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blueprint:
  name: Gerät steuern (30min-Verlauf + Akku-Leistung)
  description: >
    Schaltet Gerät ein, wenn Akku > Einschaltschwelle, Solarüberschuss > Limit
    und Akku-Leistung positiv ist (lädt).
    Schaltet aus, wenn Akku unter Ausschaltschwelle fällt, der Akkustand innerhalb
    von 30 Minuten gesunken ist oder Akku-Leistung unter Negativlimit liegt.
  domain: automation
  input:
    battery_level_entity:

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Analogrechner und digitale Prozessoren in der Künstlichen Intelligenz

Einleitung

Analogrechner und digitale Prozessoren wie CPUs und GPUs spielen unterschiedliche Rollen in der Entwicklung und Anwendung künstlicher Intelligenz (KI). Während digitale Systeme heute den Standard darstellen, rücken Analogrechner aufgrund spezifischer Vorteile und neuer Forschungsergebnisse wieder in den Fokus der KI-Forschung. Dieser Artikel erläutert die jeweiligen Eigenschaften, Vor- und Nachteile sowie die Bedeutung der Bitbreite und der zugrundeliegenden Architektur für KI-Anwendungen. Zudem werden die praktischen Herausforderungen und offenen Fragen bei der Integration analoger Systeme in moderne KI-Infrastrukturen beleuchtet.

Grundlagen

Digitale Prozessoren (CPUs und GPUs) arbeiten mit diskreten Werten und nutzen die Von-Neumann-Architektur, bei der Daten und Programme denselben Speicher und Bus verwenden. Analogrechner hingegen verarbeiten kontinuierliche Signale und bilden mathematische Operationen direkt durch

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Wie du ROS2 zum Laufen bringst – der große Überblick

Du willst einen eigenen Roboter programmieren? Dann kommst du an ROS2 (Robot Operating System 2) kaum vorbei. Aber wie bekommst du diese mächtige Software eigentlich auf deinen Rechner oder Raspberry Pi? Hier gibt’s alle Möglichkeiten im Überblick – von einfach bis nerdig, von klassisch bis supermodern. Los geht’s!

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1. Die klassische Methode: Installation mit fertigen Paketen

Am einfachsten geht’s mit Ubuntu Linux. Da kannst du ROS2 wie ein ganz normales Programm installieren. Öffne das Terminal, tipp ein paar Befehle ein – fertig!
Vorteile:

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Der Zusammenhang zwischen Dual-Controller-Architektur und dem Projekt ftSwarm (elektrofuzzis.github.io) ist folgender:

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ftSwarm und Dual-Controller-Architektur

ftSwarm-Konzept

Das ftSwarm-Projekt entwickelt kleine, vernetzte Steuerungen (Controller) für DIY- und Spielzeugmodelle, insbesondere für fischertechnik. Jeder ftSwarm-Controller kann eigenständig Motoren, Sensoren, LEDs und Servos ansteuern und auslesen. Die Controller sind netzwerkfähig und können im Schwarm (also gemeinsam) komplexe Aufgaben lösen, indem sie miteinander kommunizieren.

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Der TX-Pi ist ein Projekt, das den Raspberry Pi mit den fischertechnik-Konstruktionsbaukästen verbindet. Im Kern nutzt der TX-Pi den Raspberry Pi als Hauptcontroller, der die Steuerung und Programmierung übernimmt. Über spezielle Hardware (z.B. den TX-Pi-HAT) wird der Raspberry Pi mit den elektrischen Komponenten von fischertechnik verbunden.

Zusammenhang zur Dual-Controller-Architektur

• Hauptcontroller:
  Der Raspberry Pi übernimmt sämtliche Steuerungs- und Logikaufgaben, einschließlich der Ausführung von Programmen, Kommunikation und ggf. Bildverarbeitung.
• Nebencontroller:
  Im klassischen TX-Pi-Setup gibt es keinen dedizierten Mikrocontroller als Nebencontroller wie bei einer typischen Dual-Controller-Architektur. Die Ansteuerung der Motoren und Sensoren erfolgt direkt über den Raspberry Pi und den TX-Pi-HAT.

