Hobby-Projekt: BB8 selber bauen

  Von Erik Neitzel

Es war einmal, vor kurzer Zeit, in nächster Nähe: Liebe auf den ersten Blick.

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Wie kommt es zu diesem Blog und ist das mein Ernst?

Ich war zwar schon seit meinem fünften Lebensjahr großer Fan eines gewissen blauhäutigen Astromech-Droiden. Doch trotz starker Modellbau-Gene fehlten mir auch einige Zeit später die Ressourcen zum Bau meines R2D2. Nun, viele Jahre später, durfte ich unsere lang ersehnte Star Wars Episode VII schauen. Und es war gleich um mich und BB-8 geschehen. Damit bin ich zwar nicht alleine, aber das ist vollkommen ok so — und für mich doch sehr verständlich :-)

Diesmal musste ich meiner Droiden-Affäre bis zum Grund nachgehen. Dieser Blog dokumentiert also das Bauvorhaben meines eigenen Star Wars BB-8-Droiden. Ich hoffe er kann dir eine Stütze sein, wenn Du ähnlich ambitionierte Pläne hast.

Vorab: auch wenn es korrekter Weise „BB-8“ heißt — eingefleischte Fans achten auf so etwas — möchte ich für diese Anleitung gern immer von „BB8“ sprechen, um keinen Krampf zu bekommen. Danke für’s Verständnis ;-)

Die nachfolgende Anleitung ist eine Erweiterung der von Angelo bereitgestellten Instructable (hier klicken). Neben dem offensichtlichen Fakt, dass die vorliegende Anleitung in Deutsch verfasst ist, habe ich an verschiedenen Stellen andere Teile genutzt, Schritte und Materialien für mich angepasst, die Erläuterungen präzisiert und eigene Bilder und Videos erstellt. Ich hoffe damit allen deutschsprachigen Bastlerkollegen eine Stütze zu sein — dafür ist diese Anleitung speziell für Anfänger geschrieben. 

Bevor es los geht — Eine Checkliste

Natürlich gibt es so einige Dinge, die wir an Material anschaffen müssen. Ich habe mir dazu einmal die Mühe gemacht und alle Links zusammengetragen, die auf die günstigsten Materialien, Werkzeuge und sonstigen Produkte zeigen. Eine Übersicht zu den jeweiligen Materialien findest Du in den jeweiligen Rubriken.

Folgende Dinge sind schrittübergreifend ratsam.

Verbrauchsmaterial:

Werkzeug:

BB8 Jacket

Willkommen im Club.

BB-8 selber bauen: ein Überblick

Wir werden uns nun schrittweise um folgende Teile kümmern:

  1. Der Körper
  2. Der Kopf
  3. Das Innengerüst im Körper
  4. Die Kopf-Mechanik
  5. Die Elektronik

Los geht’s. Achtung: Webseite noch im Aufbau, einige Bilder folgen später, Stand: 07.01.2017

1. BB-8’s Körper

Du kannst zwar mit jedem beliebigen Schritt anfangen, aber die meisten wollen sofort etwas greifbares sehen. Fangen wir daher mit dem Körper an.

Das brauchst Du:

Schritt 1.1: Die Styroporkugel perfektionieren

Die Styroporkugel kommt zwar schon perfekt halbiert, aber mit einigen Industrie-Aussparungen, die wir entfernen wollen, damit unser Radantrieb später nicht hängen bleibt.

Styroporkugel perfektionieren

Schritt 1.2: Zeitung zurecht schneiden

Zur Verstärkung des Styropors bekleben wir beide Halbkugeln von innen und außen. Beides dient der Versteifung und der Verminderung der Oberflächenabnutzung (innen durch den Motor, außen durch den Untergrund). Wir schneiden also ein paar Zeitungen in Streifen.

