Diese Bilder zeigen nur einige der vielen Beispiele, die sich auf Youtube zum Thema Lego und Raspberry Pi finden lassen. Viel Spaß beim Erkunden!(Bild: Youtube)
Raspberry Pi und Lego eröffnen fantastische Welten für DIY-Projekte: Von einfachen Modellen bis hin zu komplexen Maschinen gibt es (Video-)Anleitungen, die jeden Maker inspirieren. Hier haben wir einige davon zusammengesucht.
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In der Welt der Technik und des Do-it-yourself ist die Kombination von Raspberry Pi und Lego mehr als nur ein Spielzeug für Erwachsene, sie ist ein Tor zu unbegrenzten Möglichkeiten für kreative Köpfe und Maker. Um Ihnen die Vielfalt und das Potenzial dieser Kombination zu verdeutlichen, haben wir eine Auswahl an (Video)-Beispielen zusammengestellt. Diese zeigen eindrucksvoll, wie sich mit Raspberry Pi und Lego innovative Projekte realisieren lassen.
Den Anfang macht das Video "Raspberry Pi Build HAT: LEGO mit Raspberry Pi steuern" von den Conrad TechnikHelden. Es zeigt die Verbindung von Legound Raspberry Pi durch den Einsatz des Raspberry Pi Build HAT. Der Build HAT ermöglicht die Steuerung von Sensoren und Motoren aus dem Lego Education Spike Prime Portfolio mit Hilfe eines Raspberry Pi und der Programmiersprache Python. Der Raspberry Pi Build HAT bildet die Brücke zwischen der physischen Welt und der digitalen Programmierung, wodurch individuelle und interaktive Projekte realisiert werden können. Die Steuerung der Komponenten über den Raspberry Pi eröffnet nicht nur erfahrenen Technikbegeisterten neue Horizonte, sondern auch für Bildungszwecke und im schulischen Kontext. Das Video vermittelt anschaulich, wie durch die Verbindung von physischem Bauen mit Lego und digitaler Programmierung mit dem Raspberry Pi kreative und technische Fähigkeiten gefördert werden.
Lego Technik trifft Raspberry Pi – Wie man ein ferngesteuertes Auto baut
Im sechsten Semester des Wirtschaftsingenieurwesens an der Hochschule Pforzheim entwickelten Studierende ein Projekt, in dem sie ein ferngesteuertes Auto auf Basis von Lego-Technik und einem Raspberry Pi realisierten. Der Raspberry Pi steuert dabei Motoren und Sensoren und ist nahtlos in das Lego-System integriert, unterstützt durch Verbindungen aus dem 3D-Druck. Neben der technischen Umsetzung wurde Wert auf eine gute Dokumentation und Erweiterbarkeit gelegt, so dass zukünftige Teams auf dem Projekt aufbauen können.
Tonibox für Filme: LEGO Raspberry Pi Build Hat MOC: Tag-Remote für Filme
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Das nächste Video zeigt, wie man mit einem Raspberry Pi und dem Lego Dimensions Pad eine einzigartige Fernbedienung für die Mediaplayer-Software Kodi baut. Der Raspberry Pi dient als zentrales Steuerelement, das über USB mit dem Lego Dimensions Pad verbunden ist, das ursprünglich für NFC-basierte Lego-Spiele entwickelt wurde. Dadurch lassen sich verschiedene Figuren auf das Pad stellen, um die Wiedergabe von Filmen oder Musik zu starten – eine smarte Kombination von physischem und digitalem Erlebnis. Menschen mit Kindern kommt dieses Prinzip möglicherweise bekannt vor, zumindest wenn sie eine Toniebox ihr eigen nennen.
Zusätzlich setzt der Ersteller das Lego Build HAT ein, um weitere Bedienelemente wie einen Drehregler und Kraftsensoren einzubinden. Mit diesen Elementen kann man etwa die Wiedergabe starten, pausieren oder durch TV-Kanäle blättern. Dank Python-Code werden die Steuerbefehle über Netzwerk an Kodi gesendet, sodass der Raspberry Pi als Fernbedienung für andere Geräte fungiert.
Das Video zeigt Einblicke in die Programmierung und die Hardware-Integration, dazu einige kreative Ideen, wie man physische Medien mit NFC-Tags ins Projekt einbinden könnte. Perfekt für alle, die Lego und smarte Steuerungstechniken lieben.
