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IOIO-SHR Version 2

admin — Tue, 10 Jan 2012 19:57:59 +0000

Nach den ersten positiven Erfahrungen mit dem IOIO-Board und den ersten selbstgeschriebenen Android Apps gibt es auch einigen Verbesserungs Bedarf. In erster Linie störten mich die gehackten Servos als Antrieb. Die laufen, mit dem Gewicht des Roboters von 800g, am Limit. Zeit für eine Hardware Revision für den IOIO-SHR v2.
Hier sind erst mal ein paar Fotos von den ersten Tests.

Chassis

Als Chassis kam eigentlich nur das Dagu Rover 5 Chassis in Frage. Von der Größe und Ausstattung ideal. Meine Wahl viel, auf die 2WD Version mit Encodern und dem zugehörigen Dagu Motor Treiber Board. Im Chassis ist genügend Platz um ein 7.2V Batterie-Pack und die Verkabelung für die Stromversorgung unterzubringen.
Hinten am Chassis sind Anschlüsse für Netzteilbetrieb und Akku Ladebuchsen angebracht. Zudem der obligatorische Netzschalter. Damit wird zwischen Netz/Akkubetrieb und dem Laden des Akkus umgeschaltet. Damit erspart man sich das lästige Aufschrauben des Chassis um den Akku-Pack zu wechseln.

IOIO Trägerboard

Das IOIO-Baord sitzt nun auf einem eigenen Trägerboard. Dort sind alle IOs des IOIO-Board auf 3pin Steckverbinder geführt. Diese haben die übliche Servo Verdrahtung (Signal, VCC, GND). Die Versorgungsspannung kann über Jumper für Gruppen von IOs festgelegt werden. 3.3V, 5V vom IOIO-Board oder 5..6V von einer externen Spannungsquelle (vornehmlich für Servos). Die Größe des Boards stimmt mit dem Motor Treiber Board überein.

Front Sensoren

Zu dem bereits in Version 1 verwendeten Dagu Compound Eye kam noch ein HC-SR04 Ultraschall Sensor hinzu. Dieser läßt sich sehr leicht über 2 digitale Pins anschliessen. Ein Trigger Pin und ein Echo Pin für das empfangene Signal. Die Länge des Echo Impulses entspricht der Laufzeit des Ultraschall Impulses zum Objekt und zurück. Beide Sensoren sind wie bei der Vorgängerversion auf dem Lynxmotion Pan/Tilt Kopf befestigt. Derzeit werden die beiden Servos direkt vom IOIO-Board mit 5V versorgt.

Rückansicht

Die Rückansicht hat sich gegenüber dem Foto inzwischen geändert. Elektronik und Handyhalterung haben die Plätze getauscht. Sonst wären die Schrauben zum Chassis nicht mehr zugänglich.

ToDo-Liste

Inzwischen ist die Verdrahtung kompletiert jetzt fehlt nur noch die Programmierung. Die Umstellung der Programme von Version 1 sollte kein allzu großen Hürden darstellen.

IOIO-SHR – Java programmierbarer Roboter

admin — Mon, 02 Jan 2012 00:06:35 +0000

IOIO-SHR (IOIO Start Here Robot) ist mein erster Roboter der in Java programmiert werden kann. Das Gehirn bildet ein Android Handy (Nexus One). Die Hardware wird von einem Sparkfun IOIO Board angesteuert. Das IOIO Board selbst muss nicht programmiert werden. Die IOIO Firmware gestattet einen bequemen Zugriff auf die 48 IOs über die ADB Schnittstelle (Android Dedug Mode). Spezielle Peripherie wie I2C, SPI, PWM werden ebenso unterstützt wie analoge Inputs und digitale IOs.

Hardware

Das Chassis besteht aus einer 3mm dicken Polystyrol Platte. Zunächst wurde mit SketchUp eine Bohrschablone entworfen.

Der Antrieb besteht aus 2 gehackten Servos und Pololu Rädern mit Servo Befestigung. Die Servos sind mit selbstgemachten Halterungen mit dem Chassis verbunden. Eine Deo Roller Kugel dient als Stützrad. Als Bumper Sensoren wurden zunächst Taster mit Kabelbinder Schleifen verwendet. Das erwies sich aber als zu unsicher. Die Kabelbinder fielen schon sehr bald ab.

