Geleitwort Vorw ort Einleitung: Was dieses Buch leistet und was Sie erwartet 19

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1 Inhalt Geleitwort Vorw ort Einleitung: Was dieses Buch leistet und was Sie erwartet 19 TEIL I Bauen Sie Ihr eigenes ferngesteuertes Roboter-Auto mit dem Raspberry Pi! 2 Das etwas andere Kfz-Praktikum: Einführung in die elektronischen Komponenten Komponenten für ein ferngesteuertes Roboter-Auto Raspberry Pi: Der Single-Board-Computer Das Gehirn des Roboter-Autos: Warum der Raspberry Pi zum Einsatz ko m m t Der Raspberry Pi 3 Modell B und seine Familienmitglieder Das kleinste Familienmitglied: Der Raspberry Pi ZERO Das Raspberry-Pi-Kameramodul M otortreiber Getriebemotoren Step-Down-Converter Batteriehalter und Akkus Kabel Jumper-Kabel Zweiadriges Kupferkabel USB-Kabel Die richtige Mikro-SD-Karte Optional, aber unabhängiger trotz Kabel: Ein Netzteil Optional, aber gut für weite Strecken: Ein WLAN-USB-Modul... 38

2 3 Schrauber aufgepasst: Eine Übersicht der benötigten Werkzeuge Lötstation Löten Lötzubehör Optionales Zubehör: Die»Dritte Hand« Besseres Drehmoment? Der richtige Antrieb für das Roboter-Auto Grundlagen zum Elektromotor Gleichstrommotor Bürstenloser Gleichstrommotor Schrittmotoren Elektromotoren und das Drehmoment Gar nicht so banal: Räder Rad-Typen Radbefestigung Damit es mit dem Blick unter die Haube klappt: Das Chassis Ein Chassis aus Pappe Cardboard-Chassis: Modellzeichnung Einbau der Getriebemotoren und der Elektronik Ein Chassis aus LEGO -Bausteinen Aufbau der Getriebemotorhalterung Fahrgestell montieren Ein Chassis mithilfe eines Acrylglas-Bausatzes Benzin war gestern: Grundlagen der Elektrizitätslehre Elektrische Gesetze und Formeln Die Reihenschaltung Die Parallelschaltung Ohmsches Gesetz Elektrische Leistung... 77

3 6.2 Beispielrechnung zu den Grundlagen der Elektrizitätslehre Beispiel Reihenschaltung Beispiel Parallelschaltung Beispiel LED-Vorwiderstand Lange Leitung? Manchmal besser! Verkabelung der elektronischen Komponenten 8i 7.1 Stromversorgung der elektronische Komponenten Motortreiber und Raspberry Pi logisch verbinden Die Ausrichtung der 40-Pin-Stiftleiste des Raspberry P i Übersicht über die Verkabelung des Motortreiber an die GPIO-Pins Verkabelung der Getriebemotoren Getriebemotoren mit dem Motortreiber verbinden Das richtige Betriebssystem macht s! - Das Raspberiy-Pi-Betriebssystem installieren Das Betriebssystem auf Mikro-SD-Karte vorbereiten Schritt 1: Download der Image-Datei Schritt 2: Image installieren Raspberry Pi booten Das Dateisystem der Speicherkarte erw eitern Raspbian-Spracheinstellungen WLAN einrichten Nerds aufgepasst! Befehle und Programme im Terminal-Fenster ios 9.1 Das Terminal-Fenster Temporäre Administratorrechte Im Filesystem navigieren Den Texteditor»IMano«kennenlernen Zugriffsrechte ändern...110

4 9.6 Neustarten und Herunterfahren des Raspberry Pi 9.7 Die IP-Adresse des Raspberry Pi anzeigen Dateiverknüpfung setzen Die Programmausgabe in eine.log-datei um leiten Nur so kommt das Ding ans Laufen: Software-Installation und Konfiguration ns 10.1 Das Betriebssystem und die Raspberry-Pi-Firmware aktualisieren Den Midnight Commander installieren TightVNC Server und Viewer installieren PuTTY installieren Notepad*-»- installieren Samba Server installieren Python installieren Subversion-Client installieren Video-Streaming-Server installieren Einfacher geht s nicht: Programmieren mit Scratch Die Scratch-Grundlagen Ein Scratch-Programmbeispiel für Ihr Roboter-Auto Steuerungsprogramm für das Roboter-Auto in Scratch Fahren ohne Schlangenlinien: Programmieren mit Python Kurze Einführung in Python Das Steuerungsprogramm in Python Die Roboter-Auto-Steuerung starten

