Stapel Roboter-Autos mit dem ESP32

Bauen, programmieren, steuern
1. Auflage 2025
ISBN: 978-3-367-11286-9
Verlag: Rheinwerk
Format: EPUB
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 368 Seiten

Reihe: Rheinwerk Computing

Der Traum vom selbstfahrenden Auto

Wer braucht schon einen Telsa, wenn man sein eigenes E-Auto bauen kann?

Dein Flitzer wird zwar ein bisschen kleiner als ein richtiges Auto werden, dafür kannst du ihn selbst bauen, programmieren und steuern. Ingmar Stapel zeigt dir, welche Werkzeuge und Teile du brauchst und wie sie zusammenpassen. Für die Programmierung gibt es ausführliche Codebeispiele und die Unterstützung eines KI-Helfers. Und zum krönenden Abschluss bringst du deinem Auto bei, selbstständig durch die Wohnung zu fahren.

• Ohne Vorwissen einsteigen und direkt losfahren
• Vom Roboterbau über die KI-gestützte Programmierung bis zum Training eines selbstfahrenden Modells
• Ferngesteuerte und autonome Modelle selbst bauen

Aus dem Inhalt:

• Werkzeuge und Teile
• Das Chassis aus dem 3D-Druck
• Antrieb, Akku und Verkablung: die Energie für dein Auto
• Das Gehirn: das ESP32 Dev Kit
• Schritt für Schritt: die Montage des Autos
• Programmierung mit KI: richtiges Prompting, ohne den Überblick zu verlieren
• Steuerung programmieren: umfassende Codebeispiele, die zeigen, wie's geht
• Sensoren auslesen, Spuren folgen und immer im Gleichgewicht bleiben
• Autonom fahren mit Ultraschallsensor und GPS-Modul
• Dein Auto wird smart: das OpenBot-Framework
• Daten sammeln und KI trainieren

Ingmar Stapel ist Diplom-Informatiker (FH) und seit über 20 Jahren in der Automotive-IT tätig. Als GenAI Innovation Manager begleitet und gestaltet er den Wandel seiner Organisationen hin zu generativer KI und agentischen Systemen: In dieser Rolle berät er, gibt die strategische Richtung vor und erprobt neue Ansätze – an der Schnittstelle zwischen den umsetzenden Fachbereichen und der Ausrichtung der Organisation. So verbindet der Autor das strategische Warum und das praktische Wie.Gerade in wirtschaftlich und politisch unsicheren Zeiten ist es Ingmar Stapel ein besonderes Anliegen, dass Unternehmen die eigenen Fähigkeiten aufbauen, um handlungsfähig und unabhängig zu bleiben.Denn nur wer dieses Können im eigenen Haus aufbaut, hat überhaupt die Wahl.

Autoren/Hrsg.

Stapel, Ingmar

Inhaltsverzeichnis

  Materialien zum Buch ... 18

  Vorwort ... 19

TEIL I.  Baue dein eigenes Roboter-Auto ... 23

Kapitel 1.  Dein Roboter-Auto zum Selberbau ... 25

       1.1 ... Warum überhaupt ein Roboter-Auto bauen? ... 25

       1.2 ... Für wen ist dieses Projekt geeignet? ... 27

       1.3 ... Mehr als nur Likes: dein Projekt, deine Zukunft ... 27

Kapitel 2.  Die richtige Ausrüstung: Werkzeuge für das Roboter-Auto-Projekt ... 29

