Lego Mindstorms Robot Inventor/Spike Prime (51515/45678) Adapterplatine für den Ultraschallsensor

Gastbeitrag von brickobotik:

Der SPIKETM Prime von LEGO Education ist inzwischen seit über einem Jahr auf dem Markt. Wir haben ihn euch in unserem großen Test ausführlich vorgestellt. Inzwischen ist auch der Inventor 51515 also die Home-Variante des SPIKETM Prime erhältlich. Bei beiden ist die Software nun auf einem adäquaten Level angekommen. Inzwischen haben wir auch unser E-Book zur SPIKETM Prime Classroom-Software veröffentlicht, das für alle, die noch Fragen zur Programmierung der Roboters haben, definitiv einen Blick wert ist.

Für uns bei brickobotik geht die Arbeit mit dem SPIKETM Prime aber trotzdem weiter. Zum einen natürlich in unseren Workshops und Fortbildungen, die wir zu diesem Roboter durchführen. Aber auch die Elektrotechnik des SPIKETM beschäftigt uns. Deshalb geben wir euch in diesem Artikel einen kleinen Einblick in unsere „brickobotik-Bastelstube“ und stellen ein Projekt vor, an dem wir gerade arbeiten.


Viele von euch ist sicher aufgefallen, dass der Ultraschallsensor von SPIKETM Prime und Mindstorms Inventor im Gegensatz zu den anderen Sensoren auf seiner Rückseite zwei Torx-Schrauben zeigt. Wenn man diese herausschraubt, kann man die weiße Sensoreinheit des Ultraschallsensors entfernen und hält dann nur die schwarze Schale in der Hand. Darin kommt das Kabel des LEGO Powered-Up-Steckers an und wird auf eine Buchsenleiste verteilt.

Diese Buchsenleiste (es handelt sich um einen 8-Pin Female Header) ist mit einem Rastermaß von 1,27 mm sehr klein und es kann deshalb ziemlich fummelig werden, sie mit herkömmlichen Arduino-Kabeln zu nutzen. Darum haben wir eine passende Adapterplatine entwickelt, welche die kleine Buchsenleiste auf das typische Rastermaß von 2,54 mm übersetzt, wie man es vom Arduino, Steckbrettern, Lochrasterplatinen, etc. kennt.

Technische Details zur Platine

Die Power-Funotions-2.O-Verbindung führt sechs Kontakte:

1X 3,3 V Spannungsversorgung
1X GND
2 digitale Ein-/Ausgänge (GPIO), welche auch für UART (115200 Baud, 8N1) verwendet werden können.
Achtung! Die GPlOs liefern nicht genug Strom, um LEDs direkt zu betreiben! Es wird eine Transistorschaltung benötigt, um eine LED aus der 3,3 V Spannungsversorgung zu speisen.

2x PWM für Motoren

Achtung! Die Spannung dieser Signale kommt direkt vom Akku des SPIKETM Prime! Diese liegt nach unseren Messungen zwischen 8,4 V und 6,3 V.

Für die GPlO-Kontakte ist auf der Platine je ein Widerstand vorgesehen, welcher einen minimalen Schutz gegen falsche GPlO-Konfigurationen darstellt. Sie können aber auch einfach überbrückt werden.

Nach links und rechts sind die gleichen Kontakte noch einmal ausgeführt. So sind auf der einen Seite der Platine die GPlO-Kontakte mit Spannungsversorgung ausgeführt und auf der anderen Seite die PWM-Kontakte mit Spannungsversorgung – und zwar sowohl im Rastermaß 2,54 mm als auch im Rastermaß 2,00 mm für das Grove-Stecksystem. Für die Kontakte links und rechts ist die Spannungsversorgung von 3,3 V durch eine offene Lötbrücke unterbrochen, damit zum Beispiel bei Verwendung eines Calliope mini die unabhängigen Spannungsversorgungen beider Geräte nicht zerstörerisch konkurrieren. Die offene Lötbrücke kann bei Bedarf mit etwas Lötzinn geschlossen werden.

