Roboterkit im Test Wireless auf Rädern

Das Roboter-Kit von Texas Instruments.
Das Roboter-Kit von Texas Instruments.

Sensoren, ein Display sowie WiFi und Bluetooth Low Energy stecken in dem Roboter-Kit von Texas Instruments für rund 220 Euro. Mit begleitenden Unterrichtsmodulen und Vorlesungsaufzeichnungen soll es Studenten die Grundlagen der Embedded Systems nahebringen. Wir haben das Kit für Euch getestet.

Viele Halbleiterhersteller überlegen, wie sie jungen Leuten den Einstieg in ihre Techniken erleichtern können. Als Vorbild dient dabei gern die Maker-Szene. Auch Texas Instruments (TI) will Studenten und Schüler für Technik begeistern – und zwar mit dem Roboter-Kit RSLK (Robotics System Learning Kit), einen universellen Roboter zum Zusammenbauen mit begleitenden Vorlesungen und Übungen. Laut Hersteller wird das von MIT-Absolventen und Dozenten der University of Texas, Dr. Jonathan Valvano, entwickelte Kit bereits weltweit verwendet; in Deutschland nutzt es zum Beispiel die TU München für Lehrzwecke. Wir wollten uns von dem Kit ein eigenes Bild machen und haben es für Euch ausprobiert.

Unboxing – was steckt drin?

Das Kit ist als Basic- und als Advanced-­Version erhältlich, wobei nur die Advanced-Version über die Wireless-Fähigkeiten sowie zusätzliche Sensorik verfügt – was sich deutlich auf den Preis auswirkt. Es besteht aus vielen mechanischen und elektronischen Einzelteilen. Unter anderem sind bis drei TI-Boards enthalten. Letztendlich liegen über hundert Einzelteile vor uns, doch leider fällt es wegen der unvollständigen Beschriftung teilweise schwer, einzelne Schrauben richtig zuzuordnen – trotz der beiliegenden Stückliste. Außerdem fehlten bei unserem Testmuster einige Schrauben, Muttern und das LC-Display, dafür war eine überschüssige Sensorhalterung enthalten. Vermisst haben wir auch einen US-Netzstecker-Adapter. Als Basis des Roboters dient die kreisförmige Differenzialgetriebe-Plattform Romi-Chassis von Pololu – dazu gehört auch die Grundelektronik und die Räder.

Der Zusammenbau

Der Zusammenbau des Roboters benötigt keinerlei technische Erfahrung, nur etwas handwerkliches Geschick. Auch eine ruhige Hand fürs Löten ist hilfreich. Nicht immer passen die Einzelteile zueinander, so muss an manchen Stellen zum Beispiel die Bohrung auf den notwen­digen Durchmesser erweitert werden. Dagegen ist anderes gut durchdacht: Die Anschlüsse des Treiberboards sind dank der Spalten im Batteriefach gut erreichbar, was spätere Lötänderungen einfacher macht. Die Qualität der Plastikteile lässt manchmal zu wünschen übrig, uns brach beispielsweise beim anleitungsgemäßen Montieren ein Rad.

Wird beim Aufbau das Curriculum zur Hand genommen, könnte es an mancher Stelle zu Problemen kommen. Zum einen ist der Text sehr knapp formuliert und nur sporadisch bebildert, zum anderen erschwert die Reihenfolge das Vorankommen. Einige Male mussten wir gerade montierte Einzelteile wieder entfernen, um an bestimmte Anschlüsse zu gelangen. Abhilfe schafft die Aufbauanleitung auf der Produktseite unter www.ti.com/rslk. Doch auch sie hat ihre Nachteile: So wird dort zu keinem Zeitpunkt das eigentlich vorgesehene Display thematisiert oder die Befestigung des Steckboards. Außerdem wird das Board dort – anders als beim Curriculum – um 180° gedreht montiert. Auch bei den Sensor-Anschlüssen ist Vorsicht geboten, denn die stimmen teilweise nicht mit dem Training überein. Damit der Zusammenbau keine größeren Probleme bereitet, empfehlen wir, den Roboter schon vor dem Training nach der Gesamtanleitung mit ständiger Curriculum-Gegenprüfung vollständig aufzubauen.

Ein wenig Theorie

Auf der Trainingsseite zum Kit gibt es 19 hierarchisch aufgebaute Video-Module mit Videos – jeweils als theoretische Vorlesung sowie als Übungserklärung. Das empfehlenswerte Begleitdokument zu diesem Trainingskurs ist das Curriculum, das ebenfalls auf der Seite heruntergeladen werden kann. Im Curriculum sind allerdings 21 Module enthalten. Das zwanzigste WiFi-Modul wurde nämlich später nachgeliefert, das Programm muss auch extern heruntergeladen werden und ist nicht im Programm­ordner vorhanden. Und im letzten, dem einundzwanzigsten Modul, sind verschiedene Abschlussaufgaben zu finden, zu denen wir noch später kommen.

