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Lernanleitungen / Beim Mechanismus anfangen

Robotik-Tutorials zum Verstehen, nicht zum Auswendiglernen

Fokussierte Anleitungen, die die Theorie mit einem echten Algorithmus, einer Schaltungsentscheidung oder einem interaktiven Simulator verbinden. Jede ist in sich abgeschlossen und verlinkt auf das Labor, in dem du es ausprobieren kannst.

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8051 3Algorithms 6Arduino 17Autonomous Robots 1Autonomy 6Calibration 8Communication 2Computer Vision 1Control Systems 11Coordinate Frames 1Design Decisions 1Drivetrains 1Electronics 7Encoders 3ESP32 2Filtering 1Firmware 2Grasping 4Holonomic Drive 3I2C 2IMU 3Kinematics 6Lidar 1Line Following 1Mapping 1Mechanical Design 9Microcontrollers 4Middleware 1Mobile Robots 14Motion Control 1Motion Planning 1Motor Control 9Motors 6Navigation 5Obstacle Avoidance 1Odometry 5OpenCV 1Path Planning 6PID 3PID Control 1Pose Estimation 1Power 3Precision Motion 3PWM 3Raspberry Pi 1Robot Arms 6Robot Software 4ROS 2 5Sensors 19Servos 3Setup 1SLAM 1State Machines 2Stepper Motors 5Teleoperation 1TF2 1Tuning 1Ultrasonic 1Wireless 2Wiring 1

Mittelstufe · 35 Min.

Wie Schrittmotoren arbeiten: Lastwinkel und Schrittverlust

Der Lastwinkel ist das gesamte Schrittmotorverhalten. Einmal gelernt, und Schrittverlust hört auf, mysteriös zu sein.

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Mittelstufe · 25 Min.

Reibung, Kraftschluss und warum zwei Kontakte eine Wette sind

Warum das Objekt herausschießt, egal wie fest man zudrückt, und was der Reibungskegel wirklich sagt.

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Mittelstufe · 35 Min. Lesezeit

Pick-and-Place-Zustandsmaschine, die Fehler überlebt

Anfahren, greifen, prüfen, heben, ablegen — und was zu tun ist, wenn die Prüfung Nein sagt.

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Einsteiger · 30 Min. Lesezeit

Robotergreifertypen und Greifkraft bemessen

Wähle den Greifertyp, dann bemesse die Kraft mit dem Term, den alle vergessen: Beschleunigung.

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Mittelstufe · 30 Min.

Servogreiferkraft, Blockieren und warum Nachgiebigkeit gewinnt

Der Drehknopf ist eine Position, die Wände sind Kräfte, und Steifigkeit ist der Wechselkurs dazwischen.

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Mittelstufe · 25 Min.

Feldorientierte Fahrt: Vorwärts soll vorwärts heißen

Den Steuerknüppel um minus den Kurs drehen, und der Roboter streitet nicht mehr mit dem Fahrer.

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Einsteiger · 25 Min.

Holonome Antriebe: Omni, Mecanum, Swerve im Vergleich

Vier Antriebe, drei Freiheitsgrade, und was jeder dafür verlangt.

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Mittelstufe · 35 Min.

Mecanum-Radkinematik: Vier Räder, drei Achsen

Eine Rolle bei 45° liefert die ganze Matrix – und eine vierte Gleichung, die niemand nutzt.

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Mittelstufe · 35 Min.

Geregelte Raddrehzahlregelung mit Encodern

Feedforward leistet die Arbeit, der Integrator räumt auf, und der Roboter fährt endlich geradeaus.

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Einsteiger · 30 Min.

A4988-Verdrahtung und Vref: Stromgrenze einstellen

Die eine Einstellung, die entscheidet, ob dein Schrittmotor läuft oder brennt: Vref mit dem Multimeter setzen.

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Mittelstufe · 30 Min.

Homing mit Endschaltern: Maschinen- und Werkstückkoordinaten

Warum jede CNC-Maschine beim Start in einen Schalter fährt, und was die gesetzte Zahl wirklich heißt.

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Einsteiger · 25 Min.

Schritte pro Millimeter: Riemen, Leitspindeln, Auflösung

Eine Zahl bindet Impulse an Millimeter. Herleiten, dann per Messung beweisen.