Neue Möglichkeiten durch die Platine

Mit der Platine ist es deutlich einfacher, weitere Sensoren oder Motoren anzuschließen und mit dem SPIKETM Prime zu nutzen. Auch eine Verbindung zu Mikrocontrollern wie dem Calliope mini ist möglich. Aber es gibt eine wichtige Einschränkung: Solche Projekte sind eher für fortgeschrittene Nutzer*innen geeignet. Sowohl die Verdrahtung als auch das Programmieren erfordern Erfahrung mit der Elektronik und den entsprechenden Sensorprotokollen.

Technische Details zur Ansteuerung

Das direkte Ansteuern der Kontakte funktioniert über die SPIKETM-Prime-App, allerdings nur in Python-Projekten und auf eigene Faust. Es gibt kein von LEGO gestelltes „UltrasonicBreakout“ Python-Modul o.ä. Beschreibungen und Anleitungen zur den entsprechenden Micropython-Klassen und -Methoden kursieren jedoch im Internet. Wer Erfahrung mit anderen Micropython-Geräten, speziell der Bedienung der Micropython-REPL, mitbringt, kann hier schnell Fuß fassen.

Bestellt eure eigene Adapterplatine!

Wir werden bei brickobotik mit der Platine weiterarbeiten, um die Verbindung mit verschiedenen Sensoren zu testen. Allen Bastler*innen, die jetzt Lust bekommen haben, ebenfalls mit Verbindungen zum SPIKETM Prime zu experimentieren, möchten wir die Möglichkeit geben, unsere Adapterplatine dafür zu nutzen. Wenn ihr also Interesse an der beschriebenen Platine habt und sie über uns erwerben wollte, dann schreibt uns eine E-Mail an [email protected]. Wir sammeln die Anfragen und wenn genügend Interessent*innen zusammenkommen, geben wir euch per Mail Bescheid, sobald die Platine vorbestellbar ist. Du willst nicht selbst basteln, bist aber interessiert an einem bestimmten Sensor, den man mit dem SPIKETM Prime verbinden könnte? Dann besuch uns auf www.brickobotik.de und lass uns einen Kommentar oder eine Nachricht mit deinen Wünschen da. Wir werden versuchen, sie für kommende Projekte zu berücksichtigen

Robotik zum Anfassen: Universal Robots begrüßt MCI | Die Unternehmerische Hochschule® als autorisiertes Trainingszentrum

Innsbruck / München, 25. August 2021 – Praxisnahe Robotik-Schulungen für Österreich: Seit Mai 2021 ist das Innsbrucker Zentrum für Produktion, Robotik & Automatisierung ein autorisiertes Trainingszentrum von Universal Robots (UR). Das Zentrum ist eine gemeinsame Initiative der Unternehmerischen Hochschule® und der Industriellenvereinigung (IV) Tirol. Der Cobot-Marktführer aus dem dänischen Odense möchte mit dem Trainingsangebot vor Ort den Zugang zur Automatisierung für KMUs in Österreich noch einfacher gestalten. Voraussetzungen für die Autorisierung waren neben der geeigneten Schulungshardware auch zertifizierte, fachlich und didaktisch erfahrene Trainer.

„Unsere Schulungen ermöglichen allen Teilnehmern fundiertes Robotik-Wissen. Von den Basics der Programmierung in den Core Schulungen bis hin zur Umsetzung einer komplexen Cobot-Anwendung: In allen Trainings setzen wir auf praxisnahe Wissensvermittlung und höchste Qualität“, erklärt Benjamin Massow, Leiter des Zentrums für Produktion, Robotik & Automatisierung.