       2.1 ... Warum die richtigen Werkzeuge wichtig sind ... 29

       2.2 ... Die wichtigsten Werkzeuge für dein Roboter-Auto-Projekt ... 30

       2.3 ... Gut verlötet ist halb gewonnen -- Grundlagen des Lötens ... 31

       2.4 ... Vorbereitung ist alles ... 36

Kapitel 3.  Das Chassis: die Basis deines Roboter-Autos ... 37

       3.1 ... Präzision aus dem Drucker: das 3D-gedruckte Chassis ... 38

       3.2 ... Flexibel und kreativ: das Chassis aus LEGO®-Bausteinen ... 43

       3.3 ... Günstig und individuell: das Chassis aus Pappe ... 47

       3.4 ... Deine Wahl, dein Roboter! ... 52

Kapitel 4.  3D-Druck-Chassis: So erhältst du das Chassis und andere Teile ... 53

       4.1 ... 3D-Druck verstehen: Schicht für Schicht zum Objekt ... 53

       4.2 ... Die Baupläne: Was ist eine STL-Datei? ... 54

       4.3 ... Dein Druckmaterial: Filament-Arten für dein Roboter-Auto ... 54

       4.4 ... Kein 3D-Drucker zuhause? Kein Problem! ... 56

       4.5 ... Dein erster 3D-Druck: wichtige Einstellungen und Tipps ... 56

Kapitel 5.  Strom ist die Roboter-Energie -- Grundlagen der Elektrizität für dein Roboter-Auto ... 59

       5.1 ... Elektrische Gesetze und Formeln -- das kleine Einmaleins der Elektronik ... 59

       5.2 ... Die elektrische Leistung -- wie viel Power steckt drin? ... 63

       5.3 ... Leistungsaufnahme des gesamten Roboter-Autos in einem Beispiel ... 65

       5.4 ... Beispielrechnung für einen LED-Vorwiderstand ... 66

Kapitel 6.  Datenübertragung im Detail: der I2C-Bus und der ESP32 ... 69

       6.1 ... Was ist der I2C-Bus? ... 69

       6.2 ... Wie funktioniert I2C? ... 71

       6.3 ... Der I2C-Bus des ESP32 ... 73

       6.4 ... I2C-Hubs: mehr Anschlüsse für Sensoren ... 73

       6.5 ... DIY-I2C-Hub -- meine persönliche Empfehlung ... 74

       6.6 ... Die genaue Verwendung des I2C-Busses im Roboter-Auto ... 75

       6.7 ... Level-Shifter (Pegelwandler) -- die Spannungsanpassung im I2C-System ... 76