Die je rund 20-minütigen Theorie­blöcke mit Dr. Valvano sind gut strukturiert, wenn auch oft etwas oberflächlich. Auch hier werden Eigenrecherche und Vorkenntnisse vorausgesetzt. Nur wenig davon ist im Lehrplan schriftlich festgehalten. Davon unabhängig erläutert der Dozent übergreifende Konzepte sicher und verständlich, integriert einen gesunden Teil an Mathematik und scheut sich nicht, über Digitalfilter oder einzelne Register zu sprechen. Wünschenswert wäre an dieser Stelle mehr Inhalt und folglich ein längeres Zeitkontingent – auch in Hinsicht auf die darauffolgenden Aufgaben, die von den Studenten ab der zweiten Hälfte des Curriculums viel abverlangen. Nicht zu verschweigen sind allerdings auch einige Fehler und Unstimmigkeiten im Curriculum sowie die verwirrende ­Titelwahl.

Gerade die Themen wie Zustandsautomaten, PWM, einzelne Peripherieelemente wie Timer oder UART-Schnittstellen und die Einführung verschiedener Debug-Möglichkeiten können gut als Einstieg für Studenten verwendet werden. Bei manchen Abschnitten schwankt das technische Niveau stark zwischen Physik-Mittelstufe und ersten Universitätssemestern.

Übung macht den Meister

Die hierarchisch aufgebauten Programmieraufgaben sind auf dem geforderten Uni-Einstiegsniveau, wobei auch hier viel Eigenrecherche vorausgesetzt wird. Die Übungen folgen bis auf einige Ausnahmen nicht dem üblichen Lehrbuchmuster, bei dem Beispiel-Software erst besprochen wird, bevor sie weiterentwickelt werden soll. Stattdessen bekommt man bei den meisten Modulen die grundlegende Software nicht zum Laufen, ohne die Low- oder High-Level-Programmierübungen absolviert zu haben.
Zum Glück werden bei schwierigen Themen Hilfestellungen gegeben. Schade ist jedoch, dass keine Beispiellösungen veröffentlich werden, sodass die Studenten nicht wissen, ob sie auf dem richtigen Lösungsweg sind. Die Lab-Videos sind da kaum eine Hilfe.

Auf Los geht`s los!

Im letzten Modul werden die Abschluss­aufgaben zugeteilt, von denen es eigentlich sieben mit verschiedenen Schwierigkeitsstufen gibt, allerdings konnten wir die vierte Aufgabe nicht finden. Die ersten drei Aufgaben können übrigens auch mit dem Basic-Kit absolviert werden.

Bei den Abschlussaufgaben werden stets verschiedene Sensoren benutzt. Erfreulicherweise werden auch zwei Jacki-Grundprojekte mitgeliefert, bei denen die Low-Level-Bibliotheken bereits zur Verfügung stehen, ohne alle Übungen absolviert zu haben. Punkten können bei uns auch die Design-Tipps, die Aufbauanleitung der Parcours und die Team­management-Tipps am Ende.

Unser Fazit:

Das von TI gewählte Lehrkonzept führt schnell zum Erfolg und hat uns grundsätzlich überzeugt. Nichtsdestotrotz müssen leider entscheidende Abzüge bei der Detailtreue, der Dokumentation und der Vollständigkeit gemacht werden. Um sicher durch den Inhalt zu führen, sollte an dieser Stelle noch deutlich nachgebessert werden. Aufgrund des anfäng­lichen Niveaus kann das Basic-Kit auch im fortgeschrittenen Technikunterricht einer Schule genutzt werden. Für universitäre Zwecke empfiehlt sich allerdings das Advanced-Kit, da gerade dort eine offene Plattform nicht nur für Parcours, sondern auch für andere Aufgaben wie Wireless in der IoT-Welt relevant ist.

Die Basic- Version des TI-RSL-Kit

  • MSP432P4 LaunchPad
  • 48 MHz ARM-Cortex-M4F
  • 256 KB Flash und 64 KB RAM
  • Debugger samt
  • EnergyTrace+-Technologie
  • Romi-Chassis samt Motoren und Grundplatine
  • Eine IR-Reflexions-Sensorleiste mit 8 LEDs für Linienerkennung
  • 6 Schalter für Wand-Erkennung
  • kleines Breadboard
  • Kabel und Kleinteile
  • Kleinbauteile
  • 6 NiMh-Akkus mit Ladegerät

Kosten: rund 80 Euro

Zusätzlicher Inhalt des Advanced-Kit

  • CC2650 BLE BoosterPack
  • integrierte Antenne
  • Spezifikation 4.2
  • CC3120 WiFi BoosterPack
  • externes 16 Mbit Flash
  • 40 MHz Quarz
  • 3 IR-Abstandssensoren
  • 2 Motoren-Tachometer-Encoder
  • ggf. Nokia-5110-LCD

Kosten: rund 220 Euro (bzw. 90 Euro als Upgrade)
Zielgruppe: Studenten und Fortzubildende im Bereich der Embedded Systems
Konzept: Schritt-für-Schritt-Videos mit Theorie und Praxis, begleitet von Übungen und Zusatzunterlagen
Ziel: Verschiedene Parcours mit unterschiedlichen Aufgabenstellungen
Gesamt-Zeitaufwand: mind. 45 bzw. 60 Stunden