi – nicht umsonst tummeln sich zahlreiche Addon-Boards und Komponenten für diesen Zweck auf dem Markt. Der Einstieg fällt allerdings nicht eben leicht: Man braucht die richtigen Motoren für das Chassis, muss die Sensoren mit den jeweils korrekten Betriebsspannungen versorgen, und schließlich soll das Ganze möglichst wenigstens eine halbe Stunde laufen, ohne dass man hinterher Stunden auf das Wiederaufladen der Akkus warten muss.

Die britische Firma 4tronix [1] nimmt für sich in Anspruch, mit dem Pi2Go-Lite [2] die Lösung für diese Probleme gefunden zu haben (Abbildung 1). Aus dem als Komplettpaket geschnürten Bundle benötigen Sie lediglich noch einen Raspberry Pi und eine Handvoll AA-Batterien, um loszulegen.

In der einfachsten Version kostet das Kit gerade einmal 35,95 Britische Pfund, also unter 50 Euro. Dann müssen Sie allerdings alle Komponenten selbst zusammenbauen, wobei eine Menge Lötarbeit anfällt – der Montageanleitung [3] des Herstellers zufolge dauert das rund 90 Minuten. Gegen einen Aufschlag von 15 Pfund, also etwa 20 Euro, nimmt 4tronix Ihnen die Lötarbeiten ab.

Der niedrige Preis rührt vor allen Dingen daher, dass 4tronix mit dem Pi2Go-Lite neben RasPi-Enthusiasten vor allem Schulen und Computer-Clubs adressiert. Für diese Zielgruppe spielt einerseits der Preis eine wesentliche Rolle, andererseits stellt die notwendige Montage samt Lötarbeiten hier einen durchaus erwünschten Neben- und Lerneffekt dar.

Aus guter Familie

Der Pi2Go-Lite ist nicht nur erschwinglich, sondern entstammt auch einer guten Kinderstube. Sein Konstrukteur Gareth Davies, seines Zeichens auch Chef von 4tronix, zählt zu den Pionieren auf dem Gebiet der Robot-Didaktik und hat bereits einen der weltweit erfolgreichsten Robots für Schul- und Ausbildungszwecke entwickelt.

Davies' Laufbahn begann in den späten 1970ern mit dem Entwurf und Bau von Heimcomputern samt maßgeschneiderten Betriebssystemen, auf denen seine Freunde spielen konnten. Die ursprünglich als Zeitvertreib gedachte Bastelei entwickelte sich schnell zum Broterwerb, und in den frühen 1980er-Jahren arbeitete Davies als Hardware-Entwickler bei Research Machines (RM), einer auf den Bedarf von Schulen und Universitäten spezialisierten, großen britischen IT-Firma.

Für eines von deren Tochterunternehmen entwickelte Davies einige Jahre später den BeeBot, einen mehrfach preisgekrönten einfachen Roboter, der nach dem aus der kindgerechten Programmiersprache Logo bekannten Schildkröten-Prinzip einem vorprogrammierten Pfad folgt. "Das ist ein Turtle-Robot mit ganz einfacher Bedienung", erklärt Davies. "Über auf dem Rücken des Robots platzierte Richtungstasten lässt sich eine Bewegungsfolge eingeben, der der BeeBot dann folgt: zwei Schritte vorwärts, nach rechts drehen, noch mal drei Schritte vorwärts, so in dieser Art."

Der BeeBot zählt nach wie vor zu den populärsten nach diesem Prinzip arbeitenden Robots in Schulen rund um die Welt. Er ermöglicht, schon Kleinkindern Schlüsselkonzepte der Programmierung wie etwa Flusskontrolle nahezubringen. Um ähnliche, aber ausgefeiltere Projekte mit aktueller Rechnertechnik umsetzen zu können, musste Davies eine geraume Weile suchen, bis er die perfekte Basis für den Pi2Go fand: "Der Raspberry Pi ist genau das, wonach ich schon die letzten 20 Jahre gesucht habe", freut er sich.

Innovativer Ansatz

Der Pi2Go-Lite weist nicht nur eine interessante Ahnenreihe auf, sondern folgt auch einem recht ungewöhnlichen Designansatz. Die meisten Robotik-Plattformen auf der Basis von Mikrocontrollern oder Single-Board-Computern setzen auf einem separaten Chassis auf, mit dem es alle anderen Komponenten zu verbinden gilt, wie etwa Erweiterungskarten oder Sensoren. Oft besteht das Gehäuse aus relativ dünnwandigem Kunststoff und ist für Beschädigungen anfällig.

Im Gegensatz dazu bildet bei Pi2Go-Lite die Motorsteuerungsplatine samt Sensorenpaket den Hauptträger des Robotfahrwerks. "Ich wollte etwas Einfacheres haben als ein separates Chassis, an das man die Motoren, Sensoren, die Steuerungseinheit und alles andere montieren muss", erklärt Davies. "Dann kam mir in den Sinn, dass man als Basis einfach eine Leiterplatte nutzen könnte – die besteht ja aus belastbarem, faserverstärktem Kunststoff, und man kann dann alle Sensoren und Controller gleich direkt darauf verbauen."

Aus dieser Idee resultiert in Form des Pi2Go-Lite ein robuster, für den Alltagseinsatz tauglicher Robot, der Linien folgen und dabei Entfernungen messen oder Lichter wahrnehmen kann. Zudem bringt er eines der umfassendsten Sensorenpakete mit, die es auf dem Kleinstroboter-Markt gibt. Zwei kleine Leiterplatten halten das ganze Gefährt zusammen (Abbildung 2).

Auf der Hauptplatine, die gleichzeitig das Deck des Chassis bildet, sitzen sechs verschiedenfarbige LEDs, ein Taster, der Motorcontroller, zwei IR-Reflexionssensoren und ein Ultraschallsensor zur Entfernungsmessung. Außerdem finden sich hier zwei Anschlussbuchsen für Servomotoren sowie ein 5V-Schaltregler. Letzterer sorgt dafür, dass sich aus sechs als Stromquelle dienenden AA-Akkus eine Laufzeit von über zwei Stunden quetschen lässt. Ein Steckverbinder für die RasPi-GPIO-Schnittstelle und Halterungen für die Motoren runden das Paket ab. Ein Anschluss führt zu einer zweiten, kleineren Platine, auf der unter anderem das lenkbare Vorderrad und die Sensoren zum Verfolgen von Linien Platz finden.

In der Grundausstattung (siehe Kasten "Pi2Go-Lite im Überblick") lässt sich der Pi2Go-Lite bereits nutzen, um einen linienfolgenden oder auch autonom beweglichen Robot aufzusetzen. Mithilfe von Zusatzkits rüsten Sie ihn bei Bedarf weiter auf.

Pi2Go-Lite im Überblick

  • Hauptplatine als selbst tragendes Chassis
  • 5V-Schaltregler für die Versorgung von RasPi, Motoren und Sensoren
  • 2 Wechselstrommotoren mit hoher Getriebeübersetzung (120:1)
  • 2 IR-Hindernissensoren mit Funktionskontroll-LEDs
  • 2 IR-Linienfolgesensoren mit Funktionskontroll-LEDs
  • Ultraschall-Entfernungsmesser
  • Programmierbarer Tastschalter
  • 2 Paar per Software regelbare weiße LEDs
  • 2 Servo-Outputs für einen optionalen schwenk- und neigbaren Pi-Cam-Aufsatz (ab 12 Pfund/16 Euro)
  • Optionales Rad-Encoder-Set zum Messen der zurückgelegten Strecken (4 Pfund/5 Euro)

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