5 13 Geisterfahrer aufgepasst! Wir sorgen für Durchblick Das Google-Auto hat s - und unseres auch: Die Raspberry-Pi-Kamera installieren Kameramodul aktivieren Bilderaufnehmen Videos aufnehmen Mehr als eine bloße DashCam: Live-Video-Stream Kernelmodul laden mjpg-streamer konfigurieren Die Video-Auflösung in mjpg-streamer anpassen Kommuniziere, kommuniziere: Webinterface-Steuerung über WLAN Das WeblOPi-Framework installieren Erste Modifikation für Raspberry Pi 2 oder 3 Modell B Zweite Modifikation für Raspberry Pi 2 oder 3 Modell B Die Webinterface-Steuerung programmieren Das Webinterface starten Sta rt-automat! k: Den Autosta rt der Progra m me konfigurieren Ein Start-Skript für den mjpg-streamer anlegen Den mjpg-streamer-dienst einrichten Den Service manuell starten Den RobotControlWeb-Dienst einrichten Das WebControlStart.sh-Skript erstellen Den Cron-Daemon anpassen Was Sie im ersten Teil des Buches erreicht haben 185

6 TEIL II Hände weg vom Steuer: Lassen Sie Ihr Roboter-Auto autonom fahren 17 Pfadfinder elektronisch: M it diesen Komponenten fahren Sie autonom Komponenten für das autonome Fahren Raspberry Pi Sense H A T Gyroskop Magnetometer Beschleunigungssensor Temperatursensor Luftdrucksensor Luftfeuchtesensor LED-Matrix Joystick Einführung in den!2c-datenbus Der I2C-Bus des Raspberry P i !2C-bidirektionaler Pegelwandler Aufbau des l2c-erweiterungsboard Ultraschallsensoren Der Ultraschallsensor SRF GPS-Empfänger Achtung, Kabelsalat: Anbau und Verkabelung der elektronischen Komponenten Befestigung der elektronischen Komponenten am Roboter-Auto Ultraschallsensoren am Chassis befestigen Erweiterung für das Roboter-Auto-Chassis Raspberry Pi, Kamera und Sense HAT befestigen Das l2c-erweiterungsboard befestigen Den GPS-Empfänger befestigen Die elektronischen Komponenten im Roboter-Auto verkabeln Die Ultraschallsensoren an das l2c-erweiterungsboard anschließen

7 Den Step-Down-Converter an das l2c-erweiterungsboard anschließen Den Raspberry Pi m it dem l2c-erweiterungsboard verbinden Das Sense HAT m it dem l2c-erweiterungsboard und dem Raspberry Pi verbinden Den GPS-Empfänger mit dem Raspberry Pi verbinden Upgrade für Ihr Roboter-Auto: Neue Software für das autonome Fahren l2c-bus-software installieren Fehlersuche am I2C-Bu s Octave installieren GPS-Software installieren und testen Funktionstest des GPS-Empfängers Gpsd-Dienst starten Auslesen, verstehen und programmieren: Bringen Sie die Sensoren und Aktoren zum Laufen Raspberry Pi Sense HAT auswerten und programmieren Das Python-Programm für das Gyroskop Das Python-Programm für das Magnetometer Das Python-Programm für die LED-Matrix Python-Programm zur Verarbeitung der GPS-Koordinaten Python-Programme für den SRF08-Ultraschallsensor Die l2c-adresse des SRF08-Ultraschallsensors ändern Grundlagen zum SRF08-Ultraschallsensor Programm zur Entfernungsmessung mit dem SRF08-Ultraschallsensor Auf die Überholspur: Einführung in die parallele Programmierung mit Python Grundlagen der parallelen Programmierung mit Python Ein Beispielprogramm mit zwei Threads Ein Beispielprogramm mit zwei Threads und einem Lock...271

8 21.2 Drehen mit dem Gyroskop Orientieren mit dem Kompass Annährung zwischen zwei Hindernissen Machen Sie es sich einfach auf der Rückbank bequem: Programme für autonomes Fahren Hindernissen autonom ausweichen GPS-Wegpunkte abfahren Berechnung der Entfernung zwischen zwei GPS-Koordinaten und dem Kurswinkel Autonom eine GPS-Koordinate anfahren Immer noch nicht genug? Weitere Ideen für Ihr Roboter-Auto 331 Index...333