Bau einer Laufmaschine - Miniforschung am St. Michael-Gymnasium
Bau einer Laufmaschine - Miniforschung am St. Michael-Gymnasium
Bau einer Laufmaschine - Miniforschung am St. Michael-Gymnasium
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong><br />
<strong>Laufmaschine</strong><br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax<br />
Schüler experimentieren 2012<br />
<strong>St</strong>. <strong>Michael</strong>-<strong>Gymnasium</strong> Bad Münstereifel
Inhaltsverzeichnis<br />
1. Kurzfassung<br />
2. Unser Ziel<br />
3. Der Lego-Laufroboter<br />
4. Internetrecherche<br />
5. <strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> sechsbeinigen <strong>Laufmaschine</strong><br />
6. Wie geht es weiter?<br />
7. Danksagung<br />
8. Linkliste<br />
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 1
1. Kurzfassung<br />
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
Ziel unserer Schüler-experimentieren-Arbeit ist es eine <strong>Laufmaschine</strong> zu bauen. Dazu haben<br />
wir eine intensive Internetrecherche durchgeführt. Zuerst bauten wir eine dreibeinige<br />
<strong>Laufmaschine</strong> mit Lego Mindstorms. Als wir im Internet die fantastischen <strong>Laufmaschine</strong>n von<br />
Theo Jansen gesehen haben, versuchten wir auch eine solch komplizierte Maschine zu<br />
bauen. Nach vielen Bastelstunden und mehreren Fehlschlägen gelang es uns schließlich eine<br />
funktionsfähige sechsbeinige <strong>Laufmaschine</strong> zu bauen.<br />
2. Unser Ziel<br />
Unser erstes Ziel war es, eine <strong>Laufmaschine</strong> zu bauen, die so funktionieren sollte wie wir es<br />
in dem Youtube-Video http://www.youtube.com/watch?v=KLepY1AsaRk gesehen haben<br />
(siehe Abb. 2.1).<br />
Abb. 2.1: Der Laufroboter Cornell Ranger<br />
Quelle: http://www.gizmag.com/ranger-walking-robot-world-record/15826/<br />
Der im Video gezeigte Laufroboter Cornell Ranger erinnerte uns an einen einbeinigen<br />
Menschen der an Krücken geht. D.h., wir mussten also einen dreibeinigen Roboter bauen,<br />
dessen zwei äußere Beinpaare und dessen inneres Bein immer abwechselnd nach vorne bzw.<br />
nach hinten schwingen.<br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 2
3. Der Lego-Laufroboter<br />
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
Wir haben uns das Video sehr genau angeschaut und gesehen, dass der Roboter in der Mitte<br />
ein breites <strong>St</strong>andbein besitzt, welches von einem Motor angetrieben wurde. Die beiden<br />
äußeren Beine liefen parallel zu einander und wurden nachgezogen als sich das Mittelbein<br />
abstützte. Uns viel erst später auf, dass die äußeren Füße in der Luft kurz angehoben<br />
wurden, sodass er den Boden beim Schwingen nicht berührte.<br />
Am Anfang suchten wir Optionen um unseren dreibeinigen Roboter zu realisieren. Da wir in<br />
der NW-AG schon Erfahrungen mit Lego Mindstorms ges<strong>am</strong>melt hatten, stand unsere<br />
Entscheidung schnell fest: Wir benutzen Legobauteile und den NXT für den <strong>Bau</strong> unseres<br />
dreibeinigen Roboters. Den NXT progr<strong>am</strong>mierten wir mit der Progr<strong>am</strong>miersoftware „Lego<br />
Mindstorms Education 2.0“.<br />
Am Anfang traten aber noch einige Problem auf. So schwenkte das mittlere Bein zu weit<br />
nach vorne aus. Dieses Problem lösten wir durch den Einbau <strong>einer</strong> Querstange. Nun konnte<br />
unser dreibeiniger Roboter einwandfrei laufen.<br />
Abb. 3.1: Unser dreibeiniger Lego-Laufroboter<br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 3
4. Internetrecherche<br />
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
Abb. 3.2: Ausschnitt aus der Lego-Progr<strong>am</strong>mieroberfläche<br />
Nach dem <strong>Bau</strong> des dreibeinigen Roboters beschlossen wir eine mehrbeinige <strong>Laufmaschine</strong> zu<br />
bauen. Wir führten wieder eine intensive Internetrecherche durch und stießen auf die<br />
<strong>Laufmaschine</strong>n von Theo Jansen (siehe Abb. 4.1).<br />
Abb. 4.1: Theo Jansen‘s <strong>Laufmaschine</strong><br />
Quelle: http://www.youtube.com/watch?v=pCtA5kX-Ktg&feature=related<br />
