9. Dezember 2010

STORY Der Wächterroboter ,Garbobot lebt in einer dunklen, vergessenen Ecke einer riesigen Müllhalde der Zukunft, wo sich nur lebloser Abfall stapelt. Seine ursprüngliche Aufgabe war es Müllpiraten mithilfe eines lauten Pfeiftons zu vertreiben. Weil unser Wächterroboter aber wie gesagt in einem längst vergessenen Müllquadranten steht und ihm der letzte Müllpirat vor 114 Jahren begegnete, hat er seinen Aufgabenbereich aus Langeweile kurzerhand geändert. Denn leider gibt es auch in der Zukunft Menschen, welche Batterien nicht richtig entsorgen. Trotz enormer Strafandrohungen der zunehmend wachsenden Mutternaturpartei hat offenbar jemand “irrtümlicherweise” eine Batterie nicht in die Batteriesammlung gebracht. Durch den Einschlag eines Blitzes und die damit freigesetzte Energie wurde die Batterie neu aufgeladen und fusionierte mit einer alten Lampe, welche dem Wächter seither Licht spendet. Dieses Licht ist der einzige Trost, den der Wächterroboter in seinem sonst so einsamen Leben hat. Deshalb setzt er alles daran, dieses Licht nicht zu verlieren und passt Tag und Nacht darauf auf. Falls ein Eindringling (meistens Tiere) es wagen sollte, den leuchtenden Gegenstand zu entwenden, verfolgt er diesen mit seinem stechenden Blick. Lässt sich der Eindringling davon nicht einschüchtern und versucht trotzdem das wertvolle Licht zu klauen, lässt der Wächter seine mächtige Stimme ertönen, welche jedes Lebewesen auf der Stelle in die Flucht versetzt. Nachdem der Eindringling geflüchtet ist, nickt der Wächterroboter zufrieden, konzentriert sich wieder auf seinen Schatz und verliert sich nach einer Weile wieder in seinen Gedanken ( = Stand-By-Modus). RECHERCHE UND KONZEPTION Zu Beginn des Projekts recherchierten wir unabhängig voneinander im Internet nach Robotern, welche die geforderten Anforderungen erfüllen und nach interessanten Themen bzw. einem passenden Kontext. Anschliessend setzten wir uns in der Gruppe zusammen und diskutierten die verschiedenen Ansätze. Die Schwierigkeit an der Konzeptionsphase war vor allem, dass mehrere Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein mussten. Einerseits musste ein spannendes Thema her, welches uns einen Rahmen für die Story und dem Wesen einen Charakter geben würde, andererseits waren wir eingeschränkt durch unsere technischen Möglichkeiten und durch den Zeitdruck. Wir versuchten deshalb beim Konzipieren das Thema möglichst simpel und erklärbar zu halten und uns erst in zweiter Linie Gedanken zu Technik und Funktionsweise unseres Roboters zu machen. Ein Ansatz war beispielsweise ein pflanzenähnliches Wesen, welches auf Sonnenlicht reagiert und sich dementsprechend ausrichtet. Wir verwarfen diese Idee jedoch, da sich die Sonne zu langsam und gleichmässig bewegt, als dass man hier überhaupt eine Reaktion wahrgenommen hätte. Schlussentlich entschieden wir uns für das Thema „Wächter“. Die Grundidee hierbei ist, dass der Roboter einen Gegenstand beschützt. Wen man den Gegenstand bewegt oder sogar wegnimmt, reagiert der Roboter darauf. KONZEPT ASPEKTE DER PERSÖNLICHKEIT Der Wächter-Roboter hat einen starken Bezug zu seinem Gegenstand, den er Tag und Nacht bewacht. Sobald man ihm zu nahe kommt, erwacht er aus dem Stand-By-Modus und beobachtet den Eindringling. Falls dieser seinen Schatz berührt oder sogar versucht, ihn zu stehlen, schlägt der Wächter Alarm. Der Wächter ist einerseits sehr menschenähnlich, da er sich mit grosser Aufmerksamkeit um seinen Gegenstand kümmert. Andererseits stellt er für jeden Eindringling eine Bedrohung dar, soll deshalb bedrohlich wirken. INTERAKTIONSFORM Tritt man dem Wächter zu nahe, erwacht er aus dem Schlafzustand. Nimmt man anschliessend seinen Gegenstand, richtet er sich danach aus. Wenn man den Gegenstand bis auf eine gewisse Distanz entfernt hat, schlägt er Alarm. INPUT Lärm (Schritte) / Licht (Gegenstand) / Distanz des Lichts OUTPUT Kopfschütteln & -nicken / Alarmgeräusche / Leuchten & Blinken der Augen STORY / KONTEXT Zu diesem Zeitpunkt liessen wir die Story bewusst noch weg, da wir in der Umsetzung flexibel bleiben wollten, falls gewisse Ideen nicht funktionieren würden. Klar war nur, die Idee, dass unser Roboter als Wächter für einen leuchtenden Gegenstand funktionieren sollte. Der Kontext und die Story ergaben sich wärend der Umsetzung. WEITERE FUNKTIONEN Wir überlegten uns ausserdem einige weitere Funktionen, die wir aber nur einbauen wollten, falls wir dazu genügend Zeit hätten. 