Besonderheiten:
Der Malroboter kann verschiedenartig programmiert werden: Malen auf Knopfdruck, zufälliges Malen oder auch Malen, je nach Tageszeit oder Raumtemperatur.
Gut zu wissen:
Du solltest schon mal mit dem Calliope gearbeitet haben, bevor du dieses Projekt startest.
Das lernst du kennen:
Du lernst Motoren mit dem Calliope zu steuern und wie man aus Pappe und Zahnstochern einen Roboterarm baut. Kurz, du lernst, wie man Roboter baut!
Schwierigkeitsgrad:
Aufsteiger
Dauer:
3 Stunden
Dieses Projekt nutzt den Microcomputer „Calliope“. Es lässt sich aber auch mit anderen Microcomputern umsetzen. Der Anschluss der Kabel an den Calliope ist leider nicht einfach. Für Kinder lohnt es sich, den Calliope mit sogenannten „Solderless Hammer Header“ auszustatten und Breadboard-Kabel statt gewöhnlichen Kabel zu nutzen. Weiterhin kann man alle Kabelverbindungen natürlich auch löten. Das hält viel besser, als die Kabel nur zu verzwirbeln und ist eine gute Übung.
Projektinitiator
Video Anleitung
Materialien und Werkzeug
Materialien
1. Dein Calliope Mini
2. Zwei Roboter-Getriebe-Motoren (3-6 Volt)
3. Zwei passende Reifen (diese sind im Set mit den Motoren erhältlich!)
4. Ein Batteriehalter und vier Mignon AA Zellen (6 Volt)
5. Ein Batterieclip für den Batteriehalter
6. Farbige Kabel
7. Karton (etwa 50cm x 50 cm)
8. Zahnstocher
9. Maulklemmen
10. Farbige Stifte (Feinliner)
11. Isolierband
12. Ein altes Buch (oder etwas ähnliches)
Tipp:
Etwas knifflig wird es, die Motorkabel an dem Calliope zu befestigen. Die beste Lösung ist, sogenannte „Solderless Hammer Header“ auf die Ösen zu stecken. Diese bekommst du im englischen Online-Shop Pimoroni und bald auch in deutschen Shops. Dann kannst du gewöhnliche Breadboard-Kabel für den Anschluss nutzen.
Werkzeuge
1. Ein Cutter Messer
2. Ein Lineal (als Hilfe zum Schneiden)
3. Eine gute Schere
4. Eine Abisolierzange (am besten eine „automatische“ Abisolierzange)
5. Eine Heißklebepistole
Den Roboterarm bauen
Bevor es losgeht, solltest du einen kleinen Test mit deinem Calliope machen, um sicher zu gehen, dass er funktioniert. Wie du den Calliope programmierst, erfährst du hier: http://calliope.cc/
Den Karton zurecht schneiden
Schneide 6 Kartonstreifen von etwa 30 cm Länger und 2 cm Breite.
Zwei Streifen teilst du dann in vier jeweils 15 cm lange Stücke. Von zweien schneidest du dann nochmals ca. 3cm ab.
Mit einer Schere schneidest du zwei Scheiben mit einem Durchmesser von 10 cm zurecht. Weiterhin benötigst du mindestens 12 Quadrate mit etwa 1,5 cm Seitenlänge und vier Stücke - wie im Bild zu sehen - für die Stifthalterung. Das dünnere Ende ist dafür da, damit die Maulklemme später daran geklemmt werden kann.
Die Teile zusammenkleben
Sammle nun alle vorbereiteten Karton-Teile zusammen, die Zahnstocher und die Heißklebepistole. Jetzt wird der Arm zusammengesetzt!
So wird geklebt: Achte bei den Streifen darauf, am Anfang und am Ende jeweils mindestens 1 cm nicht mit Kleber zu versehen. Da kommen später die Zahnstocher durch.
Klebe die beiden kurzen Streifen zusammen, die beiden 15 cm Streifen und jeweils zwei der vier 30 cm Streifen. Die vier Stücke mit dem dünneren Ende kommen alle aufeinander!