Das IOIO Board ist mit Klettband mit dem Chassis verbunden ebenso das Breakout Board mit 3poligen Stiftleisten (GND, VCC, Signal) für 16 IOs. Jeweils 8 davon können über Jumper mit der Batteriespannung bzw. mit 5V verbunden werden. Wegen der Servos wurde die Batteriespannung auf 6V mit 5xAA Zellen festgelegt. Das IOIO Board ist zwar ein 3V Board, aber viele IOs sind 5V tolerant ausgelegt. Lediglich bei den Analog Eingängen muss man aufpassen, die funktionieren nur bis max. 3.3V.

Bis zu 16 analoge Eingänge können am IOIO Board angeschlossen werden. Davon sind derzeit 10 belegt, 6 für die Liniensensoren und 4 für den Compound Eye Sensor. Das Compound Eye ist eine vereinfachte Art eines Insekten Facettenauges. 4×2 Fototransistoren erlauben eine Richtungserkennung für Objekte und Hindernisse. Auf einem Pan/Tilt Einheit montiert kann der Roboter damit Objekte verfolgen oder die Lage von Hindernisse erkennen. Auf dem Infratot Foto ist zu erkennen, dass die schwarzen Fototransistoren im Infrarot Bereich durchsichtig sind.

Software

Die Software basiert auf den Beispielen zur IOIO-Library. Auch ohne grosse Ahnung von Java gelang es mir damit recht einfach eigene Android Apps zu schreiben. Das Sparkfun IOIO Tutorial zeigt alles notwendige um eigene Apps zu entwickeln. Im IOIO Wiki werden alle wichitigen Funktionen der IOIO-Library erläutert. Ebenso wichtige Tips über den Anschluss der Hardware. Die Quellecodes zu den verschiedenen Apps befinden sich auf meiner Google Code Seite.

Bei der Programmierung war es mir wichtig, dass der Roboter autonomes Verhalten zeigt. Der Bildschirm des Android Phones ermöglicht zudem eine präzise Echtzeit Anzeige der Sensoren und Aktoren und eine einfache manuelle Steuerung der Aktoren.

Videos

Das erste Video zeigt den IOI-SHR beim Ausweichen von Hindernissen (mehr oder weniger)

Das zweite Video zeigt den IOIO-SHR beim Linienfolgen

Im dritten Video zeigt der IOIO-SHR beim Verfolgen von Gegenständen.

Weblinks

Android Open Accessory DIY Demo Kit

admin — Mon, 16 May 2011 20:25:50 +0000

Auf der Google I/O 2011 Konferenz wurde das neue Android Open Accessory Development Kit (ADK) vorgestellt. Da die vorgestellten Entwickler Boards zu teuer bzw. nicht verfügbar sind, möchte ich hier zeigen wie man sich sein eigenes ADK Demo Board mit einem normalen Arduino Uno Board baut.

Das ADK dient dazu, intelligentes Zubehör an sein Android Handy anzuschliessen. Das kann z.B. eine Ladestation sein, die das Handy auflädt und zudem beim Anschliessen ein besonderes Programm auf dem Handy startet.
Damit das ganze funktioniert tauschen App und Zubehör eine eindeutige Kennung aus damit die richtige App zum entsprechenden Zubehör geöffnet wird. Die Kommunikation läuft über USB ab, wobei das Handy als USB client läuft und das Zubehörteil als USB host.
Das ADK wird nur von der neuesten Android Firmware unterstützt, dies ist die v2..3.4 für Handys und die v3.1 für Tabletts. Deshalb läuft das ganze auch nur auf wenigen Android Handys wie das Nexus One und das Nexus S.

Ich zähle zu den glücklichen Nexus One Besitzern, allerdings mit einer Vodafone Firmware der Version v2.1. So beschloss ich kurzerhand das Handy zu rooten um von der Vodafone Firmware wegzukommen zu einer aktuellen Google Firmware. Das ging recht problemlos und innerhalb einer Stunde war die aktuelle Firmware auf meinem N1. Die Vorgehensweise zum Updaten kann man unter Android-Hilfe.de nachlesen.

Die ADK Seite beschreibt, was alles benötigt wird um mit dem Accessory mode zu beginnen. Aus dem ADK package wurde die Android DemoKit App ohne Änderungen übernommen. Anstelle des DemoKits wird ein selbstgebasteltes DemoKit verwendet, bestehend aus einem Arduino Uno, einem, Sparkfun USB Host shield und ein selbstgebautes IO shield.