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Einsteiger · 20 Min. Lesezeit

Linienfolger-Roboter bauen: Sensoren bis PID-Lenkung

Von IR-Reflexionssensoren über gewichtete Fehler bis zu sanfter PID-Lenkung – so arbeitet ein Linienfolger wirklich.

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Mittelstufe · 45 Min.

Von cmd_vel zu Raddrehzahlen: ROS 2 Differenzialantrieb

Wandle einen Twist in linke und rechte Raddrehzahlen – Kinematik, Sättigung, Totband und Watchdog.

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Mittelstufe · 14 Min. Lesezeit

Linienlabyrinth-Kreuzungen mit IR-Array erkennen

T, Kreuz, links, rechts, Sackgasse und Ziel aus einem Reflexionsarray klassifizieren und die mehrdeutigen Fälle auflösen.

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Mittelstufe · 20 Min. Lesezeit

Differenzial-Odometrie aus Radencodern

Linke und rechte Radbewegung in eine mobile Roboterpose integrieren, dann Drift erkennen und kalibrieren.

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Mittelstufe · 16 Min. Lesezeit

Flood-Fill-Labyrinthlösen für Micromouse-Roboter

Wie Flood Fill ein halb bekanntes Labyrinth in ein Distanzfeld verwandelt, das ein Roboter zum Ziel hinabsteigen kann.

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Fortgeschritten · 22 Min. Lesezeit

Inverse Kinematik eines Zwei-Gelenkarms

Warum ein Zwei-Gelenkarm zwei Lösungen hat, wohin er reichen kann und nicht, und was eine Singularität wirklich ist.

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Einsteiger · 22 Min. Lesezeit

Hindernisvermeidung: Fühlen, Scannen, Entscheiden, Drehen

Die Schleife Fühlen–Scannen–Entscheiden–Drehen, mit der ein Roboter selbstständig Hindernissen ausweicht.

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Einsteiger · 20 Min. Lesezeit

HC-SR04-Ultraschallsensor lesen: Distanz in Code

Verwandle Ping-und-Echo in stabile Distanz in cm — mit Timeout und Medianfilter.

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Einsteiger · 20 Min. Lesezeit

IR-Reflexionsarray lesen für Linienfolger

Verwandle eine Reihe IR-Sensoren in eine einzige, glatte Linienposition, nach der du lenken kannst.

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Einsteiger · 17 Min. Lesezeit

Sensorrauschen, Bias und Filterung in der Robotik

Rauschen vs. Bias vs. Drift, einen Filter wählen ohne Überglätten, und was Sensorfusion kann und was nicht.

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Einsteiger · 18 Min.

Einen Ultraschallsensor per Servo scannen, um Freiraum zu finden

Einen HC-SR04 auf einem Servo schwenken, um die freieste Richtung zu finden, bevor du drehst.

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Einsteiger · 18 Min. Lesezeit

Einen PID-Regler abstimmen: Eine praktische Anleitung

Eine praxisnahe Reihenfolge zum Abstimmen der P-, I- und D-Verstärkung ohne Raten – und wie man jeden Schritt live testet.

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Mittelstufe · 25 Min.

Querfehler: Messen, wie gut du folgst

Eine vorzeichenbehaftete Entfernung sagt alles über einen Pfadfolger – inklusive welchen man nimmt.

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Mittelstufe · 30 Min.

GPS-Wegpunktnavigation für einen Außenroboter

Ein GPS-Fix ist spät, verrauscht und hat keinen Kurs. Was man gegen jedes davon tut.

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Mittelstufe · 30 Min. Lesezeit

Pure Pursuit: Pfadfolge mit einem einzigen Knopf

Ziele auf einen Punkt voraus auf dem Pfad und fahre den Bogen dorthin. Das ist der ganze Algorithmus.

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Einsteiger · 25 Min.

Bumper-Sensoren und Entprellen bei Roboterkollision

Ein Tastendruck, neun Flanken – und der Interrupt zählt jede einzelne davon.

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Mittelstufe · 30 Min.

Abdeckungsplanung: Einen ganzen Boden kehren

Warum ein Roboter ohne Karte die siebenfache Strecke braucht, um denselben Raum fertig zu bekommen.