Kapitel 7.  Diese Hardware brauchst du für dein Roboter-Auto ... 77

       7.1 ... Das Gehirn: der ESP32-Mikrocontroller ... 77

       7.2 ... Fortbewegung: die TT-Getriebemotoren mit Rädern ... 78

       7.3 ... Motorsteuerung: L298N-Motortreiber-Modul ... 79

       7.4 ... OLED-Display SSD1306 -- das Info-Display ... 81

       7.5 ... Die 18650-Li-Ion-Akkus ... 82

       7.6 ... Batteriehalter mit Feinsicherung und Sicherungshalter ... 86

       7.7 ... Die richtige Spannung: der Spannungswandler ... 88

       7.8 ... Beleuchtung: NeoPixel-LEDs ... 89

       7.9 ... Fernsteuerung: Sony PS4/PS5 Gamecontroller ... 91

       7.10 ... Spannung im Blick: die digitale Spannungsanzeige ... 92

       7.11 ... Kleinmaterial: Kabel, Verbinder und mehr ... 94

       7.12 ... Übersicht der benötigten Komponenten ... 96

       7.13 ... Was kommt als Nächstes? ... 98

Kapitel 8.  Die Spannungsversorgung des Roboter-Autos ... 99

       8.1 ... Warum drei 18650-Akkus als Spannungsquelle? ... 99

       8.2 ... Benötigte Komponenten für die Spannungsversorgung ... 100

       8.3 ... Aufbau der Spannungsversorgung ... 100

       8.4 ... Was kommt als Nächstes? ... 106

Kapitel 9.  Das 3D-Druck-Chassis -- dein Roboter nimmt Gestalt an ... 107

       9.1 ... Aufbau des Beispiel-Chassis ... 109

       9.2 ... Vorbereitung der 3D-Druckteile ... 110

       9.3 ... Dein 3D-Druck-Roboter-Chassis: die Bauteile im Detail ... 110

       9.4 ... Was kommt als Nächstes? ... 120

Kapitel 10.  Schritt-für-Schritt-Montage des 3D-gedruckten Roboter-Autos ... 121

       10.1 ... Fokus auf das 3D-Druck-Beispiel ... 121

       10.2 ... Start der Roboter-Auto-Verkabelung und -Montage ... 122

       10.3 ... ESP32 -- logische Verkabelung vorbereiten ... 124

       10.4 ... LED-Daten-Pin vorbereiten ... 126

       10.5 ... Anschlusskabel der Motoren vorbereiten und anschließen ... 127

       10.6 ... TT-Getriebemotoren montieren und anschließen ... 128

       10.7 ... Spannungswandler befestigen ... 133

       10.8 ... Anschluss des Motortreibers an den ESP32 ... 134

       10.9 ... Verkabelung des Fahrerhauses ... 136

       10.10 ... LED-Verkabelung vorbereiten und einbauen ... 144

       10.11 ... Erster Test der Spannungsversorgung ... 147

       10.12 ... Was kommt als Nächstes? ... 148

Kapitel 11.  Erste Schritte mit der Arduino-Entwicklungsumgebung ... 149

       11.1 ... Arduino IDE herunterladen und installieren ... 149

       11.2 ... ESP32-Boards für Arduino IDE einrichten ... 150

       11.3 ... Benötigte Bibliotheken installieren ... 152

       11.4 ... ESP32 mit dem Computer verbinden ... 152

       11.5 ... Test-Sketch hochladen ... 152

Kapitel 12.  Die komplette Software für dein Roboter-Auto ... 155

       12.1 ... Voraussetzungen prüfen ... 155

       12.2 ... Roboter-Auto-Programm herunterladen und aufspielen ... 156

       12.3 ... ESP32-Roboter-Auto-Programm testen ... 156

       12.4 ... Ausblick und Erweiterungen ... 158

TEIL II.  Prompte deine Roboter-Auto-Programme ... 165

Kapitel 14.  Programmieren mit KI-Unterstützung: deine Prompt-Schule ... 167

       14.1 ... Die Kunst des Befehls: Was ist ein Prompt und warum ist »Prompt Engineering« wichtig? ... 167

       14.2 ... Werkzeuge des Dialogs: wichtige Prompting-Techniken ... 168

       14.3 ... Dein perfekter Befehl: einen effektiven Prompt für das ESP32-Roboter-Auto erstellen ... 175

       14.4 ... Der iterative Prozess: vom ersten Entwurf zum fertigen Code ... 178

       14.5 ... Dokumentation deiner Prompts -- behalte den Überblick ... 179

       14.6 ... Realistische Erwartungen und deine Rolle als Entwickler ... 179

Kapitel 15.  Sensoren im Überblick ... 181

       15.1 ... Was sind Sensoren und wozu brauchen wir sie? ... 181

       15.2 ... Der Ultraschallsensor (HC-SR04) -- sehen mit Schallwellen ... 183

       15.3 ... Digitaler Lichtsensor (GY-302/BH1750) -- präzise Helligkeit messen ... 186

       15.4 ... Infrarotsensoren/Liniensensoren -- dem Weg folgen ... 189

       15.5 ... Das Gyroskop (GY-521/MPU-6050) -- Drehbewegungen und Lage erfassen ... 193

       15.6 ... Das Kompassmodul -- dein Roboter findet die Nordrichtung ... 196

       15.7 ... Weitere interessante Sensoren für Roboter-Projekte ... 198

Kapitel 16.  Präzises Lichtmanagement -- dein Roboter misst Helligkeit in Lux mit dem BH1750 ... 201