Einordnung

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Der Pololu Romi (insbesondere das Romi Robot Kit für FIRST) steht in einem direkten Zusammenhang zur Dual-Controller-Architektur in der Robotik.

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Zusammenhang zur Dual-Controller-Architektur

Aufbau des Pololu Romi

• Romi 32U4 Control Board:
  Das Herzstück des Romi ist ein Mikrocontroller-Board auf Basis des ATmega32U4. Dieses Board übernimmt alle zeitkritischen, hardware-nahen Aufgaben wie Motorsteuerung, das Auslesen von Encodern, die Verarbeitung von Sensorwerten und die Ansteuerung von Aktoren.

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pib (Roboter) und die Dual-Controller-Architektur

pib (Abkürzung für printable intelligent bot) ist ein frei verfügbarer, humanoider Open-Source-Roboter, der von der isento GmbH entwickelt wird. Charakteristisch für pib ist die konsequente Umsetzung einer modularen Hardware- und Softwarearchitektur, die auf dem Prinzip der Dual-Controller-Architektur basiert[5][3].

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Konzept und Aufbau

pib ist so konzipiert, dass nahezu alle mechanischen Komponenten mit handelsüblichen 3D-Druckern gefertigt werden können. Die Elektronik setzt auf frei verfügbare und weit verbreitete Komponenten wie den Raspberry Pi als Hauptcontroller. Ergänzt wird dieser durch spezialisierte Nebencontroller und Module, die für zeitkritische Steuerungsaufgaben und die Anbindung von Sensorik und Aktorik zuständig sind[5][3].

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Dual-Controller-Architektur (Robotik)

Die Dual-Controller-Architektur ist ein Konstruktionsprinzip in der mobilen Robotik, bei dem zwei unterschiedliche Rechnereinheiten – meist ein leistungsfähiger Hauptcontroller und ein spezialisierter Nebencontroller – gemeinsam zur Steuerung eines Roboters eingesetzt werden. Dieses Konzept wird häufig verwendet, um die Vorteile verschiedener Hardwareplattformen zu kombinieren und sowohl rechenintensive als auch zeitkritische Aufgaben effizient zu bewältigen.

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Aufbau und Komponenten

Eine typische Dual-Controller-Architektur besteht aus folgenden Elementen:

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Vergleich von ROS2-Laufzeitumgebungen: Raspberry Pi und VirtualBox

Einleitung

Robot Operating System 2 (ROS2) ist ein weit verbreitetes Framework für die Entwicklung von Robotik-Anwendungen. Für die Ausführung einer ROS2-Laufzeitumgebung stehen verschiedene Plattformen zur Verfügung. Dieser Artikel vergleicht die beiden häufig genutzten Optionen Raspberry Pi und VirtualBox hinsichtlich ihrer Eignung, Vorteile und Nachteile für den Einsatz mit ROS2.

Eigenschaften von ROS2 auf dem Raspberry Pi

Der Raspberry Pi ist ein Einplatinencomputer, der sich durch seine kompakte Bauweise, Energieeffizienz und die Möglichkeit des direkten Hardwarezugriffs auszeichnet. Er wird häufig in der Robotik eingesetzt, insbesondere wenn reale Sensoren und Aktoren angesteuert werden sollen. Die ARM-Architektur des Raspberry Pi ermöglicht dabei ein praxisnahes Testen von ROS2-Anwendungen auf echter Embedded-Hardware.

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VirtualBox

Einleitung

VirtualBox ist eine plattformübergreifende Virtualisierungssoftware, die es ermöglicht, mehrere Betriebssysteme gleichzeitig auf einem einzelnen physischen Computer auszuführen. Die Software wird von Oracle entwickelt und vertrieben und ist als Open-Source-Software verfügbar[1][2][5].

Geschichte

VirtualBox wurde ursprünglich von der InnoTek Systemberatung GmbH aus Baden-Württemberg entwickelt. Im Februar 2008 wurde das Unternehmen von Sun Microsystems übernommen, wodurch das Produkt als Sun xVM VirtualBox weitergeführt wurde. Nach der Übernahme von Sun Microsystems durch Oracle im Jahr 2010 wird VirtualBox von Oracle als Oracle VM VirtualBox weiterentwickelt[1][3][4].