Wir haben also:
- Zwei lange Stücke
- Ein Stück mit 15 cm
- Ein Stück mit ca. 12 cm
- Außerdem eine Stifthalterung aus 4 Schichten
Die Gelenke bauen
Achtung, jetzt wird es etwas kniffliger. Wir stechen nun mit Zahnstochern durch die Papp-Teile, um Gelenke zu bauen. Das benötigt etwas Übung. Pass auf deine Finger auf und nutze ein Stück Rest-Pappe als Unterlage beim Durchstechen.
Ein Gelenk besteht immer aus einem kleinen Quadrat oben, den zu verbindenden Teilen in der Mitte, und darunter nochmal ein Quadrat. Die überstehenden Zahnstocher schneiden wir ab, lassen aber jeweils ein paar Millimeter des Zahnstochers überstehen.
Tipp: Mit einem Reisnagel oder einer Nadel kannst du die Löcher vorstechen, wenn die Zahnstocher nicht spitz genug sind!
Hier siehst du, wie der Roboterarm aussehen soll. Prüfe, ob du alles richtig gemacht hast bevor du weiterbastelst.
Tipp: Der Punkt, an dem die beiden langen Teile verbunden sind, sollte nicht genau in der Mitte sein. Besser ist es, wenn das Gelenk etwas versetzt ist. Die längere Stecke sollte dabei in Richtung der runden Scheiben zeigen!
Den Roboterarm fertigstellen
Auf jedes Zahnstocher-Ende kommt nun ein dicker Tropfen Heißkleber, so dass das kleine Quadrat festklebt. Das ist wichtig, damit die Zahnstocher nicht herausrutschen.
Vergiss nicht: Wenn du alle Zahnstocher auf der Oberseite verklebt hast, lass den Kleber auskühlen und verklebe noch alle Zahnstocher auf der Unterseite.
Die Stifthalterung klebst du an das Ende des Roboterarms.
Wichtig: Klebe die Stifthalterung auf die andere Seite von dem letzten Gelenk. Also nicht dort, wo das letzte Teilstück aufliegt.
Dein Roboterarm ist jetzt fertig. Probiere, ob sich alle Gelenke bewegen…. Dann geht’s weiter!
Den Antrieb bauen
Motoren vorbereiten
Stecke die Reifen auf die Getriebemotoren.
Bereite danach 4 Kabel vor: Zwei Gelbe und zwei Schwarze. Isoliere etwas von dem Mantel an beiden Enden ab, damit das Kabel frei liegt. Dazu nutzt du am besten eine automatische Abisolierzange, so wie wir.
Nun stecke die offenen Kabelenden durch die Öse am Motor. Dazu musst du eventuell die Litzen, also die kleinen Drähtchen des Kabels, zusammenzwirbeln. Anschließend knicke das Kabelende um, so dass das Kabel nicht mehr aus der Öse rutschen kann. Am besten hält das, wenn du das umgeknickte Kabelende noch um sich selbst wickelst.
Tipp: Am besten lötest du jetzt die Verbindung. Wie das geht, erfährst du unter http://tuduu.org/l/loeten
Jeder Motor wird durch ein farbiges und durch ein schwarzes Kabel verbunden. Wir haben die offenen Kabelenden neu isoliert, mit Isolierband.
Die Motoren anbringen
Nun kleben wir mit etwas Heißkleber die Antriebe fest. Beispielsweise auf einem alten Buch. Achte darauf, dass die Motorachse unten sich frei drehen kann und nicht verklebt.
Die Stifte vorbereiten
Die Stifte kleben wir jeweils an eine Maulklemme. Die Höhe der Maulklemme am Stift entspricht der Höhe, in der die Reifen über dem Boden festgeklebt sind.
Anschließend klemmst du einen Stift auf unsere Stifthalterung am Roboterarm.
Den Antrieb aufkleben
Mit Heißkleber kleben wir nun die beiden Scheiben des Roboterarms auf die Reifen. Wenn der Kleber erkaltet ist, kannst du per Hand an den beiden Scheiben drehen und prüfen, ob sich der Arm bewegt.