       16.1 ... Der digitale Lichtsensor BH1750 -- was er kann und warum er praktisch ist ... 201

       16.2 ... Das GY-302-Modul (BH1750) am Roboter montieren und anschließen ... 202

       16.3 ... Programmieren: Lichtstärke in Lux auslesen und auf dem OLED-Display anzeigen ... 203

Kapitel 17.  Auf der Ideallinie -- dein Roboter folgt Spuren mit dem KY-033-Liniensensor ... 209

       17.1 ... Was bedeutet Linienverfolgung? ... 209

       17.2 ... Den KY-033-Liniensensor am Roboter montieren und anschließen ... 211

       17.3 ... Programmieren: Linienstatus pro Sensor erkennen ... 213

       17.4 ... Das Programm für die Linienverfolgung in Verbindung mit der Motorsteuerung: Wo ist nur die Linie hin? ... 217

       17.5 ... Testfahrten und Kalibrierung ... 223

       17.6 ... Problem mit dem Code? ... 224

Kapitel 18.  Balanceakt und Drehmomente -- dein Roboter versteht Bewegung ... 225

       18.1 ... Gyroskop und Beschleunigungssensor kurz erklärt ... 225

       18.2 ... Den MPU-6050-Sensor am Roboter-Auto montieren und anschließen ... 226

       18.3 ... Programmieren: Rohdaten von Gyroskop und Beschleunigungssensor auslesen (mit OLED-Anzeige) ... 228

       18.4 ... Logik: von Rohdaten zu Winkeln -- Neigung und Drehung verstehen ... 233

       18.5 ... Das Programm, um den Roboter um 45 Grad zu drehen ... 234

       18.6 ... Testfahrten bzw. Drehung ... 242

Kapitel 19.  Immer nordwärts -- dein Roboter-Auto findet die Himmelsrichtung ... 243

       19.1 ... Was ist ein Magnetometer und wie wird daraus ein Kompass? ... 243

       19.2 ... Das GY-271-Modul am Roboter montieren und anschließen ... 244

       19.3 ... Anschluss an den ESP32 ... 245

       19.4 ... Programmieren: Magnetfeld-Rohdaten und Kompassrichtung auslesen ... 245

       19.5 ... Erweiterungen und Verfeinerungen ... 252

       19.6 ... Kompasskalibrierung des QMC5883L -- ein Muss für präzise Navigation ... 253

Kapitel 20.  Dein Roboter fährt allein -- autonom mit Ultraschallsensor ... 255

       20.1 ... Den Ultraschallsensor am Roboter montieren ... 256

       20.2 ... Prompt für die Programmierung ... 256

       20.3 ... Testfahrten und Fehlersuche ... 259

Kapitel 21.  Dein Roboter findet seinen Platz in der Welt -- Navigation mit dem GPS-Modul ... 261

       21.1 ... Was ist GPS und wie wird daraus eine Position? ... 262

       21.2 ... Das GY-NEO6MV2-Modul am Roboter montieren ... 262

       21.3 ... Anschluss an den ESP32 ... 263

       21.4 ... Programmieren: GPS-Position und Zeit auslesen ... 263

       21.5 ... Erweiterungen und Verfeinerungen ... 266

Kapitel 22.  Steuerung per Browser -- das Web-Interface ... 269

       22.1 ... Was ist ein Web-Interface und warum ist es nützlich für dein Roboter-Auto? ... 269

       22.2 ... Grundlagen: einen einfachen Webserver auf dem ESP32 aufsetzen ... 270

       22.3 ... Prompt für die Programmierung ... 271

       22.4 ... Herausforderungen und Weiterentwicklungsmöglichkeiten ... 274

Kapitel 23.  Mehr Bewegung: Servo-Motoren für dein Roboter-Auto ... 275

       23.1 ... Was sind Servo-Motoren und wie unterscheiden sie sich von den Antriebsmotoren? ... 276