1. Den Eindringling automatisch mit einer Kamera fotografieren. 2. Eine Möglichkeit, den Roboter von seinem  Schatz abzulenken. UMSETZUNG PROTOTYP Sobald wir das Grobkonzept fertig gestellt hatten, begannen wir mit dem Bau eines Prototypen aus Lego. Dies taten wir vor allem aus zwei Gründen: einerseits wollten wir wissen, wie die Mechanik in etwa aussehen würde und welche Bauteile wir benötigen würden, andererseits wollten wir die Sensoren testen und allgemein überprüfen, ob das Konzept so durchsetzbar ist. Wir bauten eine einfache, drehbare Mechanik mit einem Schrittmotor und zwei Lichtsensoren, und programmierten die Sensoren so, dass sich der Motor immer so ausrichtet, dass beide Sensoren gleich viel Licht empfangen. Dies bewirkt, dass sich der Roboter immer nach der Lichtquelle seines Gegenstandes ausrichtet Als Nächstes bauten wir zwei Servomotoren ein, welche das Nicken / Kopfschütteln steuern sollen. Nachdem wir diese Grundfunktionalitäten getestet hatten, begannen wir mit der Planung des richtigen Roboters. BAU Zuerst mussten wir festlegen, welche Gestalt unser Wächterroboter später haben sollte und aus welchen Materialien er gefertigt sein würde. Wir einigten uns darauf, als Hülle einen kleinen Abfalleimer mit drehbarer Klappe zu verwenden. Für die Augen kauften wir Schellen, in die wir je ein LED einbauen wollten, um dem Roboter einen fiesen, bedrohlichen Blick zu verleihen. Wir zeichneten Baupläne für die mechanischen Einzelteile und schnitten diese mit dem Laserschneider aus Plexiglas aus. Das Zusammenbauen der Mechanik und Elektronik nahm relativ viel Zeit in Anspruch. Nachdem wir den Roboter zusammengebaut hatten, machten wir uns an die Programmierung der Motoren und Sensoren. PROGRAMMIERUNG Ohne Software ist Garbobot nur eine zusammenschliessung von Materialien. Erst durch das Zusammenspiel von Sensoren und Motoren kann dem Roboter leben eingehaucht werden. Es war uns wichtig, dass der Roboter im Wachzustand nicht zu berechenbar ist. Wir haben ihm daher eine Art „Freier Wille“ einprogrammiert. Dies funktioniert so, dass er, solange er wach ist, aus einem Repertoire von Verhaltenschemata frei wählen kann. Darunter gelangweilt, alarmiert, schreckhaft, sowie Kopfschütteln, Nicken, ect. Wie schnell Garbobot seinen Gemütszustand ändert, lässt sich über eine Variable steuern, welche misst wievielt Zeit verstrichen ist, seit der letzten Änderung. Ist dieser Zeitpunkt überschritten, wird sein Zustand  mit der random() Funktion ausgewählt. Wird dieser Zeitpunkt sehr tief angesetzt, kann man dem Roboter ein panisch, chaotisches oder gar neurotisches Verhalten aufzwingen. Dies geschiet jedoch nur im Wachzustand, welcher aktiv ist, falls er seine Lichtquelle aus den Augen verliert. Hat er diese wieder gefunden, fixiert er sie für eine Sekunde und geht danach wieder in den Schlafzustand. Hauptunterschied zwischen Wach, - und Schlafzustand ist die Sirene, welche nur ertönt wenn er wach ist. Dazu kommen die Augen, welche sich im Schlafzustand in den Kopf einfahren und von der Helligkeit her eine Sinuskurve anstimmen. In diesem zustand angekommen bewegt sich der Roboter erst wieder, falls man seine Lichtquelle entfernt. Damit der Roboter klar untercsheiden kann, wann seine Lichtquelle in der Nähe ist, und wann sie entfert wurde, haben wir beim Setup des Programms während den ersten fünf Sekunden eine Kalibrierungsphase eingebaut. Dieser zustand fällt weder in den Wach oder Schlafzustand, da er einmalig ist. Während dieser Phase wird die Lichtquelle einmal entfernt und wieder hingestellt. Der Code merkt sich diese Zahlen, und die Lichtsensoren sind damit richtig Kalibriert.