Stand 05.10.2010 - Dr.-Ing. Erhard Henkes

ASURO - der ideale Einstieg?

Foto: Dr. Erhard Henkes

Wer sich als Einsteiger mit diesem niedrigen und begrenzten Niveau anfreunden kann, ist mit dem Roboterbausatz ASURO gut beraten. Im ausführlich gestalteten Handbuch findet man auf 78 Seiten die notwendigen Details für einen gelungenen Einstieg in die Elektronik und die Programmierung von Microcontrollern in der Programmiersprache C. Was den ASURO zu einem mobilen Roboter macht, sind seine beiden Gleichstrommotoren, die ihn programmgesteuert auf ebenem Gelände navigieren lassen. Die beiden Motoren und das zweistufige Getriebe mit einer Untersetzung von 25:1 bringen den kleinen, leichten Flitzer gehörig auf Trab.

ASURO kann auf seine sechs Taster (im vorderen Bereich), auf seine Radumdrehungen (links und rechts), auf Helligkeitsunterschiede an seinen beiden vorderen Fototransistoren (z.B. für Linienverfolgung), auf die Batteriespannung und auf Informationen via serielle IR-Schnittstelle reagieren. Als Zentrale wird ein Microcontroller von Atmel des Typs ATmega8L eingesetzt.

Der entscheidende Vorteil des ASURO: Er ist einfach aufzubauen, kostengünstig zu erwerben, weit verbreitet (mehr als 10000 verkaufte Einheiten) und es gibt eine große ASURO-Community auf www.roboternetz.de, die sowohl den Einstieg als auch die Weiterentwicklung fördert und unterstützt. Darüberhinaus gibt es von Robin Gruber et. al. zwei Bücher über den ASURO mit dem Titel "Mehr Spaß ...". Der dritte Band zum Thema Regelungstechnik wurde im zweiten Band zwar angekündigt, wird aber aus wirtschaftlichen Gründen wahrscheinlich nicht verwirklicht. Man findet im "roboternetz" allerdings bereits genügend Material zum Thema PID-Regelung.

Engagierte Programmierer werden im Umfeld des ASURO vergebens nach komplexen Programmen suchen. Dafür ist ASURO aber auch nicht entwickelt worden. Er ist ein "Einsteigermodell" für Anfänger im Löten, in Elektronik und in der Programmierung mit C. Er beseitzt eine einfache Platine und eine rudimentäre Mechanik (Kleben, Löten, Kabelbinder). Dafür ist er kostengünstig (<50€) zu erwerben und ziemlich rasch aufgebaut.

ASURO kennen lernen

Aufbautipps

Verständnis für den ASURO

• Werden normale Batterien verwendet, muss der Jumper JP1 offen sein. Andernfalls kann der Mikroprozessor zerstört werden.
• Bei Verwendung von Akkus muss wegen der geringeren Spannung (1,2 Volt) der parallel geschaltete Jumper geschlossen (Diode D9 überbrückt) sein.
  

Wir "flashen" den ASURO

Foto: Dr. Erhard Henkes

ATmega8L

• Flash-Speicher  ( = Flash-EEPROM )
• EEPROM
• SRAM 

Programmierung in C

Neben dieser Programmbibliothek des Herstellers gibt es innerhalb der ASURO-Community inzwischen modifizierte Versionen. Empfehlenswert ist die Version aus dem  Forum Roboternetz. In dieser Version wurden Fehler behoben, und es wird vor allem eine erweiterte Funktionalität geboten.

Die ASURO lib findet sich hier. Wir verwenden die aktuellste Bibliothek (z.Z. Version 2.80). Es sollte eigentlich keinen Grund geben, die inzwischen völlig überholte Originalversion einzusetzen, auch nicht für die Ultraschallerweiterung. Die hier zietierten Sourcecodes entstammen noch der Version 2.70.

