Mein Bastlerhirn tagträumt ständig irgendwelche Ideen - seit meinen Fischertechnik-Spielereien als kleiner Junge komme ich davon nicht los. Natürlich gehörte zu diesen Träumen schon damals eine Maschine, die mein Zimmer aufräumt. Nun bin ich seitdem schon fast dreimalzwölf Jahre alt geworden, habe seinerzeit unzählige Fischertechnik-Maschinen gebaut und bis vor kurzem Modellbau bis hin zu ausgesprochen funktionstüchtigen Lkw-Modellen im Maßstab 1:8 betrieben, stehe als Feinwerktechnik-Ingenieur fest im Beruf und habe dennoch immer wieder von einem Roboter geträumt.
Also los! Viele diffuse Träume sind erreichbar geworden: Wireless Lan ist ein günstiges Consumer-Produkt geworden, winzigkleine Mainboards verbrauchen wenig Strom, mechanische Komponenten kann ich nach Feierabend in der Laborwerkstatt an meinem Arbeitsplatz erstellen und in meinem Berufsleben habe ich schon einiges an brauchbarem Elektronik-Schrott zusammengesammelt.
Das Kerlchen soll vernünftig aussehen und kein fahrender Kabelwirrwar sein.
Mehr noch, er soll sogar richtig niedlich sein. Bei einem normalen Sozialleben, wie ich es zu führen glaube, bekommen ihn schon einmal "Laien" zu sehn. Und die sollen nicht einfach den Kopf schütteln und den Eindruck mitnehmen, daß der Typ mit dem fahrenden Elektronikschrott nicht richtig tickt, sondern das Ding süß und lustig finden.
Dazu gehört ein zwergenhafter, aber aufrechter Körper, ein Kopf, ein freundlicher Gesichtsausdruck, etwas plappern. Reaktionen auf Geräusche und vielleicht auch optische Eindrücke kommen gut an. Den Halblaien beeindruckt man sicher, wenn man in der Wohnung herumfährt, ohne ständig anzuecken. Und sollte er doch anstoßen, dann ist ein erschreckter Gesichtsausdruck und ein "Ups" bestimmt der Brüller.
Und sonst muß er nichts können! Staubsaugen, Wischen, Blumengießen, Wohnung überwachen, Türen öffnen, eMails vorlesen usw. sind alles schöne Träume, aber ich bin alt genug, um zu wissen, daß all dies mit einem "vielleicht irgendwann" auf die ganz lange Bank geschoben werden muß.
Kommen wir wieder zu den Tagträumen: Diese gebaren folgendes Konzept (na endlich, du Labersack).
Das typische Fahrgestell mit zwei angetriebenen Rädern und einem Stützrad. Die Räder bitteschön ordentlich groß und das Stützrad mit einer rundlichen Schürze verdeckt. Darüber ein "Gürtel" mit Stoßsensoren. Der Oberkörper wird ein kegelförmiges Gerippe aus Alu-Teilen, über das ich ein "Mäntelchen" aus elastischem Stoff spanne. Der Kopf besteht aus einem portablen Fernseher. Das ganze soll höchstens 80cm hoch sein und etwa 50 cm Durchmesser haben.
Zwei Scheibenwischermotoren haben genug Kraft und genau die richtige Geschwindigkeit. Sie bekommen noch Encoderscheiben direkt auf die Motorachse.
Um mir selbst das Programmieren leicht
zu machen (das ist nämlich meine Schwachstelle), teilt sich die Intelligenz
folgendermaßen auf:
Ein VIA Epia Board mit 800MHz samt Festplatte und CD-Laufwerk bildet das Großhirn,
das ich ganz einfach durch Anstöpseln eines Monitors und einer Tastatur
programmieren kann. Win2000 läuft darauf, und programmiert wird in Visual
Basic. So kann ich per TV-Out ein Gesicht auf den portablen Fernseher zaubern,
Sounds abspielen, mit Speicherplatz für das Erstellen von Landkarten und
Logfiles aasen und so weiter.
Schwierig wirds natürlich, in Echtzeit die Motoren zu steuern, die Position
per Odometrie mitzurechnen und auf Sensoren zu reagieren. Deshalb gesellt sich
als Kleinhirn ein fähiges 16bit-Microcontrollerboard dazu, das PWM-Ausgänge
und Encoder-Eingänge bietet und in einer Hochsprache zu programmieren ist.
Zuletzt gibt es, quasi als vegetatives Nervensystem, noch eine C-Control, die
auch während des Schlafens/Ladens aktiv ist, die anderen Rechner kontrolliert
hochfährt, die Akkus überwacht und mit der auch eine zeitgesteuerte
Weckfunktion realisiert werden kann.
Viele Bauteile, die ich ohne finanziellen Aufwand aus der Bastelkiste beisteuern kann, diktieren mir 36V Bordspannung: Ein DC/DC-Wandlerboard für 12V und 5V, die bei 24V Nennspannung noch etwas müden Scheibenwischermotoren und zuletzt noch folgende Zukunftsmusik: Schrittmotorkarten mit bis zu 40V Leerrlaufspannung, z.B. für einen Arm. Nun will ich aber in der Ladestation ein käufliches 12V-Ladegerät verwenden, so kam ich auf folgende Idee: Nur im Betrieb werden drei 12V-Akkus zu 36V in Serie geschaltet. Das macht eine kleine C-Control potentialfrei über Relais. Die C-Control selbst wird über einen kleinen Akku gestützt und kann sich über weitere Relais mit jedem der drei Akkus einzeln zusammenschalten und über diesen den Stützakku nachladen, die Akkuspannung prüfen, und Ladungsunterschiede ausgleichen indem sie den stärksten Akku am meisten für ihre eigene Versorgung gebraucht. Im Ladebetrieb sind alle Akkus parallel geschaltet, die Ladungen gleichen sich aus, kein Relais ist an.
Hier habe ich mir noch nicht viel Gedanken gemacht. Grundsätzlich stelle ich mir vor, daß Odometriedaten gelegentlich über Distanzmessungen zu bekannten Hindernissen, an denen der Roboter vorbeikommt, abgeglichen werden. Der Roboter soll sich relativ lässig in der Mitte des zur Verfügung stehenden Raums bewegen und sich nicht an Wänden entlanghangeln. Gerne hätte ich natürlich vollkommen passive Sensoren, also Stereokameras. Aber wahrscheinlicher sind die bekannten Infrarot-Distanzsensoren oder Ultraschall. Ein bißchen liebäugle ich auch mit einem selbstgebauten Laserscanner aus Laser-Liniengenerator und Kamera. Selbstverständlich bekommt er eine umlaufende weiche Stoßleiste, über die er direkten Kontakt bemerkt.
Zunächst habe ich mir die nötigen Komponenten zusammengesucht/gekauft, parallel dazu in 3D-CAD gezeichnet, und seit März 2004 wird gebastelt und parallel weitergezeichnet.