varikabos Entstehung

Beim ersten Versuch eine abgespeckte Version des hochwertigen tinobo Lötbausatzes zu entwerfen entstanden Insektenroboter, die aus winzigen Motoren, einer Knopfbatterie, einem Operationsverstärker-Baustein und 2 bis 4 Fototransistoren  zusammengesetzt waren.

Die Motoren wurden dabei schräg zum Boden geneigt, sodass sie direkt auf der Motorwelle dahin schlitterten. Die Sensoren waren als über den Boden gleitende Beine ausgeführt. Damit konnten sie Strukturen am Boden und in naher Umgebung erkennen.

Aufgrund des direkten Bodenkontakts der Sensoren und der hohen Drehzahl der Kleinstmotoren, reagierten die blitzschnellen künstlichen Insekten jedoch zu spät und zu träge auf Hindernisse und waren somit nicht zufriedenstellend steuerbar. Abgesehen davon musste der Untergrund absolut glatt sein und es konnte keine ausreichende Haftung mit den Motorwellen erreicht werden. Dieses Konzept war also  nicht sehr praxistauglich.

2016 war dann die Idee eines einfachen Roboterbausatzes geboren, der in kurzer Zeit selbst aufzubauen ist und aus wenigen haushaltsüblichen Teilen besteht.  Die beiden Motoren wurden mit einem Stuhlwinkel im 90°  Winkel angeordnet und deren Wellen mit Schläuchen überzogen.  Davor wurde dann noch eine 9 V Batterie gepackt und das ganze mit Kabelbindern zusammengeschnürt.  Ein fünfter Kabelbinder diente schließlich noch als Gleitkufe  und fertig war das minimalistische Roboter-Fahrwerk.

Voraussetzung für eine gute Steuerbarkeit waren Motoren (ohne Getriebe) mit einer besonders langsamen Drehzahl, die zunächst zufällig in einem Versandkatalog gefunden wurden, deren  dauerhafte Beschaffung  sich  später jedoch als unerwartet schwieriger herausstellte.

Die simple Steuerung wurde direkt an die Motorkontakte gelötet und bestand lediglich aus 2 Transistoren und 2 Widerständen, weshalb wir den kleinen Bot T2-R2 getauft hatten.   

Zwei Lichtsensoren konnten mit Hilfe von Kabelschellen variabel an verschiedenen Positionen angebracht, vertauscht und ausgerichtet werden, was dem T2-R2 bereits ermöglichte Hindernissen auszuweichen und Linien, Gegenständen oder einem Licht zu folgen. 

Im Magazin   c't Hacks / Make 03/2016  ist noch ein ausführlicher Artikel über die Mini-Roboter nachzulesen.

Die Roboter-Workshops auf der Maker Faire Hannover waren dermaßen gut besucht, dass die Entwicklung in Richtung eines Bausatzes unmittelbar weiter ging.

Schnell war klar: Die flexible Anbringung der Sensoren brachte das  große Potential mit sich, die Sensoren unterschiedlich  nutzen zu können. Und mit einem dritten Sensor, könnte auch die Geschwindigkeit der Roboter variiert werden. Wie aber soll ein  dritter Sensoren angebracht werden, um ihn  ebenso in unterschiedliche Richtungen ausrichten zu können?

Nachdem das Biegen der Anschlussdrähte der Sensoren nur bedingt erfolgversprechend war,  wurden schließlich eine Lösung entwickelt, bei der Gummitüllen, die auf die LED-Augen gesteckt werden als Rotationsachse für die Sensoren dienen. Für den mittleren Sensor gab es aber nach wie vor keine entsprechende    Lösung.

Schließlich kam die zündende Idee, den zwischen den LEDs liegenden Vorwiderstand als Drehachse für den mittleren Sensor zu nutzen. Für die drehbare Befestigung der Sensoren wurden zunächst Kunststoffformen angefertigt. Somit waren alle drei Sensoren um 180° schwenkbar. Der linke und der rechte Sensor kann von den LEDs abgenommen und vertauscht werden. Damit wird festgelegt, ob der Roboter Licht oder Schatten folgen soll. Mit einem zusätzlichen Wechselschalter kann zudem die Zuordnung der Sensorsignale zu den  Motoren getauscht werden. In einem Fall wird bei weniger Licht am mittleren Sensor gebremst im anderen Fall beschleunigt.

Der zunächst minimalistische Ansatz die Elektronik direkt auf die Motoren zu löten war nun nicht mehr sinnvoll. Wir bauten erste Prototypen mit Lochrasterplatinen. 

Nach erfolgreichen Tests mit den Prototypen ging es sogleich an den Layoutentwurf einer Steuerplatine sowie drei kleiner runder Platinen für die Befestigung der schwenkbaren Sensoren. Davon liesen wir eine Kleinserie herstellen und in einem Schulprojekt von 30 Schülern testen, wofür bereits eine erste Bauanleitung konzipiert werden musste.

Das Projekt war ein voller Erfolg, woraufhin das Design nochmals einen Feinschliff erhielt und der nun fertige Bausatz mit dem lange gesuchten Markennamen varikabo getauft wurde. Aufgrund der speziellen Anforderung an die geringe Drehzahl und langen Achsen der Motoren, werden diese eigens für unsere Bausätze produziert.

Der wohl größte Aufwand kam dann noch mit der Gestaltung der endgültigen Anleitung auf uns zu, die detailliert und  mit zahlreichen CAD Darstellungen Schritt für Schritt zeigt, wie varikabo aufgebaut wird und wie die 12 Funktionen eingestellt werden können. Mitte 2017 wurde varikabo erstmals und mit großem Erfolg auf der MakerFaire Bodensee zum Kauf angeboten.