       23.2 ... Das PCA9685-Modul und die Ansteuerung von Servos ... 277

       23.3 ... Einbau des Servo-Controllers und Programmierung ... 279

TEIL III.  Level Up: Das Roboter-Auto fährt autonom ... 285

Kapitel 24.  Dein Roboter-Auto wird intelligent -- lerne das OpenBot Framework kennen ... 287

       24.1 ... Was du im dritten Teil des Buches lernen wirst ... 288

       24.2 ... Eine neue Dimension der Autonomie -- dein Smartphone als Robotergehirn ... 289

       24.3 ... Vorstellung des OpenBot-Projekts ... 289

       24.4 ... Zusätzlich benötigte Komponenten zum bestehenden Roboter-Auto ... 292

Kapitel 25.  Das OpenBot-System -- Zusammenspiel von Smartphone und ESP32-Mikrocontroller ... 297

       25.1 ... Die Architektur im Detail ... 297

       25.2 ... Überblick über die autonomen Fähigkeiten mit OpenBot ... 299

Kapitel 26.  Vom Roboter-Auto zum OpenBot: Vorbereitung und Firmware-Installation ... 301

       26.1 ... Letzte Hardware-Vorbereitung: die Smartphone-Halterung ... 301

       26.2 ... Die OpenBot-Firmware: Vorbereitung und Konfiguration ... 302

       26.3 ... Die Firmware konfigurieren ... 302

       26.4 ... Firmware auf den ESP32 aufspielen ... 306

       26.5 ... Der erste Test ... 307

       26.6 ... Die OpenBot-Smartphone-App -- Installation und erste Verbindung ... 307

       26.7 ... Die Benutzeroberfläche der OpenBot-App ... 312

       26.8 ... Die Benutzeroberfläche der OpenBot-App (AI) ... 323

Kapitel 27.  Datensammlung und KI-Training in der Praxis: eine Schritt-für-Schritt-Anleitung ... 331

       27.1 ... Trainingsdaten sammeln ... 331

       27.2 ... Vom Rohstoff zum Gehirn -- dein eigenes KI-Modell trainieren ... 335

       27.3 ... Das fertige KI-Modell: Export und Übertragung auf das Smartphone ... 346

       27.4 ... Fazit: Die erste autonome Fahrt mit deinem eigenen Modell ... 350

Kapitel 28.  Der visuelle Baukasten -- eigene Programme mit OpenBot Playground erstellen ... 351

       28.1 ... Der OpenBot-Online-Dienst: einfach im Browser loslegen ... 352

       28.2 ... Die magische Verbindung: PC und Roboter koppeln ... 352

       28.3 ... Der Baukasten: Logik und KI mit Blöcken erschaffen ... 352

Kapitel 29.  Dein intelligenter Roboter -- Zusammenfassung und nächste Abenteuer ... 355

       29.1 ... Was du gelernt hast: dein Weg zum Roboter-Entwickler ... 355

       29.2 ... Was jetzt möglich ist: deine Reise beginnt hier ... 356

Kapitel 30.  Die abschließenden Worte: Was du bis jetzt erreicht hast und wie es weitergeht ... 357

       30.1 ... Was Kinder und auch Erwachsene mitnehmen können ... 358

       30.2 ... Was du als Nächstes machen kannst ... 358

       30.3 ... Das ESP32-Roboter-Auto-Projekt in Familie und Schule ... 359

       30.4 ... Wie ein humanoider Roboter zukünftig mit KI-Unterstützung Probleme lösen könnte -- einfach erklärt ... 359

       30.5 ... Gedanken über die Zukunft des Zusammenlebens mit Large Language Models ... 361

       30.6 ... Und jetzt? Feiern und Teilen! ... 364

  Index ... 365

Leseproben

Vorwort

Mit diesem Buch hältst du nicht nur eine Anleitung zum Bau eines Roboter-Autos in deinen Händen, sondern eine Einladung zu einem dreiteiligen Abenteuer des Entdeckens, Programmierens und Erschaffens. Ganz nach dem Motto »Learning by Doing« wirst du dir mit diesem Buch die spannenden Themen der Elektronik, der künstlichen Intelligenz und der Robotik spielerisch erarbeiten.

