LEGO® und Elektronik
Raspberry Pi, Arduino, Sensoren, Motoren und vieles mehr einsetzen und programmieren
Thomas Kaffka
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Thomas Kaffka, LEGO® und Elektronik (2016), mitp-Verlag, Frechen, ISBN: 9783958454149
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Description / Abstract
Mit Sensoren auf die Umgebung reagieren, Motoren ansteuern, Texte morsen, Pappkarten abschießen uvm.
Spannende Projekte mit Bau- und Programmieranleitungen wie z.B. Fernsteuerung eines Roboters mit Smartphone
Alle Beispiel-Roboter sind sowohl mit als auch ohne LEGO®-EV3-Komponenten realisierbar
LEGO®-Steine – sei es als selbstgebaute LEGO®-Fahrzeuge, -Roboter oder als LEGO®-Fertigmodelle – lassen sich hervorragend mit Elektronikkomponenten versehen. Die Mikrocontroller Raspberry Pi und Arduino in Verbindung mit günstigen Sensoren und Motoren sind hierfür besonders gut geeignet. In diesem Buch erfahren Sie, wie Sie verschiedene Elektronikkomponenten einsetzen und programmieren.
Im ersten Teil des Buches vermittelt der Autor Grundlagen zu allen technischen Komponenten, mit denen Sie Ihre LEGO®-Modelle oder -Roboter ausstatten können. Sie erhalten eine kurze Einführung in die beiden Mikrocontroller Raspberry Pi und Arduino und erfahren, wie Sie Ihre LEGO®-Steine mit Motoren, diversen Sensoren und weiteren Komponenten ausstatten und diese programmieren können:
Getriebemotoren mit Motortreiber
Einsatz von diversen Sensoren wie Touch-, Line-, Ultraschall- und Kompass-Sensoren und dazugehörige Aktivitäten wie: auf Helligkeit, Entfernung und Himmelsrichtung reagieren und Gegenstände wahrnehmen
LEDs blinken lassen und dimmen
Töne produzieren, Texte morsen und Musik ausgeben
Einsatz der Raspberry-Pi-Kamera
LCD-Displays zur Ausgabe von Daten
In einem separaten Kapitel bauen Sie eigene Sensoren wie einen Licht-, Line- und Touch-Sensor sowie eine Hilfsplatine und eine Stromversorgung, um die im Buch besprochenen Schaltungen für Ihren Roboter oder Ihr LEGO®-Fertigmodell einsetzen zu können.
Im zweiten Teil des Buches finden Sie zahlreiche Projekte mit Robotern, die verschiedene spannende Aufgaben ausführen:
Ein Roboter, der sowohl Gegenstände als auch die Tischkante erkennen kann und nicht vom Tisch fällt
Lösen eines Labyrinths mithilfe von künstlicher Intelligenz
Lernen einer Linienverfolgung gesteuert durch ein neuronales Netz
Fernsteuerung mit dem Raspberry Pi und einem Smartphone am Beispiel eines Roboters, der Snacks serviert
Sammeln farbiger Joghurtbecher. Dabei wird zur Bilderkennung das Kameramodul des Raspberry Pi sowie der BrickPi+ eingesetzt.
Bei allen Projekten geht der Autor sowohl auf die Hardware als auch auf die entsprechende Programmierung ein.
Hardware:
Im Buch werden sowohl günstige handelsübliche Motoren und Sensoren beschrieben als auch die LEGO®-eigenen Komponenten sowie der BrickPi+.
Alle Erläuterungen im Buch sowie die beschriebenen Elektronikkomponenten und Mikrocontroller können für beliebige Modelle verwendet werden. Sie können einen eigenen Roboter bauen, die LEGO®-Roboter im Buch nachbauen oder als Grundlage ein LEGO®-Fertigmodell verwenden. Für die im Buch verwendeten LEGO®-Roboter gibt es die Bauanleitungen zum kostenlosen Download.
