Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi

Der Raspberry Pi ist ein wahres Multitalent! Wie Sie ihm sogar das Fahren beibringen, zeigt Ihnen diese detaillierte Anleitung. Schritt für Schritt bauen Sie Ihr eigenes, individuelles Roboter-Auto. Entweder programmieren Sie die Steuerung und entscheiden genau, wo's lang geht, oder Sie lassen Ihren Wagen selbstständig fahren. Alle Grundlagen und eine Auflistung der benötigten Hardware finden Sie hier.

Aus dem Inhalt:

• Die elektronischen Komponenten kennenlernen: Raspberry Pi, Kamera- und W-LAN-Modul, Motoren, Step-Down-Converter, Ultraschall-Sensor, GPS-Empfänger u. v. m.
• Die benötigten Werkzeuge kennenlernen: Lötkolben, Dritte Hand und Co.
• Grundlagen zum Elektromotor
• So fügt sich alles zusammen: Chassis basteln, Fahrgestell montieren, Elektronik verbauen
• Grundlagen der Elektrizitätslehre
• Verkabelung der elektronischen Komponenten
• Den Raspberry Pi in Betrieb nehmen
• Wichtige Linux-Grundlagen
• Einführung in die Programmierung mit Scratch und Python
• Das Google-Auto hat eine und Ihres auch: Die Kamera nutzen
• Auto-Steuerung: via W-LAN fernsteuern oder vollständig autonom

• Liste der benötigten Elektronik-Komponenten sowie alle Steuerungsprogramme zum Download

Autorentext

Ingmar Stapel studierte technische Informatik und ist aktuell im internationalen Bankenumfeld als IT-Projektleiter tätig; daneben beschäftigt er sich seit Jahren intensiv mit dem Raspberry Pi und der Robotik. Dieses Wissen teilt er gerne auf Vorträgen zum Thema Robotik mit Interessierten aus der Bastler-Szene. Auf seinen privaten Blogs schreibt er außerdem zu vielen aktuellen Techniktrends und berichtet von seinen Reisen.

Klappentext

Der Raspberry Pi lernt fahren! Und Sie sind sein Fahrlehrer!

• Let the good times roll: Ohne Vorwissen einfach einsteigen
• Alle relevanten Programmier-, Elektronik- und Hardwaregrundlagen

• Ferngesteuerte und autonome Modelle bauen; mit vollständiger Teile-Liste Raspberry Pi und Robotik faszinieren Sie? Dann bringt Sie dieses Buch sicher richtig in Fahrt! Ob Einsteiger oder fortgeschrittener RasPi-Bastler: Schritt für Schritt lernen Sie, wie Sie mit dem Raspberry Pi ein ferngesteuertes Roboter-Auto entwickeln. Oder soll das Auto gleich selber fahren können? Perfekt, denn im zweiten Teil des Buches bauen Sie genau das: ein autonomes Roboter-Auto. Quasi im Vorbeifahren lernen Sie alle Grundlagen, die Sie für beide Projekte benötigen. Hardware, Elektronik, Bau Ihres bevorzugten Auto-Chassis und natürlich die Programmierung der nötigen Software in Scratch und Python. Die Formel Eins gewinnen Sie mit dem Roboter-Auto vielleicht nicht - viele spannende Erkenntnisse und Lernspaß dafür aber sicher! Aus dem Inhalt:

• Die elektronischen Komponenten kennenlernen: Raspberry Pi, Kamera- und W-LAN-Modul, Motoren, Step-Down-Converter, Ultraschall-Sensor, GPS-Empfänger u. v. m.
• Die benötigten Werkzeuge kennenlernen: Lötkolben, Dritte Hand und Co.
• Grundlagen zum Elektromotor
• So fügt sich alles zusammen: Chassis basteln, Fahrgestell montieren, Elektronik verbauen
• Grundlagen der Elektrizitätslehre
• Verkabelung der elektronischen Komponenten
• Den Raspberry Pi in Betrieb nehmen
• Wichtige Linux-Grundlagen
• Einführung in die Programmierung mit Scratch und Python
• Das Google-Auto hat eine und Ihres auch: Die Kamera nutzen
• Auto-Steuerung: via W-LAN fernsteuern oder vollständig autonom

• Liste der benötigten Elektronik-Komponenten sowie alle Steuerungsprogramme zum Download

  Die Fachpresse zur Vorauflage: MagPi: »Das Buch ist eine Fundgrube für viele praktische Tipps zu allen Arbeitsschritten eines solchen Autobaus.«

Inhalt

Materialien zum Buch ... 14

Geleitwort ... 15

Vorwort ... 19

1. Einleitung: Was dieses Buch leistet, und was Sie erwartet ... 23

Teil I Bauen Sie Ihr eigenes ferngesteuertes Roboter-Auto mit dem Raspberry Pi! ... 25