Im ersten Teil des Buches lernst du einige Grundlagen wie zum Beispiel zum Thema Löten oder der Spannungsversorgung im Roboter-Auto. Mit diesem Basiswissen ausgestattet wird dir der Bau deines ferngesteuerten Roboter-Autos leicht von der Hand gehen. Danach folgt der zweite Teil, der etwas theoretischer ist und dir mit der einzigartigen »Prompt-Schule« das Wissen an die Hand gibt, wie du im Dialog mit modernen KI-Assistenten dein Roboter-Auto programmierst – eine Fähigkeit, die dir weit über das Roboter-Auto-Projekt hinaus helfen wird. Im dritten Teil verwandeln wir zusammen dein Roboter-Auto schließlich in einen intelligenten OpenBot, der ein modernes Smartphone als Gehirn nutzt, um zum Beispiel mit selbst trainierten KI-Modellen das autonome Fahren zu lernen. Du lernst auch das Roboter-Auto visuell mit einer Block-Programmiersprache zu programmieren und bringst so deinem Roboter-Auto weitere KI-Fähigkeiten bei, abseits vom autonomen Fahren durch einfaches Kombinieren der verschiedenen Coding-Blöcke.

Zugegeben, bei einem Do-it-yourself-Projekt dieser Komplexität wird nicht immer alles auf Anhieb fehlerfrei funktionieren. Aber gerade das gemeinsame Tüfteln, das Suchen nach Lösungen und das Erfolgserlebnis, wenn das Roboter-Auto die ersten selbstständigen Runden im Zimmer dreht, sind unglaublich lohnend und machen enorm viel Spaß!

Die Idee zu diesem Buch und dem Roboter-Auto entstand aus einem ganz persönlichen Projekt: dem gemeinsamen Bau von Roboter-Autos mit meiner Tochter. Es war wunderbar zu sehen, wie ihre Neugier wuchs, wie sie mithalf, Bauteile sortierte und die ersten Kabelverbindungen im Roboter-Auto anschloss. Aus diesem Vater-Tochter-Projekt, das uns viele schöne gemeinsame Stunden bescherte, reifte die Idee, diese Erfahrung zu teilen.

So wird dieses Roboter-Auto auch Teil eines besonderen Projekttages in der 2. Klasse meiner Tochter sein. Die Vorstellung, wie die Kinderaugen leuchten werden, wenn sie ihren eigenen, selbstgebauten Roboter zum Leben erwecken, ist eine wunderbare Motivation. Dieses Buch soll auch anderen Eltern, Lehrern oder Jugendlichen die Möglichkeit geben, solche unvergesslichen Momente des Lernens und Schaffens zu erleben.

In diesem Buch habe ich all mein Wissen und meine Erfahrungen zusammengetragen, um dich auf dieser spannenden Reise zu begleiten: vom physischen Bau des Roboters über die revolutionäre Art des Programmierens im Dialog mit KI-Assistenten bis hin zur Krönung – der Erschaffung eines autonomen Fahrzeugs mit eigenem, selbst trainiertem KI-Modell.

Wenn du also bereit bist, dich auf diese spannende Entdeckungsreise zu begeben, dann leg los! Bau nicht nur ein Roboter-Auto, sondern schaffe deine ganz persönliche Erfolgsgeschichte – vielleicht ja auch gemeinsam mit der nächsten Generation von Tüftlern und Makern, die du beim Bau ihres eigenen Roboter-Autos begleitest, so wie ich mit meiner Tochter zusammen.

Viel Spaß beim Bauen, Programmieren und Entdecken!

