02Robotik-Labor

Bauen, einschalten, kaputt machen, reparieren

Dreizehn von Hand getuschte Werkbänke in der Reihenfolge eines sechsmonatigen Robotik-Fahrplans. Jede führt dich durch den Bau, lässt dich die Fehler auslösen, über die echte Bastler stolpern, und endet mit Übungsaufgaben, die du prüfst, indem du Code ausführst, und mit einem kurzen Quiz.

13Werkbänke

Hier anfangen

Abb. 01
Arduino Uno R3
Lerne das Board kennen: Bau es aus einer nackten Platine, löte die SMD-Teile im Reflow-Verfahren, löte die bedrahteten Teile ein, lade einen Sketch hoch und mach es absichtlich kaputt.
Auf der Matte: Arduino Uno R3
- Aufbau
- SMD
- Durchsteckmontage
25 Schritte · 2 Aufgaben · 5 Quizze

Monat 1Elektronik

Abb. 02
LED + Widerstand
Das ohmsche Gesetz mit einem Messgerät: Wähle einen Widerstand, sag den Strom voraus, miss ihn und sieh, was ein überbrückter Widerstand oder eine verkehrt herum eingesetzte LED anrichtet.
Kein Controller: Die Werkbank läuft an ihrer eigenen Versorgung
- Ohmsches Gesetz
- Multimeter
19 Schritte · 2 Aufgaben · 5 Quizze
Abb. 03
Transistorschalter
Logik steuert Leistung: Ein Pin des Nano schaltet über einen TIP120 einen Motor, und eine Freilaufdiode hält die Abschaltspitze vom Transistor fern.
Auf der Matte: Arduino Nano
- Transistor
- Motor
22 Schritte · 4 Aufgaben · 8 Quizze

Monat 2Mikrocontroller

Abb. 04
ESP32-S3 DevKitC-1
WLAN und zwei Kerne: Bau das Dev-Board, lass die RGB-LED an GPIO38 leuchten und liefere vom Chip aus eine Webseite aus.
Auf der Matte: ESP32-S3-DevKitC-1
- WLAN
- RGB-LED
- SMD
17 Schritte · 4 Aufgaben · 6 Quizze

Monat 3Motoren und Treiber

Abb. 05
Treiber TB6612FNG
Eine MOSFET-H-Brücke: Richtung, PWM-Geschwindigkeit, Bremse und Standby für zwei Gleichstrommotoren an einem Nano.
Auf der Matte: Arduino Nano
- Motortreiber
- PWM
22 Schritte · 2 Aufgaben · 4 Quizze
Abb. 06
Treiber L298N
Das klassische Modul und warum du es meiden solltest: An seinen bipolaren Schaltern fallen rund 2 V ab, die zu Wärme werden, und die Enable-Jumper zählen.
Auf der Matte: Arduino Nano
- Motortreiber
- Wärme
24 Schritte · 2 Aufgaben · 4 Quizze
Abb. 07
Schrittmotortreiber A4988
Mikroschritte mit einem NEMA 17: Stell die Strombegrenzung mit Vref ein, bevor der Motor läuft, dann Step, Richtung und 1/16-Schritte.
Auf der Matte: Arduino Nano
- Schrittmotor
- Mikroschritte
22 Schritte · 2 Aufgaben · 5 Quizze
Abb. 08
Servo-Board PCA9685
Sechzehn PWM-Kanäle über I2C: 50-Hz-Servoimpulse und eine eigene Versorgung für den Blockierstrom der Servos.
Auf der Matte: Arduino Nano
- I2C
- Servo
- PWM
23 Schritte · 2 Aufgaben · 4 Quizze

Monat 4Sensoren

Abb. 09
IMU MPU-6050
Ein Gyroskop und ein Beschleunigungssensor über I2C: Sieh zu, wie der Gyro-Winkel wegdriftet, und kombiniere dann beide mit einem Komplementärfilter.
Auf der Matte: Arduino Nano
- I2C
- IMU
- Filter
18 Schritte · 2 Aufgaben · 4 Quizze
Abb. 10
Ultraschall HC-SR04
Laufzeitmessung: ein 10-µs-Trigger, ein Echo-Impuls und Entfernung = Echozeit × 343 m/s ÷ 2.
Auf der Matte: Arduino Nano
- Ultraschall
- Timing
19 Schritte · 2 Aufgaben · 4 Quizze
Abb. 11
Liniensensor QTR-8RC
Acht Reflexionssensoren, über RC-Timing gelesen, eine gewichtete Linienposition und ein Linienfolger mit einstellbarem Kp und Kd.
Auf der Matte: Arduino Nano
- Liniensensor
- RC-Timing
22 Schritte · 2 Aufgaben · 5 Quizze

Monat 5Stromversorgung und das ROS-2-Gehirn

Abb. 12
Abwärtswandler LM2596
Versorgung und Brown-outs: Dreh am Trimmpoti, um den Ausgang an einem LiPo einzustellen, und sieh dann zu, wie ein blockierter Motor eine gemeinsame Schiene nach unten zieht.
Kein Controller: Die Werkbank läuft an ihrer eigenen Versorgung
- Stromversorgung
- Abwärtswandler
- Brown-out
22 Schritte · 2 Aufgaben · 5 Quizze
Abb. 13
Raspberry Pi 5
Das ROS-2-Gehirn: das offizielle 27-W-USB-C-Netzteil (5,1 V, 5 A), die Unterspannungs-Flags und Nodes, die über Topics miteinander reden.
Auf der Matte: Raspberry Pi 5
- Linux
- ROS 2
- Stromversorgung
17 Schritte · 3 Aufgaben · 7 Quizze