// Studienarbeiten Elektrotechnik 2018

Einen Roboter bauen

Was in einem dualen Studiengang wirklich drinsteckt, sieht man sehr gut an den sogenannten Studienarbeiten. Dabei beschäftigen die Studierenden sich mit Fragen aus der Praxis und finden eigene Lösungsansätze. Einige der Projekte aus der Elektrotechnik und Mechatronik stellen wir Euch in den nächsten Wochen vor. Heute beschreiben Phil und Florian, wie sie ein Basismodul für einen Roboter gebaut haben.

Von Redaktion DHBW Mosbach

„Roboter sind in der heutigen Industrie ein Hauptbestandteil automatisierter Anlagen. Sie übernehmen für den Menschen kritische und unangenehme Arbeiten. Beispiele dafür sind Industrie-Roboter in der Automobilfertigung. Industrie-Roboter sind im Prinzip alle ähnlich aufgebaut: Eine Steuerung übermittelt Elektromotoren Befehle in Form elektrischer Signale. Die Elektromotoren setzen die elektrischen Signale in eine mechanische Bewegung um. Durch das Zusammenspiel einer Vielzahl von Elektromotoren wird beispielsweise das Anfahren einer definierten Position einer Roboterhand möglich – jeder Motor bewegt dabei jeweils ein Gelenk (Freiheitsgrad).

Unser „Basismodul Roboter“ funktioniert im Grunde genommen wie ein Industrie-Roboter. Der Unterschied liegt jedoch ganz klar in dessen Komplexität. Es soll als Antriebseinheit eines anderen Roboters dienen. Für diese Aufgabenstellung genügen zwei DC-Motoren, die mittels eines Mikrocontrollers und eines Motor Shields gesteuert werden. Um eine Hinderniserkennung zu ermöglichen, melden vier Ultraschallsensoren zyklisch die Entfernung zum nächstgelegenen Objekt. LED-Streifen geben eine optische Rückmeldung, auf welcher Seite des Basismoduls ein Objekt erkannt wurde. Alle Komponenten sind auf einer Grundplatte angeordnet. Auf dieser Grundplatte kann später ein „Applikationsmodul Roboter“ angebracht werden.

Am Ende des 5. Semesters hatten wir einen funktionsfähigen Prototypen entwickelt. Die hardware- und softwareseitigen Ziele waren im Einzelnen:
Hardware:

  • Schaltplan (Fritzing) erstellen
  • Komponenten auf Grundplatte anordnen und verkabeln

Software:

  • Module und Tests vollständig planen
  • Einzelne Module implementieren

Im kommenden 6. Semester müssen wir entscheiden, wie die Schnittstelle zum Benutzer realisiert wird. Zur Auswahl stehen als Graphical User Interface (GUI) entweder eine Android-App oder eine Webanwendung. Alternativ dazu steht ein Gamepad als Human Interface Device (HID) zur Wahl. Außerdem muss die Software implementiert und getestet werden.

Mehr zum Studiengang Elektrotechnik