Jens und Uwe Altenburg:
Mobile Roboter
Vom einfachen Experiment zur Künstlichen Intelligenz
ca. 250 Seiten, mit CD-ROM, dritte Auflage! 34,80 EUR
== leider derzeit vergriffen ==
Platinen zum Buch
Das Buch beschreibt auf anschauliche und unterhaltsame Weise Experimente an mobilen Robotern. Die eher spielerische Auseinandersetzung mit mobilen Robotern ist ideal geeignet, das komplexe Zusammenwirken von Elektronik, Mechanik und Software zu verstehen.
Der Selbstbau scheiterte bislang oft an der nicht zu unterschätzenden Komplexität solcher Geräte. Verschiedene detailliert beschriebene Miniroboter ermöglichen nun eine differenzierte Auseinandersetzung mit diesem interessanten Gebiet.
Die spannweite der vorgestellten Typen reicht vom einfachen Bausteingefährt mit niedriger "Intelligenz" bis zum frei programmierbaren, leistungsfähigen High-End-Gerät. Beginnend mit einfachen Experimenten, die auch von Einsteigern leicht nachgebaut werden können, werden nacheinander immer kompliziertere Roboter gebaut und erprobt.
Neben den genauen Aufbauanleitungen, Schaltplänen, vielen Tips sowie Angaben zu Bezugsquellen, wird Einblick in die interne Struktur der Steuersoftware gewährt. Die beigefügte CD-ROM enthält neben den Softwaretools für die Roboterprogrammierung auch eine Demoversion von Electronics Workbench zur Schaltungssimulation sowie die Toolchain (Assembler, Linker, Simulator) der im Roboter eingesetzten Mikrocontroller ST6 und ST7.
Die Autoren schreiben über ihr Buch:
"Basierend auf der bewährten Bausteinmethode erfolgt der Einstieg ohne (vorerst) überflüssigen theoretischen Ballast. Rezept: 'Man nehme 150 g Lego-Steine, eine Leiterplatte und zwei Stück Schaltkreise' ... Also auf zum Bau eines Miniaturmonsters zum Bewegen von Tischtennisbällen oder zum Simulieren einer Population von künstlichen Robo-Zombies!
Eine ungefähre Dreiteilung des Materials soll die Überschaubarkeit gewährleisten. Um zum einen komplizierte Experimente durchzuführen, zum anderen aber nicht ständig ein neues Modell bauen zu müssen, 'überlappen' sich die Schwierigkeitsstufen von Elektronik und Mechanik immer ein wenig. Besonders deutlich wird dies bei den Robotern Willi und Fritz, die auf dem gleichen Mechanikaufbau beruhen, jedoch im Elektronikentwurf stark voneinader abweichen. Mit dem Austausch der Leiterplatte kann die (teure) Mechanik weiterverwendet werden...
Alle angegebenen Schaltungen sind erprobt, und zu vielen Stromlaufplänen gibt es fertige Platinen (siehe Bezugsquellen). Zum Schluß entsteht ein recht komplexer Mini-Roboter, der über eine Reihe interessanter Eigenschaften verfügt.
Damit nicht genug, konnten die Autoren rechtzeitig einen der neuen 'Cybermaster' von Lego ergattern und diesen Roboter mit ihren eigenen Entwürfen vergleichen."
Interessiert? Sie können ja schonmal das erste Kapitel lesen! (1.2 MB, PDF)
Für alle, die ganz genau wissen wollen, was drin steht:
Das Inhaltsverzeichnis
1 Roboter, wieso, weshalb, warum ? 7
2 Einfache Versuchsroboter 16
2.1 Roboter mit Ablaufsteuerungen 16
2.1.1 Der Schaltungsaufbau 18
2.1.2 Die Leiterplatte 22
2.1.3 Software 24
2.2 Das Fahrgestell aus Lego-Elementen 26
2.3 Versuchsroboter mit Mikrocontroller 32
2.3.1 Der Mikrocontroller ST6 32
2.3.2 Peripheriebaugruppen und Initialisierung 38
2.3.3 Das ST6-Programmiergerät 43
2.4 Die Elektronik des "Legobot 1" 47
2.4.1 Erste Steuerprogramme 54
3 Der Experimentierroboter "Willi" 57
3.1 "Verhaltenssteuerung" versus "Weltmodell" 58
3.2 Grundbewegungselemente 61
3.3 Ein virtueller Prozessor entsteht 62
3.4 Der mechanische Aufbau des Roboters 67
3.5 Die Elektronik von Willi 75
3.6 Programmbeispiele 85
3.6.1 Installation des Mikrobot-Assemblers 85
3.6.2 Leitlinienabtastung 87
3.6.3 Räuber und Gendarm 90
3.6.4 Grafische Programmierung mit den ST6-Realizer 99
4. Sensoren und Aktoren 101
4.1 Schaltungssimulation auf dem PC 101
4.2 Sensoren 105
4.2.1 Einfache Sensoren 105
4.2.2 Optischer Abstandssensor GP2D02 106
4.2.3 Ultraschallscanner 110
4.3 Aktoren 124
4.3.1 Elektromagnete 124
4.3.2 DC-Motoren 128
4.3.3 Schrittantriebe 130
5 Etwas schlauer 'wär nicht schlecht - Minirobot "Fritz" 133
5.1 Die Grenzen des Verhaltensmodells 133
5.2 Der virtuelle "Fritz-Prozessor" 138
5.3 Der Befehlssatz wird erweitert 141
5.4 Der Mikrocontroller ST7 145
5.5 Die verbesserte Elektronik 149
5.5.1 CPU-Baugruppe 149
5.5.2 Motorsteuerung 151
5.5.3 Motorregelung 154
5.5.4 Speicherinterface und Datenübertragung zum PC 160
5.5.5 Sensoren 164
5.6 Nützliche Erweiterungen 168
5.7 Aus Willi wird Fritz 171
5.8 Erweiterungen der Software 174
6 Projekt ROBOTECH 1 177
6.1 Konzeption 178
6.2 Baugruppen des Roboters 181
6.2.1 Steuerelektronik 181
6.2.2 Antrieb des Roboters 186
6.2.3 Sensorinterface 187
6.2.4 Stromversorgung 189
6.2.5 Stromlaufplan 189
6.2.6 Mechanik 191
6.3 Programmierung des Roboters 192
6.3.1 Komplexe Kurse 195
6.3.2 Erweiterungen 197
7 Zusammenfassung und Ausblick 200
Anhang
A - Befehlsverzeichnis Willi
B - Befehlsverzeichnis Fritz
C - Stücklisten und Bezugsquellen
D - Literaturverzeichnis
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