Trainingszentrum in Tirol: Internationale Qualität, regionaler Support
„Wir freuen uns sehr, dass Unternehmen in Österreich jetzt dank unserer Kooperation ein hochqualifizierter lokaler Ansprechpartner für Robotik-Schulungen zur Seite steht“, sagt Andrea Alboni, General Manager Western Europe bei Universal Robots. „Um an einer Schulung von UR teilzunehmen, müssen sie ihre qualifizierten Fachkräfte nicht bis nach Wien oder ins Ausland schicken. So sind diese im Notfall schnell zurück in der Firma und können sich dennoch ein fundiertes Robotik-Wissen aufbauen.“

„Bei null starten“: Neue Kurse im Herbst und Winter
Interessierte können sich demnächst ein eigenes Urteil bilden und dafür an einem der zahlreichen Workshops teilnehmen. So bietet das Trainingszentrum im Herbst und Winter 2021 neue UR-Kurse an. Auf dem Programm stehen dann unter anderem Core Schulungen sowie Unboxing Workshops, bei denen die Robotersysteme ausgepackt, getestet und programmiert werden. Benjamin Massow weiß, was die Teilnehmer hierbei erwartet: „Anwender/innen gehen in diesen Kurs ohne die geringsten Vorkenntnisse, und einen halben Tag später haben sie erste Ideen für die eigene Cobot-Anwendung.“


MCI und Universal Robots – Partnerschaft für Industrie 4.0
Universal Robots und das Zentrum für Robotik, Produktion & Automatisierung am MCI in Innsbruck kooperieren bereits seit 2020. Ziel ist es, Unternehmen bei der Implementierung neuer Technologien zu unterstützen. Unternehmen und Studierenden soll aufgezeigt werden, welche Möglichkeiten innovative Technologien und methodische Vorgehensweisen innerhalb der smarten Produktion bieten. Die Partner setzen dieses Vorhaben gemeinsam mit Schmachtl, einem österreichischen Distributor von Universal Robots, um, und halten dafür auf dem Campus des MCI Veranstaltungen, Workshops und Seminare ab. Darüber hinaus sind gemeinsame Forschungsprojekte geplant, in denen die Unternehmen kollaborierende Roboter von UR nutzen können.

Kurzinterview mit Carsten Busch von DENSO

Sebastian Trella von Robots-Blog konnte ein kurzes Interview mit Carsten Busch von DENSO führen. Im Interview erfahrt ihr mehr über den DENSO COBOTTA.

Robots-Blog: Wer bist du und was ist deine Aufgabe bei DENSO?

Carsten: Mein Name ist Carsten Busch und ich bin der Product & Business Development Manager für Cobots (kollaborative Roboter)

Robots-Blog: Was macht DENSO?

Carsten: DENSO ist zum einen der weltweit zweitgrößte Automobilzulieferer (Tier1). Neben weiteren Geschäftsbereichen, wie Wärmepumpen, zentralen Klimaanlagen etc. ist DENSO auch Entwickler und Hersteller von Industrierobotern – und hierin marktführend in dem Bereich der kompakten Roboter.

Robots-Blog: Hast du viel mit Robotern zu tun im Beruf/im Alltag?

Carsten: Als Product & Business Development Manger habe ich quasi non-stopp mit der Robotertechnik zu tun – und es macht mir noch immer jeden Tag Spaß.

Robots-Blog: Welcher Roboter aus Wissenschaft, Film oder Fernsehen ist dein Lieblingsroboter und warum?

Carsten: Verschiedene Kinofilme wie Star Wars‘ R2D2 oder Nr. 5 lebt haben mich begeistert. Der Film „I, Robot“ von Regisseurs Alex Proyas nach dem Buch von Isaak Assimov hat mich sehr bewegt, da hier die Grenzen der Robotics deutlich aufgezeigt wurden.

Robots-Blog: Und welcher ist dein Lieblingsroboter aus eurem Produktsortiment?

Carsten: Das ist unser kollaborativer Roboter „COBOTTA“. Er ist ein sehr kompakter, leichter Cobot, der durch seine intuitiven Apps und seine im Arm integrierte Steuerung, integrierten Greifer und Kamera, extrem vielseitig einsetzbar ist (zudem Gewinner des German Design Award 2019)

Robots-Blog: Was macht den COBOTTA so besonders und für wen ist er gedacht?