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Mittelstufe · 25 Min. Lesezeit

Wie fest ein Roboter schiebt: Haftung und Gewicht

Zwei Decken setzen die Schubkraft, und an einem kleinen Roboter ist der Boden fast immer die niedrigere.

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Mittelstufe · 25 Min.

Anhalten an der Kante: Latenz und Bremsweg

Wie weit ein Roboter über die gerade gesehene Linie hinausfährt, und das Tempo, das hineinpasst.

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Einsteiger · 30 Min.

Analoge Spannungen lesen: ADC-Referenz und Teiler

analogRead gibt ein Verhältnis, kein Volt. Stimmt die Referenz, folgt der Teiler von selbst.

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Mittelstufe · 35 Min.

DC-Getriebemotor wählen: Drehmoment, Drehzahl, Stillstand

Rechne Drehmoment und Drehzahl aus, die dein Roboter wirklich braucht, und lies ein Datenblatt gegen echte Zahlen.

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Mittelstufe · 30 Min.

Getriebespiel in Robotern: Messen und beheben

Jedes Getriebe hat Spiel. Herausfinden, wie viel deines hat, und was es deinen Roboter leise kostet.

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Einsteiger · 30 Min.

Wie der I2C-Bus funktioniert: Adressen und Pull-up-Widerstände

Jede Sensorseite sagt: SDA und SCL verbinden. Was diese zwei Drähte wirklich tun.

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Einsteiger · 30 Min. Lesezeit

Warum delay() Roboter lähmt: Timing mit millis()

Ein Roboter in delay() ist blind. Ersetze es durch millis() und vergleiche Rollover-sicher.

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Einsteiger · 30 Min. Lesezeit

Warum dein Roboter neustartet, wenn Motoren anlaufen

Der Reset, der wie ein Codebug aussieht, ist fast immer die Batterie. Budgetiere den Strom, dann miss den Einbruch.

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Mittelstufe · 30 Min.

Radschlupf: Warum Odometrie driftet und wie man dagegen hält

Jede Odometrieseite sagt: Schlupf ruiniert die Schätzung. Was Schlupf ist und was er kostet.

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Einsteiger · 30 Min.

8051-Architektur: Pins, Speicherkarte und Register

Harvard-Kern, vier Ports, 256 Byte RAM und Timing, das sich in Maschinenzyklen zählen lässt.

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Mittelstufe · 15 Min. Lesezeit

LSRB-Pfadvereinfachung für Linienlabyrinth-Roboter

Drehungen als L, S, R und B aufzeichnen, dann jeden Sackgassenumweg zur optimalen Route kollabieren.

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Einsteiger · 28 Min.

8051-GPIO und Ports: Senken statt treiben

Warum 8051-LEDs verkehrt herum verdrahtet sind, warum du vor dem Lesen 1 schreibst und was ein Port treiben kann.

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Mittelstufe · 35 Min.

8051-Timer und Software-PWM zur Motorsteuerung

Baue PWM aus einem Timer-0-Interrupt, wähle den Frequenz-Auflösungs-Kompromiss und treibe eine H-Brücke.

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Mittelstufe · 35 Min.

Lidar für Roboter: Was ein Scan liefert und wie er zur Karte wird

Ein Scan ist kein Schnappschuss: Abtastlücken, Bewegungsverschmierung und das Raycasting, das Entfernungsdaten zur Karte macht.

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Einsteiger · 1 Stunde

ROS 2 auf einem Raspberry Pi installieren und Workspace bauen

Das OS wählen, ROS 2 aus apt installieren, einen colcon-Workspace bauen und einen Laptop mit dem Roboter sprechen lassen.

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Mittelstufe · 40 Min.

Bewegungsprofile: Trapez- und S-Kurven-Beschleunigung

Eine Bewegung rampen statt befehlen – Trapezprofile, Ruckgrenzen und was S-Kurve wirklich kostet.

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Mittelstufe · 25 Min. Lesezeit

Roboterarmtypen: Cartesian, SCARA, Delta, 6-Achs

Vier Architekturen nach Arbeitsraum, Steifigkeit und Tempo — und die Kinematik-Dualität zwischen ihnen.