Wichtig: Achte darauf die Scheiben so aufzukleben, dass der eigentliche Roboterarm oben auf den Scheiben montiert ist. Sonst kann sich die Scheibe nicht frei drehen.
Den Microcomputer anschließen
Die Kabel anschließen
So werden die Motoren angeschlossen. Welches der beiden Motorkabel du in welche Öse steckst, ist nicht wichtig. Im Gegenteil, du kannst damit spielen, denn dadurch kehrst du die Drehrichtung um!
Wichtig ist, dass die Motoren eine extra Batterie (6V) benötigen. Schließe diese so an wie im Bild.
UPDATE: Diese Abbildung zeigt ein älteres Model des Calliope. Der neue Calliope hat in der oberen Steckleiste sechs Ösen. Bei dem neuen Calliope is ein weiterer "Batterie -" Anschluss rechts neben dem "Batterie +". Somit kannst du alle sechs Kabeln in der oberen Leiste unterbringen. Am besten siehst du dir hier das aktuelle Schaubild an.
Prinzipiell hast du jetzt drei Möglichkeiten:
- Die beste Möglichkeit ist, den Calliope mit weiblichen Pin-Steckplätzen auszustatten und Breadboard-Kabel zu nutzen. Die Steckplätze findet man unter dem Namen "female pin header", "weibliche Kopfleisten" oder "weibliche Stiftleisten".
- Du kannst die Kabel auch an den Calliope löten. Das ist aber nicht ganz einfach.
- Falls du das alles aber nicht hast, gibt es einen Trick, wie du es auch mit Zahnstochern lösen kannst. Achte bei dieser Lösung besonders auf die weiter unten angesprochene Kurzschlussgefahr.
Lösung mit Steckplätzen
So sieht die Lösung mit Breadboard-Kabel und Pin-Steckplätzen aus. Die Steckplätze sollten auch ohne Löten in dem Calliope klemmen. Wenn sie wackeln und herausfallen kannst du sie anlöten. Es gibt auch ganz spezielle "Solderless Pinheader" oder "Hammer Pinheader". Siehe die dazu den Tipp unten an.
Die Kabel haben wir wie folgt vorbereitet:
Teile jeweils ein Breadboard-Kabel, um zwei Stecker zu bekommen. Die offenen Enden werden abisoliert. Dann können wir sie mit den Batterie- und Motorkabeln fest verzwirbeln. Wenn sie gut halten, werden sie mit Isolierband umwickelt, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Diese „verzwirbelten“ Verbindungen kannst du auch löten, da du jederzeit die Stecker aus den Pins ziehen kannst.
Aktuell gibt es diese „Hammer Header“ nicht für den Calliope, deshalb musst du sie anpassen:
Du benötigst eine Reihe mit 5 Pins. Diese kannst du herstellen, wenn du beispielsweise mit einer Eisensäge eine 5er Doppelreihe absägst und mit einer Zange eine 5er Reihe herausziehst. Außerdem benötigst du mindestens einen Steckplatz für das Minuskabel der Batterie. Dafür kannst du aber gleich eine 13er Doppelreihe aufstecken.
UPDATE: Hast du einen der neueren Calliopes kannst du eine 6er Reihe Steckplätze für die obere Reihe anfertigen und kannst dort alle nötigen Kabeln anschließen!
Wenn du alles vorbereitet hast, musst du die Steckplätze nur fest aufdrücken.
Lösung ohne Steckplätze
Die Notlösung mit Zahnstocher: Dafür steckst du einfach das offene Kabelende erst in die Öse und steckst dann ein kurzes Stück Zahnstocher dazu. So hält das Kabel in der Öse.
Tipp: Wenn deine Kabel etwas dicker sind, kann es helfen die Zahnstocher Spitzen mit dem Messer noch etwas anzuspitzen. Mache die Zahnstocher schön kurz, dann fallen sie nicht so schnell heraus.
Achtung Kurzschlussgefahr!
Die Kabelenden, welche unten am Calliope herausgucken, müssen entfernt werden.
