verfasst, am 29. Oktober 2020 von Andreas

“Steelbug”

“Steelbug” ist im Grunde mein erster selbstgebauter Roboter. Ursprünglich wollte ich einen Roboter bauen, der als Vorlage für Einsteiger dienen kann. Diesen Zweck erfüllt er im Grunde auch, allerdings habe ich das Gehäuse etwas aufwändiger gestaltet.

Wenn Steelbug kein Hindernis wahrnimmt, bewegt er sich geradeaus und die grüne LED blinkt gleichmäßig. Sobald er sich einem Objekt nähert gibt er hektische Signale mit der roten LED und driftet per Zufallsbewegung nach rechts oder links. (Mit der aktuellen Programmierung.)

Schematische Darstellung der Elektronik.

Die Abbildung oben zeigt eine schematische Darstellung der Elektronik (Betonung auf schematisch). Das zentrale Nervensystem bildet ein Arduino-Nano. Bei den Motoren handelt es sich um Getriebemotoren. Da sie sich sowohl vorwärts als auch rückwärts drehen sollen, kommt ein H-Brücken-IC (L293D) zum Einsatz. Die Enable-Pins des IC sind mit PWM-fähigen Pins des Arduinos verbunden (gelbe Kabel). Dadurch lässt sich die Drehzahl regulieren.

Der IC und die Kondensatoren sitzen auf einer Rasterplatine, bei der jeweils 3 benachbarte Lötpunkte elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Daher musste ich an einigen Stellen mit Schaltdraht überbrücken. (Auf der Schemazeichnung die hellblaue Linien.)
Das “Motorshild” mit dem Halbrücken-IC L293D
Die Gehäuseteile des Roboters.

Dies sind die Bauteile, welche das “Skelett” des Roboters bilden. Sie wurden mit dem Lasercutter aus hochdichter Faserplatte (HDF) geschnitten. Die Stärke liegt bei 3mm, mit Ausnahme der beiden bogenförmigen Teile des Hecks, die aus 5mm starkem HDF bestehen. Der Lasercutter lässt sich mit 2D-Vektorzeichnungen ansteuern. Aus meiner Sicht ist das 2D-Vektorzeichnen ein guter Einstieg ins technische Konstruieren. Inkscape ist hierfür gut geeignet und außerdem Freeware.

Die HDF-Teile wurden miteinander verleimt. Das Gehäuse ist 86mm breit, 56mm hoch und 114mm lang.
Motoren und Motorhalterungen.

Die beiden Räder werden jeweils von einem 6V-Getriebemotor mit einer Untersetzung von 1/1000 angetrieben. Bezeichnung: Sol Expert G1000 Micro-Getriebe. Die Motorhalterungen kommen aus dem 3D-Drucker. Sie werden mit Schrauben der Größe M2 auf der Grundplatte befestigt.

Die Räder stammen vom Werkmittelhersteller Traudl-Riess (Riemenscheibe d=20mm & Reifen für Riemenscheibe d=20mm). Die Adapter für die Motorwelle sind aus 3mm starkem HDF lasergeschnitten.
Die Blechverkleidung für die Unterseite. Rechts die Bohrschablone aus Holzpappe (lasergeschnitten).

Der Roboter soll eine Außenhaut aus verrostetem Blech bekommen. Das Blech stammt von etwas stabileren 0,5 Liter-Getränkedosen. (Das Blech der meisten gängigen Dosen ist mittlerweile sehr dünn und erinnert nach dem Aufschneiden eher einer Metallfolie.)

Die Langlöcher für die Räder wurden mit dem Dremel angefertigt.
Verklebung des Bleches mit der Unterseite (Zweiseitenverklebung).
Die Frontseite ist leicht gebogen. Die Aussparungen für den Ultraschallsensor wurden wiederum mit dem Dremel und einem “Schleifstein-Aufsatz” gemacht. Die kleineren Bohrungen sind für die Leuchtdioden.
Damit das Blech an den Kanten bündig abschließt, habe ich es jeweils ein wenig größer geschnitten als die jeweilige Auflagefläche und das Überstehende abgeschliffen oder mit Schlüsselfeilen abgefeilt.
Der Verschleiß an Aufsätzen war hoch.

Tatsächlich war die Blechbearbeitung der aufwändigste Arbeitsgang. Gerade Schnitte konnte ich gut an unserer Abkantbank machen. Ansonsten halfen Dremel, Schlüsselfeile, Blechschere und Geduld.

Das hintere Blechsegment sollte abnehmbar bleiben, um Programme auf den Arduino laden zu können, ohne diesen ausbauen zu müssen. Es ist also mit vier Maschinenschrauben an den HDF-Seitenteilen befestigt.

Da ich keine M2er-Schrauben mehr hatte und mir die M3-Schraubenköpfe für den kleinen Roboter zu groß erschienen, habe ich sie in unserer Feindrehmaschine in Durchmesser und Höhe angepasst.

Abdrehen der Schraubenköpfe.
Die meisten Schrauben dienen lediglich der Optik. Bis auf die hinteren beiden an den Seiten, durch die sich das gebogene Blechsegment abnehmen lässt.
Der Deckel ist natürlich abnehmbar. Im Roboter ist auf diesem Bild noch ein herausnehmbarer Zwischenboden mit einem weiteren 3D-Druckteil (Aufnahme für den Stepdown) zu sehen, auf den ich aber letztendlich wegen Platzmangel im Innenraum verzichtet habe.
“Instant Rust” – Bezug: Gerstaecker

Die Oxidation durch die Chemikalie lässt sich eigentlich nicht steuern. Die beiden Bilder zeigen den Roboter ca. 24 Stunden nach der ersten Benetzung. Die Oxidation setzte sich von da an nicht wirklich fort. Einige Stellen habe ich zu einem späteren Zeitpunkt nochmal nachbehandelt. Auftragen lässt sich die Flüssigkeit mit einem Pinsel.

Ein Blick in den Innenraum mit Motoren, Arduino und der Rasterplatine. Noch nicht eingebaut sind Sensor, Leuchtdioden, Stepdown und Batterie.
Das komplette verkabelte Innenleben. Nicht eben aufgeräumt…
Der fertige Steelbug. Die ringförmigen Blenden an den “Augen” bestehen aus dünner Holzpappe (lasergeschnitten). Sie verblenden den unregelmäßigen Spalt zwischen Blech und den Sensorteilen. Ich habe sie mit Acrylfarbe auf rostig getrimmt.

Über den Autor

Andreas

Ich habe lange Zeit in den Schülerlaboren der experimenta gearbeitet und bin 2019 in den Maker Space gewechselt, als dieser eröffnet wurde. Ist schön hier...

© experimenta gGmbH – Das Science Center. Alle Rechte vorbehalten.

Experimenta-Platz, 74072 Heilbronn, Tel.: +49 (0) 7131 88795 - 0,
info@experimenta.science


Bildnachweise