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Der Kaminkletterer

Nach der ganzen Theorie über Getriebe, haben wir uns eine neue Aufgabe gesucht: Einen Kaminkletterer. Dieser Roboter soll vertikal einen Kamin oder zwischen zwei senkrechten Scheiben rauf und runter fahren können. Das klingt erst recht einfach, doch ohne weitere Unterstützung trauten wir uns dieses Projekt nicht zu. Das frühere Buch von Laurens Valk: Lego-Roboter (Mindstorms NXT 2.0) ISBN 978-3-89864-747-2 bietet Hilfe.

Wie das Klettern funktioniert

Der Kletterer berührt mit zwei Armen die Wände, an denen er hochklettern soll. Er bewegt sich hoch und runter, in dem die Räder am Ende der Arme drehen. Ein einfach konstruierter Roboter kann den Kontakt zu den Wänden verlieren und wird dann herunterfallen. Damit das nicht passiert, muss der Roboter in der X- und Y-Achse ausbalanciert werden.

Kaminkletterer in X- und Y-Achse ausbalancieren

X-Achse ausbalancieren

Der Kletterer balanciert die X-Achse automatisch aus. Das Hauptgewicht des Roboters liegt unter der Achse. Damit verhält sich der Roboter wie ein Pendel und die Schwerkraft richtet die X-Achse wieder aus.

Mit einer einfachen Konstruktion können wir das selber erleben.

In X-Achse wie ein Pendel ausbalancieren

Y-Achse ausbalancieren

Der Roboter klettert, in dem die Räder an beiden Armen gleichmässig drehen. So fährt er die Wände hoch. Beim Klettern können nun die Räder auf einer Seite etwas durchrutschen, weil die Haftung an einer Wand schlechter ist. Wenn das passiert, klettert eine Seite des Roboters schneller hoch als die andere. In diesem Fall dreht er sich um die Y-Achse und bekommt eine schiefe Lage.

Y-Achse ausbalancieren

Balancefehler erkennen

Für uns Menschen ist es einfach zu erkennen, dass der Roboter auf der Y-Achse schief klettert. Mit dem Farbsensor als Balancesensor kann es der Roboter auch erkennen. Der Sensor ist fest mit dem Roboter verbunden. Das Pendel mit verschieden gefärbten Teilen kann sich frei bewegen, wobei es die Schwerkraft immer nach unten richtet. So erkennt der Sensor verschiedene Farben, wenn der Roboter in Schieflage gerät.

Balancefehler ausgleichen

Der Roboter gleicht einen Balancefehler einfach aus, in dem er den Motor kurz anhält, der höher liegt. So kann der anderem Arm aufholen und der Roboter stellt sich gerade. Sieht der Roboter zum Beispiel schwarz, halten die Räder auf der rechten Seite an. Wenn beide Arme wieder auf gleicher Höhe sind und der Sensor weiss erkennt, bewegen sich beide Motoren wieder mit gleicher Geschwindigkeit. Mit der gleichen Steuerung, fährt der Roboter nach unten. Nur wird das andere Rad angehalten, wenn ein Balancefehler erkannt wird.

Kletterer bauen

Wir stürzen uns ins Abenteuer und beginnen mit dem Bau. Wir müssen einiges umkonstruieren, da die beiden Mindstorms-Baukästen NXT und EV3 unterschiedliche Lego-Steine enthalten. Ebenfalls sehen die Sensoren ganz anders aus.

Kaminkletterer mit EV3 Bauteilen in Arbeit

Einen kletternden Roboter zu bauen ist eine spannende Aufgabe. Wir haben gut verstanden, wie er funktionieren soll und versuchen nun, mit EV3-Teilen die Konstruktion nachzubauen. Das ist schon eine schwere Aufgabe und braucht Zeit.

Published in Mindstorms Allgemein

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