Miniaturroboter BeBot

Motivation

Mobile Roboter werden immer attraktiver und ressourceneffizienter, vor allem die kleinen, weil sie keine speziellen Laborinfrastrukturen benötigen. Voraussetzungen für solche Plattformen sind ein vernünftiger Preis und die Benutzerfreundlichkeit der Programmierung. Außerdem sollten sie genügend Rechenleistung für die Unterstützung der Umsetzung und der Portierung von Software auf andere Plattformen mitbringen. Dafür haben wir die BeBot Miniaturroboter entwickelt.

Beschreibung

Der Miniroboter BeBot hat eine Abmessung von ca. 9cm x 9cm und ist ca. 7cm hoch (siehe Abbildung 1). Das Gehäuse des Roboters wird mit der MID (Molded Interconnect Device) Technologie entwickelt, die die On-Surface Schaltung ermöglicht.

Der BeBot ist modular gebaut und in drei verschiedenen Ebenen unterteilt (siehe Abb. 2). Unten findet man zwei Mikrocontroller, die jeweils für die Informationsverarbeitung der linken und rechten Arrays von Infrarotsensoren zuständig sind. Die verarbeiteten Sensordaten werden über I2C-Bus an die anderen Prozessoren übertragen. Der Kettenantrieb sowie die 2W DC Motoren, von denen jeder mit einem Inkrementalgeber verbunden ist, ermöglicht eine robuste Bewegung sogar auf dem unwegsamen Gelände. In der Mitte bietet das Basisboard grundlegende Funktionen wie z. B. Motorregelung und Stromversorgung. Als Informationsverarbeitungshardware kommt ein ARM 7 basierter Mikrokontroller zum Einsatz. Er ist mit einem 3-Achsen Beschleunigungssensor, einem Gyroskop und einem Batterie Überwachungssensor ausgestattet. Das dritte Modul auf der Oberseite, auch Erweiterungsmodul genannt, bietet eine leistungsstarke Informationsbearbeitungshardware und eine funkbasierte Roboterkommunikation. Die Platine ist mit einem 520MHz Prozessor, einem 64 MB Speicher und einer Flashkarte bestückt. Ein FPGA (Field Programmable Gate Array) ermöglicht Hardware Rekonfiguration. Drei mögliche drahtlose Kommunikationsstandards, ZigBee, Bluetooth und WLAN werden unterstützt. Darüber hinaus stellt dieses Modul auch verschiedene Schnittstellen zur Verfügung, z. B. USB, MMC / SD-Card, Audio, LCD und Kamera.

Software

Der BeBot kommt mit einem Linux basierten Betriebssystem und Treibern für die Roboter Hardware. Darüber hinaus unterstützt der BeBot auch das Player/Stage Programmierungsframework, das eine plattformunabhängige und reale/simulierte Roboterprogrammierung bietet. Das Framework besteht aus dem Player Client-/Server-Modell und zwei Robotersimulatoren, dem 2D Stage und dem 3D Gazebo Simulator. Player stellt einen Server und eine Bibliothek, um einen Player Client aufzubauen.