Herzlichen Dank

An allererster Stelle gilt mein tiefster Dank meiner Frau und meiner wunderbaren Tochter. Ohne eure Geduld, euer Verständnis und eure tatkräftige Unterstützung wäre auch dieses Buch nicht entstanden. Es gab viele Stunden, in denen ich am Roboter tüftelte, an den Texten und Bildern arbeitete – und besonders viel Zeit in die Gestaltung des 3D-Modells investierte.

Besonderer Dank geht an meine Tochter, die nicht nur geduldig meine »Bastelzeiten« hingenommen hat, sondern dieses Buch auch maßgeblich mitgestaltet hat. Ihre Ideen sind direkt in das 3D-Design des Roboter-Autos eingeflossen, und die Begeisterung, die der 3D-Drucker bei uns beiden ausgelöst hat oder wenn unser KI-Modell einen Banana-Dance ausführte, war eine tolle Motivation, immer weiter an diesem Buch zu schreiben. Dieses gemeinsame Erschaffen, Ausprobieren, Annehmen von Herausforderungen und die pure Freude am fahrenden Roboter-Auto haben dieses Projekt so besonders gemacht. Du warst meine wichtigste Co-Autorin und Testerin auf dieser Reise!

Die Idee, dieses Projekt als Projekttag in deiner 2. Klasse umzusetzen, war eine wunderbare Inspiration und hat gezeigt, wie viel Begeisterung in jungen Köpfen steckt, wenn Technik greifbar und zum Leben erweckt wird. Ein großes Dankeschön geht an deine Klassenlehrerin J. M. und die Schulleitung für diese tolle Möglichkeit.

Ein herzliches Dankeschön geht auch an Jörg Rippel, der mich mit seinem Fachwissen und erstklassigen Humor beim Schreiben des Buches unterstützt hat. Nicht zuletzt möchte ich mich bei allen Makern, Tüftlern und DIY-Enthusiasten wie dem OpenBot-Projekt bedanken, die durch ihre Projekte und Veröffentlichungen eine unendliche Quelle der Inspiration darstellen.

Vielen Dank euch allen!

Einleitung: Was dieses Buch leistet und was dich erwartet

Roboter prägen immer stärker unsere Gesellschaft, und ihr Siegeszug ist nicht mehr aufzuhalten. Wer möchte nicht die Technik, die in Robotern steckt, verstehen, selbst die Zukunft mitgestalten und ein spannendes Roboter-Auto bauen?

Mikrocontroller wie der ESP32 erfreuen sich wachsender Beliebtheit und werden in unzähligen Projekten eingesetzt. Ihre Leistungsfähigkeit und integrierte Funktionen wie Bluetooth und WLAN machen sie zur idealen Basis für innovative Do-it-yourself-Projekte. Während allgemeine Informationen zum ESP32 in Büchern, auf Webseiten und in Foren detailliert erläutert werden, fehlt es oft an einer Anleitung zur konkreten Umsetzung eines komplexen Projekts wie eines Roboter-Autos. Diese Lücke möchte ich mit dem dir vorliegenden Buch schließen. Ich führe dich Schritt für Schritt durch die einzelnen Projektphasen mit dem Ziel, dass du lernst, dein eigenes zunächst noch ferngesteuertes Roboter-Auto zu bauen, das du dann am Ende des Buches von einem selbst trainierten KI-Modell steuern lassen kannst.

Dieses Buch ist unterteilt in drei Teile, die dich vom Anfänger zum fortgeschrittenen Roboter-Entwickler machen.