Im Kopf von asuro.h findet man folgenden Eintrag:

/*!
 * \file asuro.h
 * \brief Definitionen und Funktionen der ASURO Bibliothek
 *
 * $Revision: 2.70 $
 * $Date: 07. Januar 2007 $
 * $Author: Jan Grewe, Robotrixer, Waste, Stochri, Andun, m.a.r.v.i.n $
 *

  \version  V001 - 10.02.2007 - m.a.r.v.i.n\n
            +++ my_t Neue Datenstruktur\n
            Datenstruktur fuer die Asuro-Hardwareabhaengigen Parameter die
            jeder User fuer seinen Asuro in der Datei myasuro.h selber
            einstellen kann um die Asuro-Typischen Eigenschaften zu definieren.
  \version  V002 - 18.02.2007 - Sternthaler\n
            +++ my_t\n
            - Neue Variable fuer MY_MOTOR_DIFF zum ausgleichen unterschiedlicher\n
              Motoren.
            - Aendern aller enthaltenen Variablen auf einen moeglichst kleinen\n
              Speicherbedarf. Notwendige Typumwandlungen muessen im Code durch\n
              casten erfolgen.
  \version  V003 - 20.02.2007 - m.a.r.v.i.n\n 
            +++ my_t Datenstruktur wieder entfernt\n
            Es werden direkt die Defines aus der myasuro.h verwendet.
  \version  V004 - 06.04.2007 - m.a.r.v.i.n\n
            Batterie und OdometrieData Funktionen umbenannt in
            Battery und OdometryData.\n
            Alte Funktionsnamen ueber Defines beibehalten  
           
*/

Die ASURO Lib ist ab Version 2.70 nicht mehr nur eine Quellcode-Bibliothek, sondern eine Objectcode-Bibliothek, das heißt die Bibliothek besteht aus einem Archiv von Objekt Files, die nicht mehr kompiliert, sondern über die Bibliothek libasuro.a nur noch gelinkt wird. Der Vorteil der Objekt-Bibliothek gegenüber der Sourcecode-Bibliothek ist die signifikant verringerte Größe der binären Files (hex). Im Gegensatz zur Sourcecode-Bibliothek werden nämlich nur die Objekt Files gelinkt, die vom Programm tatsächlich aufgerufen werden. Bei der Sourcecode-Bibliothek werden dagegen alle Files gelinkt, unabhängig davon, ob sie benötigt werden oder nicht.

AVR Studio

ASURO Bibliothek

Beispiel:

PORTx |=  (1 << BitNummer);  // Bit in PORTx setzen
PORTx &= ~(1 << BitNummer);  // Bit in PORTx löschen 

  int main ()
  {
    int wert;

    Init ();

    while (1)  // Endlosschleife
    (
        // Eigentliches Programm
    }
    return 0;  // wird nicht erreicht
  }

{
   /* Timer2, zum Betrieb mit der seriellen Schnittstelle, fuer die IR-Kommunikation auf 36 kHz eingestellt. */
   TCCR2  = (1 << WGM20) | (1 << WGM21) | (1 << COM20) | (1 << COM21) | (1 << CS20);
   OCR2   = 0x91;           // duty cycle fuer 36kHz
   TIMSK |= (1 << TOIE2);   // 36kHz counter
 
      /*
      Die serielle Schnittstelle wurde waehrend der Boot-Phase schon programmiert und gestartet. 
     Hier werden die Parameter auf "2400 1N8" gesetzt.
    */
   UCSRA = 0x00;
   UCSRB = 0x00;
   UCSRC = 0x86; // 1 Stop Bit | No Parity | 8 Data Bit
   UBRRL = 0xCF; // 2400 bps @ 8.00 MHz
 