Spannende Projekte mit Bau- und Programmieranleitungen wie z.B. Fernsteuerung eines Roboters mit Smartphone
Alle Beispiel-Roboter sind sowohl mit als auch ohne LEGO®-EV3-Komponenten realisierbar
LEGO®-Steine – sei es als selbstgebaute LEGO®-Fahrzeuge, -Roboter oder als LEGO®-Fertigmodelle – lassen sich hervorragend mit Elektronikkomponenten versehen. Die Mikrocontroller Raspberry Pi und Arduino in Verbindung mit günstigen Sensoren und Motoren sind hierfür besonders gut geeignet. In diesem Buch erfahren Sie, wie Sie verschiedene Elektronikkomponenten einsetzen und programmieren.
Im ersten Teil des Buches vermittelt der Autor Grundlagen zu allen technischen Komponenten, mit denen Sie Ihre LEGO®-Modelle oder -Roboter ausstatten können. Sie erhalten eine kurze Einführung in die beiden Mikrocontroller Raspberry Pi und Arduino und erfahren, wie Sie Ihre LEGO®-Steine mit Motoren, diversen Sensoren und weiteren Komponenten ausstatten und diese programmieren können:
Getriebemotoren mit Motortreiber
Einsatz von diversen Sensoren wie Touch-, Line-, Ultraschall- und Kompass-Sensoren und dazugehörige Aktivitäten wie: auf Helligkeit, Entfernung und Himmelsrichtung reagieren und Gegenstände wahrnehmen
LEDs blinken lassen und dimmen
Töne produzieren, Texte morsen und Musik ausgeben
Einsatz der Raspberry-Pi-Kamera
LCD-Displays zur Ausgabe von Daten
In einem separaten Kapitel bauen Sie eigene Sensoren wie einen Licht-, Line- und Touch-Sensor sowie eine Hilfsplatine und eine Stromversorgung, um die im Buch besprochenen Schaltungen für Ihren Roboter oder Ihr LEGO®-Fertigmodell einsetzen zu können.
Im zweiten Teil des Buches finden Sie zahlreiche Projekte mit Robotern, die verschiedene spannende Aufgaben ausführen:
Ein Roboter, der sowohl Gegenstände als auch die Tischkante erkennen kann und nicht vom Tisch fällt
Lösen eines Labyrinths mithilfe von künstlicher Intelligenz
Lernen einer Linienverfolgung gesteuert durch ein neuronales Netz
Fernsteuerung mit dem Raspberry Pi und einem Smartphone am Beispiel eines Roboters, der Snacks serviert
Sammeln farbiger Joghurtbecher. Dabei wird zur Bilderkennung das Kameramodul des Raspberry Pi sowie der BrickPi+ eingesetzt.
Bei allen Projekten geht der Autor sowohl auf die Hardware als auch auf die entsprechende Programmierung ein.
Hardware:
Im Buch werden sowohl günstige handelsübliche Motoren und Sensoren beschrieben als auch die LEGO®-eigenen Komponenten sowie der BrickPi+.
Alle Erläuterungen im Buch sowie die beschriebenen Elektronikkomponenten und Mikrocontroller können für beliebige Modelle verwendet werden. Sie können einen eigenen Roboter bauen, die LEGO®-Roboter im Buch nachbauen oder als Grundlage ein LEGO®-Fertigmodell verwenden. Für die im Buch verwendeten LEGO®-Roboter gibt es die Bauanleitungen zum kostenlosen Download.
Description
Thomas Kaffka hat als Softwareingenieur gearbeitet und ist begeisterter Lego- und Elektronikbastler.
