Smart Robot Cars

Sinn dieses Buches ist es, ein Maximum an Wissen über „Physical Computing“ und „Computational Thinking“ am Beispiel von ferngesteuerten bzw. mit Sensoren ausgestatteten Roboterautos zu erschwinglichen Preisen zu vermitteln. Als Basis dienen dazu verschiedene Chassis, die als Bausatz mit Motoren und Rädern für unter zwanzig Euro zu kaufen sind. Eine kleine Übersicht mit jeweiligen Vor- und Nachteilen wird im Kapitel 1 angeboten. Die Wahl des Chassis ist allerdings nur die erste Entscheidung. Es geht weiter mit dem bestgeeigneten Controller: ein Mikrocomputer wie der Raspberry Pi oder ein Mikrocontroller? Bei letzterem ein sogenannter „Arduino-kompatibler“ (Programmiersprache C/C++) oder ein mit MicroPython programmierbarer Mikrocontroller wie Raspberry Pi Pico oder einer von Espressif? Mehr dazu im Kapitel 2. Die kleinen Elektromotoren benötigen mehr Strom, als unsere Mikrocontroller abgeben können. Die erforderlichen Leistungsverstärker, die sogenannten Motorcontroller, werden exemplarisch in Kapitel 4 vorgestellt. Zuvor macht es jedoch Sinn, einige elektronische Grundlagen und ihre programmiertechnische Umsetzung anhand von Versuchen mit LEDs zu erklären. Das Dimmen (Reduzieren der Helligkeit) einer LED erfolgt nämlich nach dem gleichen Prinzip wie das Drosseln eines Elektromotors – mit Pulsweitenmodulation (PWM). Mehr dazu in Kapitel 3. Die folgenden Kapitel widmen sich verschiedenen Möglichkeiten der Fernsteuerung unsere Robot Cars. Beispielhaft werden Arduino Uno mit Motor Shield V1 sowie einer selbstentwickelten Fernsteuerung mit dem 433 MHz Transceiver HC-12, Uno mit Motor Shield V2 und 2,4GHz Fernsteuerung, Raspberry Pi mit der Bluetooth APP BlueDot von Martin O’Hanlon (Raspberry Pi Foundation) sowie Raspberry Pi Pico WH mit einer selbstentwickelten Android APP (MIT App Inventor) gezeigt. Die größte Herausforderung stellt das autonome Fahren des Robot Cars dar. Nur mit Sensoren, die die Steuerung beeinflussen, hat unser Modell den Beinamen „smart“ verdient. Bei der Auswahl der Sensoren, für die im letzten Kapitel beispielhaft Lösungsansätze gezeigt werden, wurde als Maßstab wieder ein schmales Budget angelegt.