Arduino-Uno-Roboter zur Personenerkennung – Sensorintegration Schritt für Schritt

Benötigte Komponenten

• Arduino UNO
• Motor-Control-Shield (z. B. Adafruit Motor Shield V2 / L293D Shield)
• 4 × DC-Motor 12 V (Fahrwerk)
• SG90 Mikro-Servo (für Ultraschall-Sensor-Schwenk)
• HC-SR04 Ultraschallsensor (Hinderniserkennung)
• PIR-Sensor (7 m) (Personenerkennung via Infrarot)
• DHT11 (Temperatur & Luftfeuchte, Umgebungsmonitoring)
• 9 V Blockbatterie (Arduino-Stromversorgung)
• Jumper-Kabel, Chassis, Räder

Werkzeuge

• Multitool / Schraubendreher
• Lötkolben, Lötzinn, Lötflussmittel
• Heißklebepistole

Software & Apps

• Arduino IDE
• Windows 10 (Entwicklung)
• Control Center Android App (Bluetooth-Fernsteuerung / Datenempfang)

Projektbeschreibung

Entwicklung eines mobilen Rettungsroboters auf Arduino-Basis für Katastrophenszenarien (Erdbeben, Überschwemmungen). Der Roboter navigiert autonom, erkennt Hindernisse (Ultraschall) und detektiert lebende Personen via PIR-Sensor (passiver Infrarotsensor, erkennt Körperwärme ~10 µm Wellenlänge). Erkannte Personen werden per Bluetooth an eine Basisstation (Control Center App) gemeldet, damit Rettungsteams gezielt eingreifen können.

Sensorik & Logik

• PIR-Sensor an Pin A3: Erkennung von Wärmebewegungen. Kalibrierphase 30 s beim Start. Nach Erkennung LED an Pin A2 an. Timeout 5 s bis „Bewegung beendet“.
• HC-SR04 an A0/A1 (Trigger/Echo), auf Servo montiert: Scannt 45°–135° vorne. Kollisionsdistanz < 20 cm → Ausweichmanöver.
• Motoren über AFMotor-Library (PWM 1 kHz): Vorwärts, Rückwärts, Links/Rechts-Drehung, Stopp.
• Servo an Pin 9: Positioniert Ultraschall-Sensor für Scan.

Hauptprogrammablauf (loop)

1. checkPath(): Ultraschall-Scan via Servo. Bei Hindernis < COLL_DIST (20 cm) → checkCourse() (Rückwärts + Drehen). Bei < TURN_DIST (30 cm) → changePath() (Leichtes Ausweichen).
2. PIR-Abfrage: Bei HIGH → Bewegung erkannt → Log-Ausgabe + LED an. Bei LOW nach Pause → Bewegung beendet.
3. Bluetooth-Datenversand an Control Center (im Code als Serial-Ausgabe vorbereitet).

Wichtige Parameter

• MAX_SPEED 255, MAX_SPEED_OFFSET -8 (Motor-Drift-Korrektur)
• COLL_DIST 20 cm, TURN_DIST 30 cm
• ACT_TIME 250 ms (Dauer Ausweich-/Drehmanöver)

Quellcode

Der vollständige Sketch (Human Detection.ino) nutzt Libraries: NewPing, AFMotor, Servo. Er implementiert Zustandsmaschine für Navigation, PIR-Event-Handling mit Entprellung/Timeout und Motorsteuerung mit Rampe (Soft-Start).

Hinweis: Code zu lang für vollständige Anzeige – bitte im Originalprojekt herunterladen.

Schaltpläne & Dokumentation

• Blockdiagramm: Sensoren ↔ Arduino ↔ Motor Shield ↔ Bluetooth
• Schaltplan: Detailverdrahtung aller Sensoren, Motoren, Servo, Stromversorgung
• Flussdiagramm: Systemablauf (Start → Kalibrierung → Hauptloop: Scan + PIR + Bluetooth)