Carsten: Mit einem Eigengewicht (inklusive integrierter Steuerung) von nur 4kg ist COBOTTA extrem portable und auch auf mobilen Plattformen (AGV/ARM) perfekt einsetzbar. Durch die intuitiven Apps können Applikationen auch ohne Programmierkenntnisse in wenigen Minuten erstellt werden – inklusive Greifen and Kameraintegration. Außerdem kann COBOTTA durch die offene Plattform auch mittels diverser Hochsprachen programmiert werden oder auch von ROS basierten Systemen direkt gesteuert werden. Durch sein sicheres Design und die TÜV geprüfte funktionale Sicherheit ist COBOTTA perfekt für die Mensch-Roboter-Kollaboration geeignet.

Robots-Blog: Welche Automatisierungsaufgaben hast du schon mit dem Cobotta gelöst?

Carsten: Wie schon erwähnt ist COBOTTA sehr vielseitig einsetzbar:  Montage- und Handhabungsaufgaben in der Elektronikindustrie z.B. Teileprüfung, Labeln, Be-/Entladevorgänge, Klebeapplikationen, etc. Laborassistent in der Life Science Industrie z.B. Mikrotiterplatten und Proben-Handhabung, Zentrifugen Be-/Endladung, Pipettieren, etc. oder in der Ausbildung sowohl in der Schule/Berufsschule und an Universitäten. Sogar ein bekannter Magier hat COBOTTA in seine Zaubershow mit eingebunden!  

Robots-Blog: Was kostet mich so eine Unterstützung durch einen Roboter?

Carsten: Ein COBOTTA startet schon ab weniger als 15.000 Euro.

Robots-Blog: Muss ich dafür Programmieren können?

Carsten: Für einfachere Pick&Place Anwendungen inkl. Kameraeinbindung zur Teileerkennung kann mit der COBOTTA World App eine Applikation intuitiv und ohne Roboterkenntnisse in wenigen Minuten erstellt werden – Kinderleicht!

Robots-Blog: Was würdest du gerne in Zukunft automatisieren?

Carsten: Unterstützung von pflegebedürftigen Menschen durch Roboter z.B. Hilfe beim Aufstehen, Anreichen etc.

4M Green Science Rover Robot Hybrid Solar Power

4M Green Science Rover Robot Hybrid Solar Power. Find the latest News on robots drones AI robotic toys and gadgets at robots-blog.com. Follow us on our Blog Instagram Facebook Twitter or our other sites. Share your robotics ideas and products with us. #robots #robot #omgrobots #roboter #robotic #mycollection #collector #robotsblog #collection #botsofinstagram #bot #robotics #robotik #gadget #gadgets #toy #toys #drone #robotsofinstagram #instabots #photooftheday #picoftheday #followforfollow #instadaily #solar #4m #hybrid #rover #stem #kit

4M KidzRobotix Motorised Robotic Arm

Igus Robolink RL-DP-5 Installation

Today I installed my new igus low cost Automation robotarm. This still counts as common computer peripheral, right? …Right?

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MYBOTSHOP nimmt mit leistungsstarkem Kettenfahrzeug Fahrt auf

Autonomes Fahren ist schon lange keine Zukunftstechnologie mehr. Doch nicht nur im PKW auf der Straße soll alsbald auf den Fahrer verzichtet werden. So hat auch MYBOTSHOP, der deutsche Vertriebspartner für Robotik, Sensorik und Automatisierungstechnologie, ein neues Gefährt im Programm. Mit dem weiterentwickelten MBS ROVO 2 führt das Unternehmen aus Nordrhein-Westfalen ein Kettenfahrzeug auf dem Robotermarkt ein, das den meisten Umwelteinflüssen standhält und die Kosteneffizienz in Unternehmen steigern soll.

Neben der Basis-Version im bald erhältlichen MYBOTSHOP-grün, gibt es das Kettenfahrzeug auch als voll konfigurierbare und auf Kundenwünsche zugeschnittene Premium-Version. Dabei profitiert der Endkunde von der jahrelangen Erfahrung und Spezialisierung im Bereich der Anwendungsentwicklung und Forschung, die hausintern bei MYBOTSHOP umgesetzt wird. Das bedeutet, dass Zusatzelemente komplett konfigurierbar und bei MYBOTSHOP auf Anfrage erhältlich sind. Somit bekommt der Endkunde dann ein komplett mit Software aufgespieltes und in Haus getestetes Produkt ausgeliefert. Und auch während der Nutzung steht MYBOTSHOP mit seinem Support und zur Wartung beratend zur Seite. Für die ROS-basierte Programmierung wird eine vollständige Dokumentation als Support auf der Website zur Verfügung gestellt.