Table of content
- Cover
- Titel
- Impressum
- Inhaltsverzeichnis
- Prolog
- Einleitung
- Kapitel 1: LEGO als Rahmen für unsere Roboter
- 1.1 LEGO mit Elektronikkomponenten versehen
- 1.2 Ein vorhandenes LEGO-Modell hacken
- Kapitel 2: Den Arduino Uno kennenlernen
- 2.1 Der Computer
- 2.2 Die Entwicklungsumgebung installieren
- 2.3 Die Schnittstelle
- 2.4 Das Standardprogramm für den Arduino
- Kapitel 3: Den Raspberry Pi kennenlernen
- 3.1 Der Computer
- 3.2 Die GPIO-Schnittstelle
- 3.3 Den Raspberry Pi konfigurieren
- 3.4 Die Softwareschnittstelle
- Kapitel 4: Hilfsplatinen bauen
- 4.1 Einen Licht-Sensor bauen
- 4.2 Einen Line-Sensor bauen
- 4.3 Touch-Sensoren bauen
- 4.4 Eine Hilfsplatine für den Arduino bauen
- 4.5 Eine Hilfsplatine für den Raspberry Pi bauen
- 4.6 Eine Stromversorgung bauen
- Kapitel 5: Einsatz von Motoren
- 5.1 Getriebemotoren
- 5.2 Die LEGO-Motoren
- 5.3 Aufgabe und Lösung
- Kapitel 6: Einsatz von Sensoren
- 6.1 Auf Helligkeit reagieren
- 6.2 Auf Entfernung reagieren
- 6.3 Gegenstände wahrnehmen
- 6.4 Auf die Himmelsrichtung reagieren
- 6.5 Aufgaben und Lösungen
- Kapitel 7: Einsatz weiterer Komponenten
- 7.1 LEDs verwenden
- 7.2 Töne fabrizieren
- 7.3 Die Umgebung visuell auswerten
- 7.4 Musik ausgeben mit dem Raspberry Pi
- 7.5 Informationen sichtbar machen
- 7.6 Aufgaben und Lösungen
- Kapitel 8: Auf dem Tisch bleiben mit dem Raspberry Pi
- 8.1 Der Roboter
- 8.2 Die Sensoren
- 8.3 Das Programm
- 8.4 Die Parametrisierung
- 8.5 Ein Programm für den Arduino
- Kapitel 9: Ein Labyrinth lösen mit einem Expertensystem und dem Arduino
- 9.1 Erst ein wenig Theorie
- 9.2 Der Roboter
- 9.3 Die Sensoren
- 9.4 Das Programm
- 9.5 Die Parametrisierung
- 9.6 Ein Labyrinth lösen mit dem Raspberry Pi
- Kapitel 10: Die Linienverfolgung mit einem neuronalen Netz mit dem Raspberry Pi
- 10.1 Kurze Einführung in neuronale Netze
- 10.2 Der Roboter
- 10.3 Der Line-Sensor
- 10.4 Das klassische Programm zur Linienverfolgung
- 10.5 Das Lernen der Linienverfolgung durch ein neuronales Netz
- 10.6 Das Durchführen der Linienverfolgung durch ein neuronales Netz
- 10.7 Die Linienverfolgung mit dem Arduino
- Kapitel 11: Einen Roboter fernsteuern mit dem Raspberry Pi
- 11.1 Der Roboter
- 11.2 Fernsteuerung mit Raspberry SSH
- 11.3 Fernsteuerung mit einem Webserver und PHP
- 11.4 Der Ausbau des Roboters
- 11.5 Einen Roboter fernsteuern mit dem Arduino
- Kapitel 12: Joghurtbecher sammeln mit dem Raspberry Pi und dem BrickPi+
- 12.1 Der Roboter
- 12.2 Die Erkennung der Joghurtbecher per Kamera
- 12.3 Die übrigen Sensoren
- 12.4 Joghurtbecher sammeln
- 12.5 Parametrisieren des Programms
- Kapitel 13: Ein vorhandenes LEGO-Modell aufmotzen
- 13.1 Der Roboter mit dem Arduino
- 13.2 Der Roboter mit dem Raspberry Pi
- 13.3 Die Sensoren
- 13.4 Ausblick
- Anhang
- A.1 Codeschnipsel zu den einzelnen Komponenten
- A.2 Die Programmiersprache C(++)
- A.3 Die Programmiersprache Python
- A.4 Bezugsquellennachweis
- A.5 Einrichten eines VNC-Servers für den Raspberry Pi
- A.6 Über neuronale Netze
- Stichwortverzeichnis