   /*
      Datenrichtung der I/O-Ports festlegen. Dies ist durch die Beschaltung der Asuro-Hardware nicht aenderbar.
      Port B: Richtungsvorgabe Motor links; 
             Gruenanteil-Status-LED
                          Seriell Senden; 
                          Takt fuer die Geschwindigkeit beider Motoren; 
      Port D: Richtungsvorgabe Motor rechts; 
             Rotanteil-Status-LED
                          Vordere LED;
              Odometrie-LED (Radsensor); 
   */
   DDRB = LEFT_DIR  | GREEN_LED | IRTX      | PWM ;
   DDRD = RIGHT_DIR | RED_LED   | FRONT_LED | ODOMETRIE_LED ;
 
      /*
     PWM-Kanaele OC1A und OC1B auf 8-Bit einstellen.
     Sie werden fuer die Geschwindigkeitsvorgaben der Motoren benutzt.
   */
   TCCR1A = (1 << WGM10) | (1 << COM1A1) | (1 << COM1B1);
   TCCR1B = (1 << CS11); // tmr1-Timer mit MCU-Takt/8 betreiben.
 
      /*     Einstellungen des A/D-Wandlers auf MCU-Takt/64   */
   ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1);
 
      /*
     Sonstige Vorbereitungen.
     - Alle LED's ausschalten
     - Motoren stoppen und auf Vorwaerts stellen.
     - Globale Variable autoencode ausschalten.
   */
   ODOMETRIE_LED_OFF;
   FrontLED  (OFF);
   BackLED   (ON, ON);
   BackLED   (OFF, OFF);
   StatusLED (GREEN);
 
   MotorDir   (FWD, FWD);
   MotorSpeed (0, 0);
 
   autoencode = FALSE;
 
   /*     Funktion zum ALLGEMEINEN ZULASSEN von Interrupts.   */
   sei ();
 }

MotorDir   (FWD, FWD);

DDRB = LEFT_DIR  | GREEN_LED | IRTX      | PWM ;
DDRD = RIGHT_DIR | RED_LED   | FRONT_LED | ODOMETRIE_LED ;

ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1);

Low Level Programmierung des ATmega8(L)

/* Timer2, zum Betrieb mit der seriellen Schnittstelle, fuer die IR-Kommunikation auf 36 kHz eingestellt. */
   TCCR2  = (1 << WGM20) | (1 << WGM21) | (1 << COM20) | (1 << COM21) | (1 << CS20);
   OCR2   = 0x91;           // duty cycle fuer 36kHz
   TIMSK |= (1 << TOIE2);   // 36kHz counter
   //...

   SIGNAL (SIG_OVERFLOW2)
   {
     TCNT2 += 0x25;
     //... 

   if (left || right)
   {
     PORTD &= ~(1 << PD7);                // Rad-LED's OFF
     DDRC  |=  (1 << PC0) | (1 << PC1);   // Port als Output => KEINE Odometrie
     PORTC |=  (1 << PC0) | (1 << PC1);
   }
   if (!left)
       PORTC &= ~(1 << PC1);
   if (!right)
       PORTC &= ~(1 << PC0);
}

ASURO selbst programmieren

ASURO sagt "Hallo Welt!"

ASURO gibt Gas, fährt mit Go(...) und Turn(...)

Wir kalibrieren die Taster des ASURO

ASURO folgt einer Linie

ASURO erhält eine Navigationshilfe - Ultraschall

Unter Navigation bezeichnet man das Sichzurechtfinden in einem geografischen Raum, um einen bestimmten Ort zu erreichen. Die Tätigkeit des Navigierens besteht aus drei Teilbereichen:

• Bestimmen der geografischen Position durch Ortung nach verschiedensten Methoden
• Berechnen des Weges zum Ziel und
• Führung des Fahrzeugs zu diesem Ziel, also vor allem das Halten des optimalen Kurses

Es ist also eine zentrale Aufgabe beim Bau von Robotern. Es ist sogar das Thema, das einen besonders großen Reiz auf die Bastler ausübt.

Lustige Videos mit ASURO