Das geländegängige und wassergeschützte Fahrzeug (IP 65) überwindet souverän verschiedene Untergründe wie Schlamm, Schnee und Eis, Kies, Schotter und Sand. Ermöglicht wird dies durch den niedrigen Anpressdruck, der auf der Kettenlänge basiert. Die Akkulaufzeit liegt derzeit bei ca. 8 h (abhängig von Geschwindigkeit und Belastung) und die maximale Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei knapp 20 km/h. Optional kann ein Modul für die Schnellladefunktion erworben werden. Mit einer Traglast von bis zu 500 kg bietet sich das Fahrzeug besonders als Transportplattform an. Die Zugkraft liegt bei knapp 2 t und via optionaler Anhängerkupplung lassen sich Anhänger und Fahrzeuge problemlos ziehen.

Mittels der externen Spannungsversorgung lassen sich Zusatzverbraucher wie Roboterarme, Kameras, 3D-LiDAR und weitere Komponenten anschließen. Gerade der Ouster 3D-LiDAR bietet sich für das Mapping an, das beim autonomen Fahren unausweichlich ist. Die via Ouster 3D-LiDAR detailgetreue erstellte 3D-Punktwolke basiert auf bis zu 128 Lagen bei einer Winkelauflösung von nur 0,18° und erfüllt dabei alle relevanten Datenschutz-Vorschriften.
Ein Roboterarm, wie der 6-achsige Universal Robots UR-3, ermöglicht unter anderem als Allrounder-Arm die mobile Manipulation.
Empfehlenswert ist die Nutzung eines HOKUYO UAM-05LP – einem sogenannten Safety LiDAR. Dies bedeutet, dass er durch seine TÜV-Süd-Zertifizierung, bzw. seinem redundanten Aufbau, unter anderem in Roboter-Mensch Applikationen eingesetzt werden darf. Dabei arbeitet das System nach dem so genannten ToF-Prinzip (Time of Flight) wobei die Zeit des emittierten Lichts gemessen wird. Infolge dessen sind maximale Messzeiten von 60 ms möglich.
Die verwendete Stereolabs ZED ist eine performante 3D-Kamera für einen breiten Anwendungsbereich. So verfügt diese Kamera über zwei 4 MP Kameras, wodurch 2 K-Aufnahmen (4416 x 1242 px) mit einer Framerate von bis zu 100 Hz ermöglicht werden.

Mit dem MBS ROVO 2 kann MYBOTSHOP ein Produkt anbieten, das durch geringen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer überzeugt – Preis und Leistung stimmen hier überein. Aufgrund jahrelanger Erfahrung, erprobter Technik, permanenter Weiterentwicklung und Verwendung qualitativ hochwertiger Komponenten im Fahrzeug rentieren sich die Anschaffungskosten in Höhe von 40.000 EUR (UVP). MYBOTSHOP Firmengründer Daniel Kottlarz schöpft aus der autonomen Zukunft und künstlichen Intelligenz das Potenzial, Arbeitsschritte und Prozessabläufe zu vereinfachen und die Kosten-Nutzen-Effizienz zu steigern. Ebenso können Mitarbeiter im gefährlichen Arbeitsumgebungen reduziert und deren Sicherheit unterstützt werden.

https://www.mybotshop.de/

Better gripping with intelligent picking robots

Researchers from Germany and Canada work on new AI methods for picking robots.

 ISLANDIA, NY, July 7, 2021 — Production, warehouse, shipping – where goods are produced, stored, sorted or packed, picking also takes place. This means that several individual goods are removed from storage units such as boxes or cartons and reassembled. With the FLAIROP (Federated Learning for Robot Picking) project Festo and researchers from the Karlsruhe Institute of Technology (KIT), together with partners from Canada, want to make picking robots smarter using distributed AI methods. To do this, they are investigating how to use training data from multiple stations, from multiple plants, or even companies without requiring participants to hand over sensitive company data. 

