Konstruktionsbericht · 5. August 2026
Zeichenroboter
Ein runder Stiftroboter von 76 mm Durchmesser, der über Nacht auf Visitenkarten zeichnet. Nullpunkt ist die Kartenkante — nicht eine Wanne, nicht ein Anschlag, nicht das eigene Rad.
GeplantReine Planung — nichts gebaut, nichts bestellt.
- Durchmesser
- 76 mm
- Kartenformat
- 85 × 55 mm
- Antrieb
- N20 Getriebemotoren
- Kantensensoren
- 2 Reflex, 50 mm
- Teileliste
- ~34 €
- Laufzeit
- eine Nacht
Ein rollender Roboter hält einen Stift und zeichnet über Nacht auf eine Visitenkarte. Langsam und leise sind erwünscht, schnell ist ausdrücklich kein Ziel.
Das eine harte Problem
Ein rollender Zeichenroboter weiss nicht, wo er ist. Räder schlupfen, und jeder Fehler summiert sich: Radodometrie allein wächst unbegrenzt, ohne obere Schranke. Nach zehn Minuten ist das Bild Makulatur. Alles andere am Gerät ist einfach — diese eine Frage entscheidet, ob es funktioniert.
| Verfahren | Fehler über Zeit | Teile | Braucht | Urteil |
|---|---|---|---|---|
| Radodometrie, Schritte zählen | wächst unbegrenzt | 0 € | — | unbrauchbar über 10 min |
| Optischer Maussensor | wächst langsam | ~12 € | tragfähige Textur | geprüft, ersetzt |
| Wanne mit Anschlagecke | wird zurückgesetzt | ~3 € | rechtwinkliges Druckteil | Grundidee, verfeinert |
| Deckenkamera mit ArUco-Markern | konstant | Kamera + Rechner | Aufbau über dem Tisch | zurückgestellt |
| Kodiertes Papier (Anoto-Prinzip) | konstant | Spezialpapier | Sonderdruck | nicht jetzt |
| Kartenkante als Nullpunkt | wird zurückgesetzt | ~6 € | Kontrast Karte/Ablage | gewählt |
Die gewählte Lösung
Die entscheidende Beobachtung: die Karte ist präziser gefertigt als jedes Druckteil, das wir bauen können. Eine geschnittene Visitenkarte ist auf Zehntel genau 85 × 55 mm. Warum also eine selbstgedruckte Wanne als Referenz nehmen und nicht das Blatt selbst?
Zwei billige Reflexsensoren sitzen vorn am Roboter, rund 50 mm auseinander, und schauen nach unten. Die Ablage ist dunkel gedruckt, die Karte weiss — der Kontrast ist eindeutig. Überfährt der Roboter eine Kante schräg, schaltet erst der eine Sensor, dann der andere: aus dem Wegunterschied zwischen beiden Ereignissen fällt der Winkel, aus dem Ereignis selbst die Position quer zur Kante. Dieselbe Information wie aus zwei Endschaltern an einer Wand — nur ohne Anfahren, ohne Anpressen, ohne Ecke.
Der Fehler wächst damit nicht mehr unbegrenzt, sondern wird bei jeder Kantenüberfahrt zurückgesetzt.
Mechanik
- Rund, Ø 76 mm. Nicht die Breite entscheidet über die Ablagefläche, sondern der Drehkreis. Ein runder Roboter mit 38 mm Radius braucht gegenüber einem Rechteck von 160 × 85 mm (mit Telefon an Bord) rund ein Drittel der Fläche — die grössere Ablage passt nicht mehr in einem Stück auf ein 220er-Druckbett.
- Stift auf der Radachse. Dann dreht sich der Roboter um die Stiftspitze, und eine Drehung verschiebt den Strich nicht.
- N20-Getriebemotoren statt Schrittmotoren. Die Motorlänge bestimmt bei diesem Durchmesser die Baubreite; Schrittmotoren würden das Chassis sprengen.
- Stiftlift schwimmend. Ein Sub-Micro-Servo (3,7 g) hebt, aber der Stift wird nicht starr auf Höhe gestellt, sondern schwimmend gelagert und von einem kleinen Gewicht heruntergedrückt. Dann bleibt der Strich gleich breit, auch wenn die Karte nicht perfekt plan liegt.
Er fährt über sein eigenes Bild
Bei einem Roboter, der grösser ist als sein Blatt, ist das unvermeidlich — und es entscheidet über die Stiftwahl. Filzstift verschmiert unter den Rädern, Gelstift ist am schlimmsten. Erste Wahl: Bleistift — trocknet nicht, verschmiert kaum. Alternativ Kugelschreiber oder ein alkoholbasierter Fineliner mit rund einer Sekunde Trockenzeit.
Der Vorschlag kommt zuverlässig, seit drei Drucker im Haus stehen: „bau ihn doch als Portal aus dem MK3“. Das ist entschieden — „wäre für dieselbe Genauigkeit einfacher, aber dann ist das Gerät grösser als sein Bild, und genau das soll es nicht sein“. Ein Portalplotter wäre ein eigenständiges Werkzeug, kein Ersatz. Die Drucker liefern hier die Teile, nicht die Kinematik.
Wer Augen am Roboter will (Telefon an Bord), bekommt sie ebenfalls nicht: Android ist nicht echtzeitfähig, das Motortiming bliebe auf dem Mikrocontroller. Die Teilezahl geht damit hoch, nicht runter.
Offene Punkte
- Nichts beschafft. Die Teileliste steht, die Bestellung nicht.
- Bahnplanung gegen Selbstüberfahrten. Der Roboter ist grösser als sein Blatt und fährt zwangsläufig über das eigene Bild — die Reihenfolge der Striche muss das berücksichtigen.
- Servo stromlos schalten zwischen den Bewegungen, sonst brummt er die Nacht durch.
Wo der Rest liegt
| Art | Was | Pfad |
|---|---|---|
| Repo | Volltext mit Entscheidungsprotokoll und allen geprüften Varianten | tools/mana-zeichenroboter/plan/index.html |
| Backlog | Teileliste als Eintrag 11 | platform/mana/docs/HARDWARE_BACKLOG.md |