Achtung: Das Sparkfun Host shieldarbeitet nicht mit einem Ardunio Mega oder Mega2560 wegen der verschiedenen SPI pins. Man kann aber das USB host shield v2.0 von Circuits@home für alle Arduino boards verwenden.Das Board ist allerdings etwas teuerer (40$) als das Sparkfun Shield (25$).

Die Arduino Firmware wurde auf den Arduino Uno bzw. Mega durch Romfont alias Inopia vorgenommen, dem Entwickler der MicroBridge (Android zu Arduino Bridge via ADB). Weil Romfont kein Handy mit v2.3.4 zur Verfügung hatte, bat er auf seinem Blog um Unterstützung um die Firmware zu testen. Die Firmware funktionierte bei mir nach einigen kleineren Modifikationen.

Stapelbare Headers has been used on the USB Host shield, so the IO shield can be attached above. At twurden verwendet um das USB Host shield und das IO Shield auf dem Arduino zu stapeln. Im Moment steckt daran ein micro Servo, eine RGB LED, eine rote LED (anstelle eines Relais) und a Sharp GP2D12 Distanzsensor. Zudem wird noch eine externe Stromquelle benötigt.

Videos

Das Video zeigt einen ersten Test des DIY DemoKit. Alles funktioniert ganz prima. Nach dem Einschalten des DemoKits geht das Handy in den Lade Modus. Schaltet man die Tastensperre aus, kommt die Abfrage ob man die App für das erkannte Zubehör starten will (das kann man auch durch Setzen des Hakens automatisieren). Dann startet die App. Zwischen den beiden Fenstern (Input und Output) kann man wechseln 7und sich die Werte der Eingänge anschauen oder die Ausgänge bedienen.

Weblinks

Android App Inventor

admin — Sun, 27 Mar 2011 20:50:28 +0000

Bei der Entwicklung von MASHR gefiel mir die Idee, den Roboter über das Android Handy fernsteuern zu können. Die Cellbots Applikation ist echt genial. Leider ist es mit meinen Java Programmier Künsten nicht weit her um so ein Programm selbst zu schreiben. Allerdings geht es auch ohne Java und großen Programmierkentnissen, dank Googles App Inventor.

Installation

Die Installation von App Inventor ist denkbar einfach. Man braucht nur einen Google Account und eine aktuelle Java 6 Version. Die Installations Anleitung zeigt die notwendigen Schritte für Windows, MacOS und Linux.

Einleitung

Entwickelt wird unter App Inventor direkt im Browser. Die Programme werden auch nicht lokal abgelegt sondern landen direkt in der Google cloud.

Zunächst entwirft man die Oberfläche der Anwendung. Alles grafisch per Drag and drop. Wer mit Visual Studio oder anderen grafischen Programmier Tools arbeitert, wird sich schnell damit zurecht finden.

Die eigentliche Programmierung findet dann im Blocks Editor statt. Programmiert wird auch hier grafisch mit einer Art von Code Puzzle Bausteinen. Man zieht einfach die gewünschte Funktionen oder Variable auf den Bildschirm und editert deren Eigenschaftemn. Ein Main Progamm sucht man vergeblich. Alles ist Event gesteuert, z.B. löst der Druck einer Taste ein Buttonx.Click Event aus.

Es empfiehlt sich zumindest die Basis Tutorials durchzuarbeiten, bevor man sich an eigene Programme wagt.

Cellbot light

Das erste selbgeschriebene App Inventor Programm ist eine Cellbot Light Version. Es wird die bestehende Schnittstelle des Cellbot Codes verwendet um den Roboter über die Bluetooth Schnittstelle steuern. Der Arduino Code bleibt unverändert. Allerdings mußte ich nicht bei 0 anfangen. Eine bestehendes Beispiel, das Bluetooth Client Connect Example von ShivalWolf diente als Vorlage. App Inventor unterstützt nur das Bluetooth SPP Profil, was hier vollkommen ausreicht.

Programm Aufbau

So sieht das Frontend Design im App Inventor aus. Connect Button zum Erstellen einer Bluetooth Verbindung. Ein steuerkreuz dient zur Roboter Steuerung. Die vewendeten Symbole stammen aus der freien Open Icon Library

Der Initialisierungs Code überprüft, ob Bluetooth eingeschaltet ist und holt sich die letzten Verbindungs Infos aus einer Datenbank.

