CAD Entwicklung
autonomer Roboter

RobiCar & Lift – wenn aus einer Idee ein Lebenswerk wird

Manche Projekte entstehen, weil man ein konkretes Problem lösen muss. Andere beginnen mit einer verrückten Idee und entwickeln sich Schritt für Schritt weiter.

RobiCar und der Lift gehören für mich zur zweiten Kategorie.

Was einmal als Idee für einen kleinen selbstfahrenden Transportroboter begann, ist über die Zeit zu einem kompletten System aus Mechanik, Elektronik, Sensorik, Software, Navigation, Steuerung und Logistik geworden.

Und genau das macht dieses Projekt für mich besonders: Es ist nicht einfach ein Roboter und auch nicht einfach ein Lift. Es ist ein System, bei dem sehr viele Dinge zusammenspielen müssen.

RobiCar muss wissen, wo es sich befindet. Es muss präzise fahren, beschleunigen, abbremsen und seine Position korrigieren können. Es muss Lasten aufnehmen und transportieren. Gleichzeitig muss der Lift wissen, wo sich RobiCar befindet, die Kabine passend positionieren und den Roboter zusammen mit seiner Ladung zwischen verschiedenen Ebenen transportieren.

Schon früh entstand deshalb nicht nur die reale Maschine, sondern auch die Idee, das gesamte System virtuell abzubilden.

Haus, Lift, Liftkabine, RobiCar, Euroboxen, Fahrbereiche und Positionen wurden als 3D-Modelle aufgebaut. In der Simulation fährt RobiCar in den Lift, die Kabine bewegt sich und RobiCar sowie die transportierten Euroboxen bewegen sich synchron mit ihr.

Damit entstand bereits eine Art digitaler Zwilling, lange bevor das eigentliche Projekt fertig war.

Ein Roboter muss wissen, wo er ist

Eine der grossen Fragen war von Anfang an die Navigation.

RobiCar sollte sich nicht einfach nur entlang einer Linie bewegen. Ziel war ein Fahrzeug, das seine Umgebung kennt und seine Position innerhalb eines Raumes bestimmen kann.

Dazu beschäftigte ich mich unter anderem mit Kameras, AprilTags und festen Referenzpunkten an den Wänden. Aus den erkannten Markierungen kann RobiCar seine Position und Orientierung im Raum bestimmen.

Später kamen die Grundlagen der eigentlichen Fahrregelung dazu.

Encoder an den Antrieben messen die Bewegung der Räder. Ein ESP32 verarbeitet die Werte. Geschwindigkeitsregelung, Positionskorrektur, Feed-Forward, PID-Regelung, Startverhalten, Bremsen und Kurvenfahrt wurden Schritt für Schritt entwickelt und getestet.

Viele dieser Funktionen sehen am Ende im Programm unspektakulär aus.

Der Weg zu einer Bewegung, die sich einfach richtig anfühlt, besteht aber aus unzähligen kleinen Versuchen, Messungen und Verbesserungen.

Mechanik, Elektronik und Software gehören zusammen

Genau hier liegt für mich der Reiz von RobiCar.

Ich betrachte Mechanik, Elektronik und Software nicht als getrennte Welten.

Wenn ein Fahrzeug nicht sauber fährt, kann die Ursache im Programm liegen. Sie kann aber genauso gut von der Mechanik, einem Rad, einem Encoder, dem Schwerpunkt, der Regelung oder schlicht von einer falschen Annahme kommen.

Beim Lift ist es genauso.

Ein mechanisch perfekter Lift funktioniert nicht, wenn RobiCar nicht weiss, wann es einfahren darf. Eine perfekte Software hilft nichts, wenn die Mechanik die notwendige Wiederholgenauigkeit nicht erreicht.

Am Ende muss alles zusammen funktionieren.

Und vermutlich ist genau das der Grund, weshalb mich dieses Projekt seit so langer Zeit nicht mehr loslässt.

Gebaut wird nicht nach einem fertigen Plan

RobiCar und der Lift entstanden nicht am Reissbrett mit einem vollständig ausgearbeiteten Pflichtenheft.

Das Projekt wächst.

Eine Idee wird gebaut.
Dann wird getestet.
Dabei entsteht die nächste Idee.
Manchmal funktioniert etwas sofort. Sehr oft auch nicht.

Dann wird gemessen, geändert, neu programmiert, umgebaut und wieder getestet.

Über die Zeit sind dabei unzählige kleine Lösungen entstanden – von der Positionsberechnung über die Fahrregelung bis zur Kommunikation zwischen RobiCar, Lift und übergeordneter Steuerung.

Heute würde ich deshalb RobiCar und den Lift nicht mehr einfach als eines meiner Projekte bezeichnen.

Es ist mein technisches Lebenswerk.

Und auf den folgenden Seiten möchte ich zeigen, wie dieses System entstanden ist – inklusive der Ideen, Umwege, Fehlversuche und Lösungen, aus denen RobiCar und der Lift Schritt für Schritt gewachsen sind.