2. Das etwas andere Kfz-Praktikum: Einführung in die elektronischen Komponenten ... 27

   2.1 ... Komponenten für ein ferngesteuertes Roboter-Auto ... 27

   2.2 ... Raspberry Pi: Der Single-Board-Computer ... 29

   2.3 ... Das Raspberry-Pi-Kameramodul ... 34

   2.4 ... Motortreiber ... 36

   2.5 ... Getriebemotoren ... 37

   2.6 ... Step-down-Converter ... 38

   2.7 ... Batteriehalter und Akkus ... 39

   2.8 ... Kabel ... 40

   2.9 ... Die richtige microSD-Karte ... 42

   2.10 ... Optional, aber unabhängiger trotz Kabel: Ein Netzteil ... 42

   2.11 ... Optional, aber gut für weite Strecken: Ein WLAN-USB-Modul ... 43

   2.12 ... Optional, aber ideal für die Montage: Raspberry-Pi-Abstandshalter ... 44

3. Schrauber aufgepasst: Eine Übersicht über die benötigten Werkzeuge ... 45

   3.1 ... Lötstation ... 46

   3.2 ... Löten ... 47

4. Besseres Drehmoment? Der richtige Antrieb für das Roboter-Auto ... 51

   4.1 ... Grundlagen zum Elektromotor ... 51

   4.2 ... Gar nicht so banal: Räder ... 57

5. Damit es mit dem Blick unter die Haube klappt: Das Chassis ... 61

   5.1 ... Ein Chassis aus Pappe ... 61

   5.2 ... Ein Chassis aus LEGO®-Bausteinen ... 68

   5.3 ... Ein Chassis mithilfe eines Acrylglas-Bausatzes ... 74

6. Benzin war gestern: Grundlagen der Elektrizitätslehre ... 79

   6.1 ... Elektrische Gesetze und Formeln ... 79

   6.2 ... Beispielrechnung zu den Grundlagen der Elektrizitätslehre ... 81

7. Lange Leitung? Manchmal besser! Verkabelung der elektronischen Komponenten ... 85

   7.1 ... Stromversorgung der elektronischen Komponenten ... 86

   7.2 ... Motortreiber und Raspberry Pi logisch verbinden ... 88

   7.3 ... Verkabelung der Getriebemotoren ... 94

   7.4 ... Getriebemotoren mit dem Motortreiber verbinden ... 96

8. Das richtige Betriebssystem macht's! -- Das Raspberry-Pi-Betriebssystem installieren ... 99

   8.1 ... Das Betriebssystem auf microSD-Karte vorbereiten ... 100

   8.2 ... Raspberry Pi booten ... 102

   8.3 ... Raspbian-Spracheinstellungen ... 104

   8.4 ... WLAN einrichten ... 105

9. Nerds aufgepasst! Befehle und Programme im Terminal-Fenster ... 109

   9.1 ... Das Terminal-Fenster ... 109

   9.2 ... Temporäre Administratorrechte ... 110

   9.3 ... Im Filesystem navigieren ... 111

   9.4 ... Den Texteditor Nano kennenlernen ... 112

   9.5 ... Zugriffsrechte ändern ... 114

   9.6 ... Neustarten und Herunterfahren des Raspberry Pi ... 115

   9.7 ... Die IP-Adresse des Raspberry Pi anzeigen ... 116

   9.8 ... Dateiverknüpfung setzen ... 117

   9.9 ... Die Programmausgabe in eine ».log«-Datei umleiten ... 117

   9.10 ... Wget -- Dateien aus dem Internet herunterladen ... 117

10. Nur so kommt das Ding ans Laufen: Softwareinstallation und -konfiguration ... 119

    10.1 ... Das Betriebssystem und die Raspberry-Pi-Firmware aktualisieren ... 121

    10.2 ... Den Midnight Commander installieren ... 123

    10.3 ... Real VNC Server konfigurieren und Viewer installieren ... 125

    10.4 ... PuTTY installieren ... 128

    10.5 ... Notepad++ installieren ... 130

    10.6 ... Samba Server installieren ... 131

    10.7 ... Python-Erweiterungen installieren ... 133

    10.8 ... Flask-Web-Framework ... 134

    10.9 ... Video-Streaming-Server installieren ... 134

    10.10 ... NTP-Zeit-Dienst einrichten ... 135

11. Einfacher geht's nicht: Programmieren mit Scratch ... 137

    11.1 ... Die Scratch-Grundlagen ... 138

    11.2 ... Ein Scratch-Programmbeispiel für Ihr Roboter-Auto ... 140

    11.3 ... Steuerungsprogramm für das Roboter-Auto in Scratch ... 142

12. Fahren ohne Schlangenlinien: Programmieren mit Python ... 145

    12.1 ... Kurze Einführung in Python ... 145

    12.2 ... Das Steuerungsprogramm in Python ... 146

    12.3 ... Die Roboter-Auto-Steuerung starten ... 158

13. Geisterfahrer aufgepasst! Wir sorgen für Durc…