Wir waren von diesen Maschinen so fasziniert, dass wir sofort beschlossen sie nachzubauen.<br />
Das ganze hatte nur einen Haken – Die Maschine sah verd<strong>am</strong>mt kompliziert aus!!!<br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 4
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
5. <strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> sechsbeinigen <strong>Laufmaschine</strong><br />
Wir schauten uns das Video x-mal an und führten weitere Internetrecherchen durch, um den<br />
komplizierten Mechanismus der Beine zu verstehen. Schließlich bauten wir ein erstes Beinpaar<br />
aus Aluminiumleisten (siehe Abb. 5.1).<br />
Abb. 5.1: Unsere Aluminiumkonstruktion<br />
Danach bauten wir noch ein zweites und ein drittes Bein. Anschließend bauten wir zwei<br />
Holzrahmen um hiermit die drei Beinpaare mittels Gewindestangen zu verbinden. Unser<br />
aller größtes Problem war es aber jetzt: Wie können wir die drei Beinpaare mit einem Motor<br />
so bewegen, dass sich eine sinnvolle Laufbewegung ergibt? Lange Zeit fiel uns nichts ein, bis<br />
wir auf die Animation <strong>einer</strong> Kurbelwelle stießen (Abb. 5.2).<br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 5
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
Abb. 5.2: Funktionsweise <strong>einer</strong> Kurbelwelle<br />
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Kurbelwelle<br />
Als wir deren Mechanismus verstanden hatten, bauten wir aus Fischer-Technik-<strong>Bau</strong>teilen<br />
eine kleine Kurbelwelle. Wir nahmen kleine Räder und bohrten so ein Loch hinein, dass sie<br />
eine Exenter bildeten. Diese Exenter brachten wir an <strong>einer</strong> <strong>St</strong>ange an, die durch den<br />
Holzrahmen ging. Dabei achteten wir darauf, dass die Exenter gegeneinander versetzt<br />
waren. Auf der <strong>St</strong>ange auf der die Exenter sitzen, befestigten wir mit Sekundenkleber ein<br />
Zahnrad, welches wir mit <strong>einer</strong> Antriebskette mit dem Zahnrad des Motors verbanden.<br />
Nun schlossen wir den Motor an ein Netzgerät an und unternahmen die ersten<br />
Laufversuche.<br />
Unsere Freude war riesengroß als unsere sechsbeinige Maschine lief (siehe Abb. 5.3).<br />
Abb. 5.3: Unsere Maschine läuft!!!<br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 6
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
D<strong>am</strong>it unsere <strong>Laufmaschine</strong> unabhängig von einem Netzgerät laufen konnte, ersetzten wir<br />
dieses durch eine 9 Volt Blockbatterie (siehe Abb. 5.4).<br />
Abb. 5.4: Unsere batteriebetriebene <strong>Laufmaschine</strong><br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 7
6. Wie geht es weiter?<br />
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
Unsere <strong>Laufmaschine</strong> ist ungefähr 20 cm hoch, ungefähr 30 cm breit und ungefähr 40<br />
cm lang. Für den Wettbewerb wollen wir eine 80 cm große <strong>Laufmaschine</strong> mit 8<br />
Beinen bauen und sie mit einem stärkeren Motor ausstatten. Unser erster Versuch<br />
war jedoch noch nicht sehr erfolgreich, da die aus Zollstockgliedern angefertigten<br />
Beine nicht sehr stabil waren (siehe Abb. 6.1).<br />
Abb. 6.1: Ein <strong>Laufmaschine</strong>nbein aus Zollstockgliedern<br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 8
7. Danksagung<br />
<strong>Bau</strong> <strong>einer</strong> <strong>Laufmaschine</strong><br />
Wir möchten Herrn <strong>St</strong>ein danken, da er Zeit und Nerven geopfert hat um uns zu helfen. Er<br />
hat uns außerdem viele Materialien zu Verfügung gestellt. Außerdem danken wir Herrn<br />
Benedikt Lorbach, da er uns wertvolle praktische Anregungen beim <strong>Bau</strong> der sechsbeinigen<br />
Maschine gegeben hat. Auch unsere Eltern sollen geehrt werden, da sie gute Sponsoren für<br />
Materialien waren.<br />
8. Linkliste<br />
http://www.youtube.com/watch?v=pCtA5kX-Ktg&feature=related<br />
http://www.youtube.com/watch?v=CufN43By79s<br />
http://www.youtube.com/watch?v=WcR7U2tuNoY<br />
http://www.youtube.com/watch?v=KLepY1AsaRk<br />
http://www.youtube.com/watch?v=jlbm8R4Vn7U<br />
http://de.wikipedia.org/wiki/Kurbelwelle<br />
Daniel Gelbke und Finn Cyriax Seite 9
Change language