Wie baut man einen Raspberry Pi Roboter?

Einen Roboter mit einem Raspberry Pi zu bauen, ist ein unterhaltsames und lehrreiches Projekt! Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, um einen einfachen Roboter mit dem Raspberry Pi zu konstruieren.

1. Bauteile besorgen

Du benötigst folgende Komponenten:

• Raspberry Pi (beliebiges Modell, RPi 4 oder 5 wird für bessere Leistung empfohlen)

• MicroSD-Karte (mind. 16 GB, mit Raspberry Pi OS)

• Motor-Treiberplatine (L298N oder L293D)

• Gleichstrommotoren (2 oder 4, je nach Chassis)

• Roboter-Chassis (mit Rädern)

• Batteriepack (für die Motoren, z. B. 6V oder 12V)

• Powerbank oder Batterie (für den Raspberry Pi, 5V)

• Steckbrücken (male-to-female und male-to-male)

• Optional: Ultraschallsensor (HC-SR04) für Hinderniserkennung, Kamera-Modul oder andere Sensoren.

2. Das Roboter-Chassis zusammenbauen

1. Befolge die Anleitung des Chassis-Kits, um die Motoren und Räder zu montieren.

2. Falls nötig, ein Stützrad oder Kugellager für die Balance anbringen.

3. Motoren mit dem Motor-Treiber verbinden

• Schließe die Gleichstrommotoren an den Motor-Treiber (L298N) an.

• Verbinde den Motor-Treiber mit den GPIO-Pins des Raspberry Pi:

  • IN1, IN2 → Steuern Motor A (z. B. GPIO 17, 18)

  • IN3, IN4 → Steuern Motor B (z. B. GPIO 22, 23)

  • GND → Masse (Ground) des Raspberry Pi

  • +5V → Optionale Stromversorgung für die Logik (kann vom Pi oder einer Batterie kommen)

  • Motor-Stromversorgung → Separate Batterie (6V–12V) anschließen.

4. Raspberry Pi und Motoren mit Strom versorgen

• Nutze eine Powerbank (5V) für den Raspberry Pi.

• Verwende ein separates Batteriepack (6V–12V) für die Motoren, um Stromprobleme zu vermeiden.

5. Raspberry Pi OS einrichten

1. Flashe Raspberry Pi OS Lite (oder Desktop) auf die MicroSD-Karte mit dem Raspberry Pi Imager.

2. Aktiviere SSH (für Fernzugriff) und konfiguriere Wi-Fi falls nötig.

3. Starte den Pi und führe Updates durch:

   bash

    

   sudo apt update && sudo apt upgrade -y

6. Benötigte Bibliotheken installieren

Installiere Python-Bibliotheken für die GPIO-Steuerung:

sudo apt install python3-pip python3-gpiozero
pip3 install RPi.GPIO

7. Steuerungsprogramm für den Roboter schreiben

Erstelle ein Python-Skript (robot_control.py), um die Motoren zu steuern:

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# Motor-Pins
IN1 = 17  # GPIO17
IN2 = 18  # GPIO18
IN3 = 22  # GPIO22
IN4 = 23  # GPIO23

# GPIO einrichten
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN3, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN4, GPIO.OUT)

def stop():
    GPIO.output(IN1, False)
    GPIO.output(IN2, False)
    GPIO.output(IN3, False)
    GPIO.output(IN4, False)

def vorwaerts():
    GPIO.output(IN1, True)
    GPIO.output(IN2, False)
    GPIO.output(IN3, True)
    GPIO.output(IN4, False)

def rueckwaerts():
    GPIO.output(IN1, False)
    GPIO.output(IN2, True)
    GPIO.output(IN3, False)
    GPIO.output(IN4, True)

def links():
    GPIO.output(IN1, False)
    GPIO.output(IN2, True)
    GPIO.output(IN3, True)
    GPIO.output(IN4, False)

def rechts():
    GPIO.output(IN1, True)
    GPIO.output(IN2, False)
    GPIO.output(IN3, False)
    GPIO.output(IN4, True)

try:
    while True:
        cmd = input("Befehl eingeben (v/r/l/re/s): ").lower()
        if cmd == 'v':
            vorwaerts()
        elif cmd == 'r':
            rueckwaerts()
        elif cmd == 'l':
            links()
        elif cmd == 're':
            rechts()
        elif cmd == 's':
            stop()
        else:
            print("Ungültiger Befehl!")
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

Führe das Skript aus:

python3 robot_control.py

(Verwende v=vorwärts, r=rückwärts, l=links, re=rechts, s=stopp.)

8. Sensoren hinzufügen (Optional)

Ultraschallsensor (HC-SR04) für Hinderniserkennung

• Verbindung:

  • Trig → GPIO 5

  • Echo → GPIO 6

  • VCC → 5V

  • GND → Masse

Erweitere den Code um Hinderniserkennung:

from gpiozero import DistanceSensor
sensor = DistanceSensor(echo=6, trigger=5)

while True:
    distanz = sensor.distance * 100  # in cm
    print(f"Distanz: {distanz:.1f} cm")
    if distanz < 20:  # Stopp, wenn Hindernis zu nah
        stop()
    else:
        vorwaerts()
    time.sleep(0.1)

9. Fernsteuerung (Optional)

• Nutze SSH für Terminal-Steuerung.

• Oder richte einen Webserver (Flask) für Browser-Steuerung ein.

• Oder verwende Bluetooth/WiFi für Smartphone-Steuerung.

10. Testen und verbessern

• Teste die Bewegungen und passe die Geschwindigkeit an (mit PWM).

• Füge weitere Sensoren hinzu (Linienverfolgung, Kamera für OpenCV usw.).

• Entwerfe ein 3D-gedrucktes Gehäuse für ein individuelles Design!

Wichtige Hinweise

• Achte auf korrekte Verkabelung, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

• Verwende ggf. einen Spannungsregler für eine stabile Stromversorgung.

• Befestige alle Komponenten mit Kabelbindern oder doppelseitigem Klebeband.