Die Liste der verfügbaren Bluetooth Devices. Das ausgewählte Device wird in der Datenbank gespeichert.

Der Code für den Connect Buttton. Hier wird versucht, eine Verbindung zum ausgewählten Bluetooth Device aufzunehmen. Besteht bereits eine Bluetooth Verbindung, kann diese durch den Button wieder geschlossen werden.

Die Control Buttons zur Roboter Steuerung senden den entsprechenden Befehl per Bluetooth zum Roboter. Das Protokoll ist recht simpel:

‘f’ forward läßt den Roboter für 1s vorwärts fahren
‘b’ backward. Rückwärts fahren
‘l’ left. Links drehen
‘r’ right. Rechts drehen
‘s’ stop. Stoppt den Roboter

Jeder Befehl wird durch einen Zeilenvorschub ‘\n’ abgesschlossen.

Fehlermeldungs Ausgabe. Eventuell auftretende Fehler vom Bluetooth Interface werden hier abgefragt und auf dem User Screen ausgegeben.

Download

Das Programm steht zum Download auf meiner Google Code Page bereit. Zum Import einfach das Zip-File herunterladen und im App Inventor laden.

Wie geht es weiter

Das Senden über Bluetooth ist recht einfach. Als nächstes steht der Bluetooth Empfang und die Darstellung der Sensor Daten an. Da es kein Event zum Bluettoth Empfang gibt, muß hier ein TImer verwendet werden, der zyklisch die Bluetooth Daten einliest.

Weblinks

Twitter und QR Codes

admin — Fri, 02 Jul 2010 12:48:12 +0000

Es gibt ein paar Erneuerungen im Blog. Alle neuen Artikel werden nun auch auf Twitter veröffentlicht und QR Codes zu den Artikeln erleichtern das Auffinden von Artikel mit Smartphones.

QR Codes

Jeder Artikel erhält automatisch einen QR Code. Damit erhält man einen direkten Link zum entsprechenden Artikel. Das ist nützlich, wenn man z.B. einen Artikel unterwegs von einem Smartphone lesen möchte. Man kann Einfach den QR Code mit einem QR Code Reader App einscannen und den Link speichern.

Android

Bei Android werden diese QR Codes sehr vielfältig verwendet. Zum einen als Download Links zum Automatischen Installieren von Apps aus dem Android market. Als allgemeine URL’s, auch Kontakte lassen sich darüber generieren und mit ein paar Klicks Scannen und ins Adressbuch übernehmen. Selbst kleine Texte (bis 4096 Zeichen) oder Scripts (z.B. für Python) kann man in einem QR Code verstecken, ASE (Android Scripting Environment) verwendet diese Methode. Man kann sich solche QR Codes einfach online erstellen lassen, z.B. bei ZXing (zebra crossing). Einfach die gewünschte Inhaltsform (contact, text, URL, …) auswählen und das Formular ausfüllen.

Robotik

Für die Robotik fallen mir auch ein paar Verwendungszwecke für QR Codes ein. Mein nächstes Projekt wird ein Cellbot clone werden. QR Codes könnte man z.B. dazu verwenden:

dem Roboter Anweisungen geben, z.B. ‘Folge der Linie’, ‘Drehe 90° nach rechts’, ’100cm vorwärts’, etc.
kleine Skripte laden und ausführen lassen
Dem Roboter Hinweise geben, wie man eine Aufgabe lösen kann, z.B um den Weg aus einem Labyrinth zu finden
Positionsangaben, in welchem Raum er sich befindet

Twitter

Neue Artikel aus dem RobotFreak Blog und Roboter News findet man ab jetzt auch auf Twitter.

Robotik

Evtl. gibt es später vielleicht auch mal einen twitternden Roboter, mal sehen.
Klingt zwar erst mal nicht so spannend, was soll ein Roboter schon groß twittern. Das seine Akkus bald leer sind, hmmm. Interessanter wäre es vielleicht einen Schwarm von Roboter über Twitter zu steuern, bzw. die Roboter steuern sich selbst.

Ist aber vielleicht auch keine so gute Idee, sonst übernehmen die Maschinen doch noch eines Tages die Welt.