“We are investigating how the most versatile training data possible from multiple locations can be used to develop more robust and efficient solutions using artificial intelligence algorithms than with data from just one robot,“ says Jonathan Auberle from the Institute of Material Handling and Logistics (IFL) at KIT. In the process, items are further processed by autonomous robots at several picking stations by means of gripping and transferring. At the various stations, the robots are trained with very different articles. At the end, they should be able to grasp articles from other stations that they have not yet learned about. „Through the approach of federated learning, we balance data diversity and data security in an industrial environment,“ says the expert.

Powerful algorithms for industry and logistics 4.0

Until now, federated learning has been used predominantly in the medical sector for image analysis, where the protection of patient data is a particularly high priority. Consequently, there is no exchange of training data such as images or grasp points for training the artificial neural network. Only pieces of stored knowledge – the local weights of the neural network that tell how strongly one neuron is connected to another – are transferred to a central server. There, the weights from all stations are collected and optimized using various criteria. Then the improved version is played back to the local stations and the process repeats. The goal is to develop new, more powerful algorithms for the robust use of artificial intelligence for industry and Logistics 4.0 while complying with data protection guidelines.

“In the FLAIROP research project, we are developing new ways for robots to learn from each other without sharing sensitive data and company secrets. This brings two major benefits: we protect our customers‘ data, and we gain speed because the robots can take over many tasks more quickly. In this way, the collaborative robots can, for example, support production workers with repetitive, heavy, and tiring tasks”, explains Jan Seyler, Head of Advanced Develop. Analytics and Control at Festo SE & Co. KG During the project, a total of four autonomous picking stations will be set up for training the robots: Two at the KIT Institute for Material Handling and Logistics (IFL) and two at the Festo SE company based in Esslingen am Neckar.

Start-up DarwinAI and University of Waterloo from Canada are further partners

“DarwinAI is thrilled to provide our Explainable (XAI) platform to the FLAIROP project and pleased to work with such esteemed Canadian and German academic organizations and our industry partner, Festo. We hope that our XAI technology will enable high-value human-in-the-loop processes for this exciting project, which represents an important facet of our offering alongside our novel approach to Federated Learning.  Having our roots in academic research, we are enthusiastic about this collaboration and the industrial benefits of our new approach for a range of manufacturing customers”, says Sheldon Fernandez, CEO, DarwinAI.

“The University of Waterloo is ecstatic to be working with Karlsruhe Institute of Technology and a global industrial automation leader like Festo to bring the next generation of trustworthy artificial intelligence to manufacturing.  By harnessing DarwinAI’s Explainable AI (XAI) and Federated Learning, we can enable AI solutions to help support factory workers in their daily production tasks to maximize efficiency, productivity, and safety”, says Dr. Alexander Wong, Co-director of the Vision and Image Processing Research Group, University of Waterloo, and Chief Scientist at DarwinAI.

About FLAIROP

The FLAIROP (Federated Learning for Robot Picking) project is a partnership between Canadian and German organizations. The Canadian project partners focus on object recognition through Deep Learning, Explainable AI, and optimization, while the German partners contribute their expertise in robotics, autonomous grasping through Deep Learning, and data security.

  • KIT-IFL: consortium leadership, development grasp determination, development automatic learning data generation.
  • KIT-AIFB: Development of Federated Learning Framework
  • Festo SE & Co. KG: development of picking stations, piloting in real warehouse logistics
  • University of Waterloo (Canada): Development object recognition
  • Darwin AI (Canada): Local and Global Network Optimization, Automated Generation of Network Structures

Visit www.festo.com/us for more information on Festo products and services.

About Festo

Festo is a leading manufacturer of pneumatic and electromechanical systems, components, and controls for process and industrial automation. For more than 40 years, Festo Corporation has continuously elevated the state of manufacturing with innovations and optimized motion control solutions that deliver higher performing, more profitable automated manufacturing and processing equipment.

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