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Lego Technic-Roboterarm, gesteuert von einem Raspberry Pi, der Bausteine aufnimmt
Sie wollten schon immer einen eigenen Lego-Roboter daheim haben? Dann ist das nächste Video genau das richtige für Sie. Es zeigt einen Robotarm aus Lego Technic gezeigt, der mithilfe eines Raspberry Pi Zero und vier Servos gesteuert wird. Der Arm lässt sich in vier Richtungen bewegen und besitzt eine Greifhand zum Aufnehmen und Bewegen kleiner Gegenstände. Einfache Bewegungen steuert man über die Kommandozeile am Raspberry Pi, während programmierte Bewegungsabläufe komplexe Aufgaben wie das Aufnehmen und Stapeln von Legosteinen, das Aufsetzen eines Helms auf eine Lego-Figur oder sogar das Spielen eines Xylophon-Tunes ermöglichen.
Über die Tastatur kann jede Bewegung des Arms manuell gesteuert werden. Bewegungen lassen sich auch speichern, sodass der Arm bei erneutem Start durch ein „Programm“ mehrere Positionen automatisch abfährt. Der Bewegungsablauf kann gespeichert und später erneut geladen werden, was komplexe Aufgaben vereinfacht. Der Arm besteht aus Lego Technic-Teilen, mit Hauptteilen aus dem Technic Mine Loader Set 42049 und weiteren Lego-Komponenten. Vier 9g Mikro-Servos – die kleinen blauen Servos, die oft in Modellflugzeugen verwendet werden – bewegen die Gelenke des Arms. Diese Servos lassen sich direkt an die GPIO-Pins des Raspberry Pi anschließen, wobei ein Breadboard für den Prototypenaufbau genutzt wird, um Verkabelungen zu erleichtern. Die vier Steuersignale werden über die GPIO-Pins 3, 17, 27 und 22 des Raspberry Pi gesendet.
Weiter geht es mit "Building a Lego-powered Submarine 4.0 - automatic depth control". Es zeigt die Konstruktion eines ferngesteuerten U-Bootes, das mit einem Automatisierungssystem ausgestattet ist. Dieses ermöglicht es dem U-Boot, eine konstante Tiefe oder einen bestimmten Abstand zum Meeresboden einzuhalten. Das U-Boot verfügt über einen Drucksensor und einen Laserdistanzsensor, die in Kombination mit einem Raspberry Pi und einer PID-Regelung eine Steuerung der Tauchtiefe ermöglichen. Doch es ist nicht nur graue Theorie: (Erfolgreich) getestet wird das System in einem Schwimmbad und in einem kleinen Fluss.
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Das U-Boot hat eine Verdrängung von 2,4 kg und eine Testtiefe von 1,5 m. Der Rumpf besteht aus einem Zylinder aus Acrylkunststoff mit Deckeln aus SAN-Kunststoff, die mit einem O-Ring abgedichtet sind. Als Ballasttank wird eine 60 ml Spritze verwendet, die von einem Lego EV3 Mittelservomotor gesteuert wird. Der Antrieb erfolgt über einen Propeller einer Drohne und Lego Power Functions Motoren. Die Magnetkupplungen, die Motorsteuerung über Pololu Dual H-bridge Treiber, die Funksteuerung, der Drucksensor von Honeywell, der Laserdistanzsensor von SparkFun, der Raspberry Pi Zero 2 W als Computer und die Stromversorgung über eine wiederaufladbare Batteriebox von Lego und einen Spannungsregler von Pololu zeigen die Komplexität und den innovativen Einsatz von Technologie in diesem Projekt. Ein interessantes Feature ist die Verwendung einer On-Board-Kamera, die das Unterwassererlebnis aus der Perspektive des U-Bootes festhält. Zusätzlich zum Video gibt es eine detaillierte Anleitung, die die verwendete Codes sowie detaillierte Informationen über die verwendeten Komponenten und Konstruktionstechniken bietet.
Iridis-Pi: Ein "Supercomputer" aus Lego-Bausteinen und 64 Raspberry Pi-Platinen
Ausschnitt aus einer Schicht von 4 Raspberry Pi Computern, die hintereinander angeordnet sind.(Bild: University of Southampton)
Ein Team von Computerwissenschaftlern der University of Southampton hat 2012 mit Hilfe von 64 Raspberry-Pi-Einplatinencomputern und Legosteinen den ersten Supercomputer seiner Art konstruiert. Dieses Projekt, das damals lediglich 4.000 US-Dollar kostete, wurde von einem neun Mitglieder starken Team und dem sechsjährigen Sohn des Projektleiters, Professor Dr. Simon Cox, realisiert. Das Ziel war es, eine preiswerte Lösung für Supercomputing-Anwendungen zu entwickeln, die Studierenden den Zugang zu hochleistungsfähiger Rechentechnik ermöglicht. Die kreative Verwendung von Legosteinen als strukturelle Basis für die Montage der 64 Raspberry Pi-Boards geht auf eine Idee von Cox' jungem Sohn zurück.
