Roboter selber bauen: Wie geht das eigentlich?

Ein BB-8 lässt sich nicht so leicht nachbauen – kleine Verwandte aber schon.
Ein BB-8 lässt sich nicht so leicht nachbauen – kleine Verwandte aber schon. (©Lucasfilm 2017)

C-3PO, BB-8, Wall-E: Roboter haben unsere Herzen auf der Kinoleinwand und in Computerspielen längst erobert. Wer will da nicht selber einen Roboter bauen? Inzwischen ist das kein großes Problem mehr: Um einen Roboter selber bauen und programmieren zu können, gibt es viele Möglichkeiten – für jeden Schwierigkeitsgrad und jedes Alter.

Wer sich entscheidet, als Hobby mit dem Basteln eines eigenen Roboters zu beginnen, kann sich auf ein multidisziplinäres Techno-Abenteuer freuen! Die Robotik ist ein spannendes Anwendungsfeld, das unter anderem die Bereiche Maschinenbau, Elektronik, Mechanik, Kybernetik, Mathematik, Physik und Informatik umfasst. Kreativität und Design kommen ebenfalls nicht zu kurz. Für den ersten Roboter musst Du allerdings kein Spezialist in all diesen Gebieten sein. Dein eigenes Interesse bestimmt, worauf Du Dich konzentrieren solltest: Willst Du "nur" mit Deiner ersten künstliche Intelligenz spielen und hast noch keine Coding-Erfahrung, reicht vielleicht ein Mindstorms-Bausatz von Lego oder ein bereits fertig zusammengesetzter Cozmo, den jedes Kind mit einem Smartphone selber programmieren kann.

Was soll der Roboter können?

Wenn Du Dich mit der Idee beschäftigst, Deinen eigenen Roboter zu bauen, solltest Du Dich zunächst fragen, was Du von so einer Maschine erwartest. Soll es ein humanoider Laufroboter sein, der sprechen kann und Deine Freunde zum Staunen bringt? Ein selbstfahrendes Auto mit Kamera und Alarmsystem, das auf fremde Geräusche reagiert? Oder ein insektenartiges Maschinenwesen auf sechs Beinen, das mit komplexen Bewegungsmustern über Stock und Stein krabbeln kann?

Als Erstes sollte also geklärt werden, welche Hauptfunktionen der Roboter haben soll und mit welchem Antrieb er sich bewegen wird. Es gibt Roboter mit Rädern, mit zwei oder mehr Beinen, auf panzerartigen Raupenbändern, Flugroboter, Roboterboote auf und unter dem Wasser und Roboter, die mehrere Bewegungsarten vereinen. Soll der mechanische Helfer nicht weglaufen, kann man einen stationären Roboterarm bauen, der Dinge greifen, sortieren oder Schalter bedienen kann. Einsteigern wird aber oft ein Fahrroboter mit Rädern für den Anfang empfohlen, da so ein Gerät problemlos zu steuern und leicht erweiterbar ist.

Aktoren, Sensoren, Controller: Die Grundbausteine zum Roboter bauen

Ein Roboter kann aus bis zu mehreren Tausend Einzelteilen bestehen. Wie viele Du davon selber zusammenschrauben oder löten willst, bleibt Dir bei der Wahl des Bausatzes selber überlassen. Über die grundlegenden Elemente sollte man aber Bescheid wissen:

Aktoren: Die Aktoren, auch Effektoren genannt, sorgen für den Antrieb des Roboters. Im Prinzip handelt es sich hierbei um die Motoren, die den kleinen Kerl hin und her bewegen und ihn mechanisch bei seinen Aufgaben unterstützen. Dabei wird zwischen Aktoren unterschieden, die eine rotierende Bewegung ausgeben, wie zum Beispiel Servomotoren für die Fortbewegung auf Rädern, und Aktoren, die eine lineare Kraft abgeben, beispielsweise eine pneumatische Pumpe zur Bewegung eines Armes.

Controller: Das Gehirn des Roboters ist der Mikrocontroller. Dieser Chipsatz kann Programme ausführen und den Roboter reihenweise Anweisungen befolgen lassen. Mikrocontroller sagen den Aktoren, wie schnell und in welche Richtung sie sich zu bewegen haben. Sie können verschiedene Elemente im Roboter steuern, beispielsweise ein Bluetooth-Modul oder einen SD-Kartenslot. Zu den bekannteren Controllern für Hobby-Robotiker gehört der Arduino. Neben den Mikrocontrollern gibt es noch die kräftigeren Motorcontroller, welche die nötige Stromstärke an die Aktoren leiten.

Sensoren: Augen, Ohren und andere "Organe", mit denen der Roboter seine Umwelt erkennt, nennen sich Sensoren. Zusammen mit programmierter Selbstständigkeit sind sie es, die einen Roboter von beispielsweise einem ferngesteuerten Auto unterscheiden. Manche Sensoren können auf Druck reagieren, wie ein einfacher Schalter. Andere Sensoren können dem Roboter sagen, wie weit genau er von einem Hindernis entfernt ist oder welche Außentemperatur gerade herrscht. Dank Sensoren können Roboter Dinge tun, die für Menschen unmöglich sind, wie mit Infrarotlicht nachts sehen, magnetische Objekte erkennen oder mit GPS-Sensoren den Weg finden.

Den Roboter programmieren

Ohne Programmierung ist ein Roboter nicht viel mehr als ein hübsch anzusehender Briefbeschwerer. Welche Programmiersprache der Erbauer verwenden kann, hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem davon, welcher Mikrocontroller verbaut ist. Arduinos sind beispielsweise auf Processing hin optimiert. Für junge Nachwuchshacker und solche, die bisher noch keinerlei Programmiererfahrung haben, gibt es eine Reihe von Einsteigersprachen, die einfach zu erlernen sind, wie zum Beispiel Google Blockly. Viele Roboter-Bausätze laufen mit einer eigenen Programmiersprache.

Bausatz oder bei Null anfangen?

Wer seinen ersten Roboter selber bauen und programmieren will, ist sicherlich gut mit einem Bausatz und Anleitung beraten. War diese Bastelei erfolgreich, kann man sich auf diversen Robotik-Seiten im Internet umschauen und Pläne für einen Roboter schmieden, der von Grund auf zusammengebaut wird. Bei der Technik-Community RoboterNETZ.de und ihrem zugehörigen Roboter-Wiki gibt es einiges zu lernen und viele Experten, die bei technischen Fragen weiterhelfen können.

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