• Im ersten Teil legen wir das Fundament, und dazu vermittle ich dir das notwendige theoretische Wissen, das du brauchen wirst, gefolgt von der Praxis, dem konkreten Bau des Roboter-Autos. So werde ich kurz auf die Werkzeuge eingehen, die notwendig sind, um zum Beispiel das Chassis zu bauen, oder auch wie du mit einem Lötkolben richtig arbeitest. Da ich schon einige Roboter-Autos gebaut habe, stelle ich dir vor, wie du zum Beispiel aus Pappe, Klemmbausteinen oder mit einem 3D-Drucker dein ganz individuelles Chassis bauen kannst. Wenn du so weit bist, tiefer in die Theorie einzusteigen, werden wir uns zusammen das Thema der passenden Spannungsversorgung für das Roboter-Auto erarbeiten. Da auch Daten im Roboter-Auto von zum Beispiel Sensoren übertragen werden müssen, stelle ich dir im Detail den I2C-Bus vor. Dieser ermöglicht es uns, eine effiziente und schnelle Kommunikation zwischen Sensoren im und am Roboter-Auto umzusetzen. Nach dieser Theorie steigen wir dann konkreter ein und besprechen die Komponenten, die es unserem Roboter-Auto ermöglichen, zu fahren – wie den ESP32, das Gehirn des Roboter-Autos, und den Motortreiber, der die Motoren ansteuert. Dann wird es auch schon konkret, und du wirst dein Roboter-Auto aufbauen und programmieren, sodass es am Ende des ersten Teils ferngesteuert fahren kann.

• Im zweiten Teil geht es darum, die notwendige Software für dein Roboter-Auto zu schreiben. Du lernst aber nicht direkt das Programmieren, sondern wie du mithilfe von KI-Assistenten den Programmcode generieren lässt, um zum Beispiel die Messwerte der verbauten Sensoren auszulesen. Kurz gesagt startet der zweite Teil mit einer Prompt-Schule, die dir das notwendige Wissen vermittelt, welche Prompt-Techniken und Vorgehen es gibt, um Programmcode für das Roboter-Auto generieren zu lassen. Wenn du die Prompt-Schule abgeschlossen hast, wird es praktisch, und ich stelle dir klassische Sensoren in der Robotik vor wie ein Kompassmodul oder einen Ultraschallsensor und noch viele weitere. Anschließend werden wir zusammen für jeden Sensor, den ich dir vorgestellt habe, einen Prompt schreiben und den zugehörigen Code generieren lassen. Wenn es nicht auf Anhieb klappt, keine Sorge, ich stelle dir auch alle Programme zum Download bereit. Am Ende dieses zweiten Teils hast du die Grundlagen verinnerlicht, wie du KI-Assistenten für die Programmierung nutzen kannst, und kannst jetzt das erlangte Wissen auch abseits der Robotik für zum Beispiel die Programmierung oder Textgenerierung einsetzen. Dieser Teil schließt dann mit Gedanken zur Zukunft des Bildungssystems und einem Versuch eines Ausblicks, wie sich das Thema der generativen KI weiterentwickeln kann.

• Im dritten und letzten Teil entfesseln wir das volle Potenzial deines Roboter-Autos und bauen es um. Wir verwandeln es zusammen in einen sogenannten OpenBot, der ein Smartphone als Gehirn nutzt. Auf dem...

Über Autor(innen)

Stapel, Ingmar
Ingmar Stapel ist Diplom-Informatiker (FH) und seit über 20 Jahren in der Automotive-IT tätig. Als GenAI Innovation Manager begleitet und gestaltet er den Wandel seiner Organisationen hin zu generativer KI und agentischen Systemen: In dieser Rolle berät er, gibt die strategische Richtung vor und erprobt neue Ansätze – an der Schnittstelle zwischen den umsetzenden Fachbereichen und der Ausrichtung der Organisation. So verbindet der Autor das strategische Warum und das praktische Wie.Gerade in wirtschaftlich und politisch unsicheren Zeiten ist es Ingmar Stapel ein besonderes Anliegen, dass Unternehmen die eigenen Fähigkeiten aufbauen, um handlungsfähig und unabhängig zu bleiben.Denn nur wer dieses Können im eigenen Haus aufbaut, hat überhaupt die Wahl.