Selbstfahrender Roboter im Unterricht

Er war einer der Höhepunkte des Töchtertags 2006 am fh-campus wien, der kleine Roboter, der nichts anderes tat, als die ganze Zeit einer Linie im Kreis nachzufahren. Die Teilnehmerinnen des Töchtertags am fh-campus wien hatten ihn schnell ins Herz geschlossen und er musste solange kreisen, bis die Batterien leer waren.

Der fh-campus wien-Roboter im Unterricht

Der Roboter wurde jedoch nicht nur dazu angeschafft um die Besucherinnen zu beidrucken: Eigentliches Ziel ist es, den Roboter im Unterricht am Studiengang Informationstechnologien und Telekommunikation einzusetzen, um das Programmieren von embedded Systems anschaulicher und praxisnäher zu gestalten.
Als Ergebnis einer Programmieraufgabe leuchtet somit nicht einfach nur ein Lämpchen auf oder ein Ausgang nimmt einen anderen Wert an, sondern mit Hilfe des Roboters lässt sich auf anschauliche Art und Weise die gefundene Lösung überprüfen.

Anwendung in der Praxis: Transportroboter finden selbständig ihren Weg

Die einfache Aufgabe „Linienverfolgung“ findet aber durchwegs auch in der Praxis ihre Anwendung. In modernen Industrieanlagen fahren autonome Transportroboter durch die Hallen um diverse Güter von A nach B zu transportieren. Da auf diesen Wegen aber auch Menschen unterwegs sind, können keine Schienen oder andere Fördermechanismen zum Einsatz kommen. Daher werden Linien (sichtbar oder unsichtbar) verwendet, auf denen die Transportroboter entlangfahren.
Zusätzliche Sensoren beobachten die Umgebung, um bei Gefahr einer Kollision stoppen oder ausweichen zu können.

Aufbau des fh-campus wien-Roboters

Der Roboter stammt aus einem Projekt der Computerzeitschrift ct’, in dem die Hardware und auch eine Grundfunktionalität der Software entwickelt wurde. Er besteht aus einer Basisplattform, die mit Hilfe von zwei seitlich montierten Rädern angetrieben wird.
Auf der Plattform befindet sich einerseits das Herz des Roboters, ein Mikrokontroller der Fa. Atmel, andererseits sind darauf auch diverse Sensoren montiert mit denen der Roboter seine Umgebung wahrnimmt:

• Abstandssensoren, um Wänden entlang fahren zu können
• Absturzsensoren, um nicht vom Tisch zu fallen
• Helligkeitssensoren um einer Lichtquelle zu folgen
• ein Maussensor um den gefahrenen Weg exakt zu bestimmen
• Liniensensoren zum Verfolgen einer schwarzen Linie

Nach dem Aufbau und Inbetriebnahme am fh-campus wien wurde der Roboter mit eigener Software gefüttert, die eine schnelle und saubere Linienverfolgung garantiert. Durch Vergleich und Auswertung der Messwerte der beiden an der Unterseite montierten Sensoren wird eine passende Geschwindigkeit für die beiden Räder ermittelt. Sobald kein Sensor mehr eine Linie erkennt, fährt der Roboter solange zurück, bis er eine findet.

Text: Christian Halter/ Forschung und Entwicklung am fh-campus wien