Der daraus entstandene Supercomputer, genannt Iridis-Pi, ist nach dem leistungsstärkeren Iridis-Supercomputer benannt, der ebenfalls an der University of Southampton beheimatet ist. Mit einem Gesamtbudget von nur 4.000 US-Dollar (entspricht etwa 2.500 britischen Pfund oder 3.000 Euro) stellt dieser Supercomputer eine kosteneffiziente Alternative dar. Er läuft mit Python, einer freien Programmiersprache, und unterstützt auch Scratch, eine Open-Source-Bildungssoftware. Der Iridis-Pi verfügt über 64 Prozessoren und bietet einen Gesamtspeicher von einem Terabyte. Raspberry Pis sind kompakte Einplatinencomputer, die ursprünglich im Jahr 2006 mit einem ATmega64-Mikrocontroller von Atmel entwickelt wurden. Neuere Modelle sind in der Lage, unter Debian das Videospiel Quake 3 sowie Videos in Full-HD zu verarbeiten.
Das Video "Lego, Raspberry and Python Project - Reaction Wheel Inverted Pendulum" stellt ein Projekt vor, das die Prinzipien der Regelungstechnik mit der Flexibilität von Lego, der Leistungsfähigkeit des Raspberry Pi und der Programmiersprache Python verbindet. Es handelt sich um ein einachsiges, selbstbalancierendes umgekehrtes Pendel, eine Struktur, die aufgrund ihrer inhärenten Instabilität eine häufige Herausforderung in der Regelungstechnik darstellt.
Die mechanische Struktur des Projekts wurde ausschließlich aus Lego-Teilen gebaut, einschließlich eines Lego-Motors. Für den Winkelsensor und die Elektronik wurden jedoch Nicht-Lego-Komponenten verwendet. Das Herzstück des Projekts ist der Raspberry Pi Zero 2 W, der zusammen mit einem Okystar TB6612FNG Motortreiber und einer Elecrow SM9250MPU 9DOF IMU (Inertial Measurement Unit) für die Steuerung und das Gleichgewicht des Pendels sorgt.
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Das Video zeigt die verschiedenen Phasen des Projekts, von der Vorstellung der Plattform und der Inertial Measurement Unit über den Motortreiber bis hin zum PID-Regler und Tachometer. Besonders interessant ist die "Rise Up"-Sequenz, in der das Pendel aus dem Ruhezustand in eine ausbalancierte, aufrechte Position gebracht wird, sowie das Endergebnis, das die Stabilität und Reaktionsfähigkeit des Systems demonstriert. Es wird auch gezeigt, wie Änderungen an Teilen und Parametern die Leistung beeinflussen können. Zur Unterstützung des Projekts werden die genauen Spezifikationen und der Python-Code, mit dem das System gesteuert wird, zur Verfügung gestellt. Dies ermöglicht es, das Projekt nachzubauen oder als Grundlage für eigene Experimente und Weiterentwicklungen zu verwenden.
Das Video "LEGO mit Raspberry Pi + LEDs beleuchten - mit 2 Beispielen + Anleitung" auf YouTube zeigt, wie man LEGO-Sets mit Hilfe eines Raspberry Pi und LEDs individuell beleuchten kann. Der Fokus liegt darauf, wie mit etwas Geschick und technischem Verständnis Kreationen durch gezielte Beleuchtung aufgewertet werden können. Anhand von zwei Beispielen - einem Lego Creator 3-in-1-Haus aus dem Jahr 2020 und einem selbst zusammengestellten StarWars-Set wird gezeigt, wie man mit dem Raspberry Pi einzelne LEDs ansteuern kann, um bestimmte Teile der Sets gezielt zu beleuchten. Für die Umsetzung werden detaillierte Anleitungen zur Programmierung in Python, PHP sowie zur LED GPIO Belegung zur Verfügung gestellt.
Ein Easter Egg der eher mechanischen Art zeigt das Video "Raspberry Pi 4 LEGO FEATURE (Easter Egg)!".
Natürlich lassen sich auch ohne den Einplatinencomputer faszinierende Maschinen aus Lego bauen. Das zeigt das Video "Most Amazing Machinery Made With LEGO Bricks". Es zeigt eine beeindruckende Sammlung von Maschinen und Projekten, die alle mit Legosteinen gebaut wurden. Darunter eine Apfel-Schneide-Fabrik, ein Sägewerk, ein Fahrzeug, das Golfbälle aufsammelt und vieles mehr.
Auch der Kanal Creative Mindstorms zeigt, was mit Lego alles möglich ist. Darunter finden sich Projekte wie ein 3D-Drucker, ein Schachspieler oder ein McDonalds-Verkaufsautomat. Aktuelles Projekt ist der Roboter-Kopf "Dave". Dieser verfügt über eine Anbindung an ChatGPT und ist damit – laut Creator – der fortschrittlichste KI-gesteuerte Lego-Roboterkopf der Welt.