Denn wenn eines der Kabel eine anliegende andere Öse berührt, gibt es später einen Kurzschluss und du hast eventuell einen defekten Calliope Mini. Deshalb schneide die Kabelenden auf der Unterseite so kurz wie möglich ab. Ein Zahnstocher kann dabei helfen die kleinen Drähtchen zu „sortieren“.
Damit deine Zahnstocher besser halten, kannst du eine kleine „Wurst“ Heißkleber auf die fertige Konstruktion geben. Bitte so wie in dem Bild und nicht auf der anderen Seite, wo die Elektronik auf der Platine ist und das Wort „Prozessor“ aufgedruckt ist.
Programmierung
Batterie und Computer anschließen
Schließe nun die Batterie an. Anschließend schließt du das Board an deinen Computer an. Platziere den Malroboter schon mal auf einer freien Fläche und lege diese mit Papier aus.
Tipp: Du brauchst für den Betrieb des Malroboters zwei Stromquellen: Der Batteriehalter versorgt die Motoren mit Strom, aber der Calliope selbst benötigt auch Strom. Diesen Strom bekommt er entweder vom Computer, bei angeschlossenem USB Kabel, oder durch die mitgelieferte kleine Batteriehalterung. Mehr dazu erfährst du hier: http://calliope.cc/anleitungen/anleitung-1
Den Malroboter programmieren
Für die Programmierung, gehe auf http://pxt.calliope.cc/index.html und wähle deine Version des Calliope aus.
Hier siehst du unseren Beispielcode zum Testen des Malroboters. Die Knöpfe A und B des Calliope aktivieren jeweils einen Motor des Malroboters. Baue den Code genau so nach und lade die Datei herunter. Anschließend kopierst du den Code auf deinen Calliope. Wenn du Probleme mit diesem Schritt hast, findest du hier viele gute Anleitungen: https://calliope.cc/anleitungen
Tipps zur Programmierung
Die Motoren kann man mit einer Geschwindigkeit von 0 bis 100 Prozent laufen lassen. Bei den angeschlossenen 6 Volt ist ein Wert zwischen 55 und 70 ein guter erster Start. Ab 70 werden die Motoren so schnell, dass der Malroboter eventuell in seine Einzelteile zerfällt. Unter 50 ist die Kraft des Motors oft nicht ausreichend. Diese Werte ändern sich etwas mit einer leeren Batterie. Dann kann man die Werte höher wählen.
Der Malroboter funktioniert übrigens am besten, wenn sich die beiden Motoren unterschiedlich schnell drehen. Probiere es aus!
Übrigens: Den Malroboter kann man auf verschiedenste Arten programmieren und immer malt er anders. Schau in unsere Inspirations-Galerie, um mehr zu erfahren.
Der erste Test:
Platziere den Malroboter auf Papier und drücke Knopf A und Knopf B des Calliope. Es sollten sich beide Motoren drehen. Wenn nicht, trenne den Calliope vom Computer und frage Dr. Duuu um Rat.
Oft liegt es an der Programmierung, wenn etwas nicht geht. Prüfe also immer erst, ob du den Code richtig übernommen hast.
Es kann aber auch vorkommen, dass die Motoren den Roboterarm nicht bewegen können. Das kann folgende Gründe haben:
- Die Kabelverbindung ist lose. Prüfe, ob alle Kabel und eventuell die Zahnstocher noch fest an ihrem Platz sind.
- Die Batterie ist zu schwach. Dann erhöhe den Geschwindigkeitswert für die Motoren in der Programmierung von 59/61 auf 69/71 oder noch mehr.
- Die Scheiben auf den Reifen sind zu groß. Das ist der Fall, wenn du nicht mal per Hand die Scheiben drehen kannst. Stecke den Zahnstocher für das Gelenk nahe an dem Reifen durch die Scheibe und achte darauf, dass der Arm oben auf der Scheibe angebracht ist.
- Prüfe außerdem, ob sich der Roboterarm irgendwo selbst blockiert, oder ob etwas klemmt.
Der Malroboter in Aktion
Verändere den Code und schau was passiert