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Einsteiger · 1 Stunde

Roboter per Bluetooth mit HC-05-Modul steuern

Kopple ein HC-05 mit deinem Handy und fahre einen Roboter über Bluetooth-Seriell – ohne den klassischen 5-V-Fehler.

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Fortgeschritten · 2 Stunden

Kaskadierte PID-Regelung für Balance-Roboter

Zwei verschachtelte PID-Schleifen: eine hält den Neigewinkel, eine fordert Neigung an, damit der Roboter irgendwohin kann.

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Mittelstufe · 1 Stunde

Komplementärfilter: Beschleunigung und Gyro fusionieren

Fusioniere verrauschten Beschleunigungssensor mit driftendem Gyro zu einem vertrauenswürdigen Neigewinkel – in einer Codezeile.

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Mittelstufe · 1,5 Stunden

Einen Roboter per Browser fahren mit ESP32-Webserver

Eine Steuerseite direkt vom ESP32 servieren, damit jeder Browser den Roboter fährt – keine App nötig.

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Einsteiger · 45 Min. Lesezeit

Neigungswinkel aus MPU6050: Beschleunigung und Gyro

Verwandle rohe MPU6050-Zählwerte in einen Neigungswinkel in Grad — und lerne, warum kein Sensor allein taugt.

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Mittelstufe · 1,5 Stunden

Wandfolge und präzise Drehungen für einen Labyrinthroboter

Zwischen Wänden zentriert bleiben und exakt 90° drehen – die zwei Fähigkeiten, an denen ein Labyrinthroboter lebt oder stirbt.

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Mittelstufe · 18 Min. Lesezeit

Servos mit dem PCA9685 ansteuern (I²C-PWM-Treiber)

Frequenz setzen, Winkel in Impulsbreiten umrechnen und 16 Servos an zwei I²C-Pins bewegen – sicher versorgt und kalibriert.

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Mittelstufe · 21 Min. Lesezeit

A*-Pfadplanung auf einem Belegungsraster

Baue und validiere einen A*-Rasterplaner mit sicheren Heuristiken, Hindernisaufweitung und Routenrekonstruktion.

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Mittelstufe · 22 Min. Lesezeit

Kamerakalibrierung und ArUco-Pose mit OpenCV

Kameraintrinsik kalibrieren, Reprojektionsfehler prüfen und die 3D-Pose eines ArUco-Markers schätzen.

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Einsteiger · 18 Min. Lesezeit

Gleichstrommotoren steuern mit PWM und H-Brücke

Verdrahte und steuere einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor sicher mit PWM, H-Brücke und realistischen Stromgrenzen.

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Einsteiger · 17 Min. Lesezeit

Endliche Zustandsmaschinen für Roboterverhalten

Verhedderte Roboterbedingungen durch explizite Zustände, Ereignisse, Übergänge, Timeouts und Erholung ersetzen.

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Einsteiger · 17 Min. Lesezeit

Quadratur-Encoder lesen für Distanz und Tempo

Verwandle Quadratur-Encoderpulse in zuverlässige Radrichtung, Distanz und Geschwindigkeit.

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Einsteiger · 19 Min. Lesezeit

ROS 2 Nodes, Topics, Services und Actions

Wähle das richtige ROS-2-Kommunikationsmuster und inspiziere, wie Nodes Roboterdaten und Kommandos tauschen.

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Mittelstufe · 20 Min. Lesezeit

ROS 2 TF2-Koordinatensysteme für mobile Roboter

Baue und debugge einen TF2-Framebaum von map und odom über die Roboterbasis zu jedem Sensor.

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Mittelstufe · 21 Min. Lesezeit

SLAM, Kartierung, Lokalisierung und Odometriedrift

Odometrie, Entfernungsmessung, Kartierung, Lokalisierung, Scanmatching, Drift und Loop Closure verbinden.

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Einsteiger · 18 Min. Lesezeit

Ultraschall- gegen Laufzeit-Sensoren für Roboter

Ultraschall- oder Laufzeitsensoren für Hinderniserkennung wählen, montieren, kalibrieren und testen.

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Jede Projektanleitung enthält Theorie, einen echten Algorithmus, herunterladbare Diagramme, eine Bauteil-Checkliste und einen interaktiven Simulator.

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