Ethernet-gesteuerter Roboterarm: Fernsteuerung leicht gemacht

Komponenten und Materialien

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE
• WIZnet S2E Configuration Tool
• Android Studio

Projektbeschreibung

Ein 4-DoF-Roboterarm (3 Gelenke + Greifer) wird per Ethernet fernsteuerbar. Der Arduino 101 steuert die 4 Servos (PWM-Pins 3, 5, 6, 9). Die Kommunikation läuft über das WIZ750SR-Modul: Es wandelt Serial1 (Pins 0/1) transparent in TCP um. Ein Android-App verbindet sich per TCP-Client mit dem WIZ750SR-Server und sendet Bewegungsbefehle.

Roboterarm (Mechanik)

• Bausatz aus 4 Kunststoffplatten – Teile ausschneiden, vorsichtig verschrauben (Kunststoff bricht leicht).
• Originale Servos durch Metallgetriebe-Servos ersetzt (längere Kabel für Greifer nötig).
• Montagevideo (YouTube, ab 7:43) sehr hilfreich.

„Gehirn“: Arduino 101

• Intel Curie, 4 PWM-GPIOs (3, 5, 6, 9) → genau 4 Servos.
• USB-Serial (Serial) und Hardware-UART (Serial1 auf Pin 0/1) sind getrennt → Debugging & Neuprogrammieren ohne Kabelabziehen.
• Integrierter Gyro/Accel + BLE für zukünftige Erweiterungen.

Kommunikation: WIZ750SR

• Kleines Ethernet-Modul mit Cortex-M0, fungiert als Serial↔TCP-Brücke.
• Onboard TCP-Server: Fernzugriff von überall, auf Arduino-Seite komplett transparent (nur Serial1.read/write).
• Konfiguration via WIZnet S2E Tool (IP, Port, Modus). Probleme bei Suche oft durch VM-Netzwerkadapter lösbar (Neuflashen half).
• Test mit NetCat: nc [tcp_server_ip] [tcp_server_port].

Bewegungssteuerung (Pfadplanung)

Statt direkter Winkelbefehle wird ein interpolierter Pfad berechnet: Befehl enthält Zielwinkel für 3 Gelenke + Geschwindigkeit (mDelay in ms). Der Arduino berechnet Schrittweiten, sodass alle Servos simultan und linear zum Ziel fahren. Greifer hat nur Zustände: Offen (0) oder Zu mit 3 Kraftstufen (1–3).

Befehlsformat:

• G 1 → Greifer leicht schließen (0 = offen)
• A 10 130 120 110 → Bewegen mit 10 ms Schrittzeit, Winkel: Oberarm 130°, Unterarm 120°, Basis 110°

Android-App (Remote Control)

• TCP-Client verbindet sich mit WIZ750SR.
• Konfigurationsbildschirm mit 3 Seiten: Run, Init, Loop (wie Arduino setup/loop).
• 4 Seekbars (3 Gelenke + Geschwindigkeit) + Greifer-Button. Änderungen sofort wirksam (Live-Feedback).
• „Save“ fügt Position zum Plot hinzu (Init einmalig, Loop endlos).
• App sendet periodisch neue Zielpositionen basierend auf Positionsrückmeldung.
• Plot wird gespeichert, beim nächsten Start wieder geladen.

Ergebnisse & Fazit

Der Arm führt flüssige, genaue Bewegungen aus (Video: Gummienten aufstellen per Init, dann per Loop ewig herumschieben). Trotz billiger Mechanik beeindruckend smooth.

• Arduino 101 ideal (getrennte Serials, Rechenleistung), nur 4 PWM-Pins limitieren künftige DoF-Erweiterung.
• WIZ750SR: Überraschend problemlos nach Konfiguration, beste Ethernet-Erfahrung des Autors.
• Android-App funktionsfähig (Alpha), Ausbaubedarf: Robustheit, Usability, Funktionen (Bedingungen, Schleifen mit Parametern).

Quellcode (Arduino + Android) auf GitHub: abysmalsb/Robot-Arm-Controller.