Zeitung zurecht schneiden

Schritt 1.3: Kleber anmischen

Den Kleber mischst Du in dem Verhältnis das dir lieb ist. Er sollte nicht zu dickflüssig sein, sonst kommen wir nachher nicht in alle Ecken. Es ist eine feingranulare Kleberei ;-)

Papier-Kleber anmischen

Papier-Kleber anmischen

Schritt 1.4: Zeitungsschnipsel anbringen

Wir beginnen innen (da wir die Außenseite jetzt noch als Auflage überall hin setzen können). Die Schnipsel für die innere Beschichtung sollte mit etwas kleineren Schnipseln beklebt sein als die außen, um Wölbungen zu vermeiden. Bedenke: innen beugen wir die Zeitung, außen strecken wir sie nur.

Zeitungsschnipsel anbringen 1

Zeitungsschnipsel anbringen 1

Zeitungsschnipsel anbringen 2

Zeitungsschnipsel anbringen 2

Zeitungsschnipsel anbringen 3

Zeitungsschnipsel anbringen 3

Das Ganze wiederholen wir dann außen:

Kopf Zeitungsschnipsel anbringen 4 (außen)

Kopf Zeitungsschnipsel anbringen 4 (außen)

Schritt 1.5: Körper grundieren und weiß lackieren

Sobald die Zeitungsschicht getrocknet ist (bzw. die Schichten, je nachdem, wie dick/stabil Du ihn haben möchtest), können wir den Körper grundieren und anschließend weiß lackieren.

Schritt 1.6: Körper-Details auftragen

Für die Details des Körpers habe ich mir Klebefolie drucken lassen. Hierzu kläre ich derzeit den rechtlichen Hintergrund und passe diese Anleitung zu gegebener Zeit wieder an.

Wenn Du es ohne Klebefolie halten möchtest, kannst Du jetzt in aller Ruhe die Körper-Details auflackieren. Hierzu empfiehlt es sich, die Kreise mittels Zirkel vorzuzeichnen.

2. BB-8’s Kopf

Nun können wir BB8’s Kopf herstellen.

Das brauchst Du:

Schritt 2.1: Vorbereitungen treffen

Auch hier wollen wir zunächst Kleber anmischen und Zeitungen in Streifen schneiden. Die Zeitungsstreifen müssen hier allerdings schmaler und kürzer sein, da die Halbkugel des Kopfes wesentlich kleiner ist.

Schritt 2.2: Zeitung anbringen

Danach kleben wir fröhlich weiter.

Kopf Zeitungsschnipsel anbringen

Kopf beim Bekleben

Schritt 2.3: Aussparungen setzen

Wir brauchen Aussparungen für:

  1. Das schwarze Radar-Auge
  2. Die Sprachanzeige
  3. Den Projektor
  4. Die hinteren Antennen

Hier werden noch Bilder folgen.

Schritt 2.4: Detail-Linien setzen

Mit dem grauen Edding lassen sich wunderbar die Linien der einzelnen optischen Kopf-Segmente setzen, ohne dass man hier schon genau darauf auf Präzision achten muss. Die Linie kann gern etwas breiter sein als später.

Anschließend nutzen wir das sehr schmale Klebeband und „beschützen“ unsere graue Linie vor späteren bösen weißen Lackierung.

Schritt 2.5: Kopf grundieren und weiß lackieren

Sobald die Zeitungsschicht getrocknet ist kannst Du den Kopf entweder mit Holz-Spachtelmasse verstärken oder direkt lackieren. Ich habe mich für letzteres entschieden da mir der Kopf in dicker Styroporschicht plus Zeitungsversteifung stabil genug schien und ich ihn auch nicht schwerer machen wollte als zwingend nötig.

Schritt 2.6: Details einsetzen

Die unter Schritt 2.3 erwähnten Einzelteile können nach dem Trocknen der Lackierung eingesetzt werden.

Schritt 2.6: Außendetails auflackieren

Je nachdem, wie viel Detailtreue Du beweisen möchtest, kannst Du nun den Kopf verfeinern, zum Beispiel mit Orange- und Grau-farbenen Details.

3. BB-8’s Innengerüst

Damit der Kugel-Körper unseres kleinen Freundes sich drehen und sein Kopf dabei aufrecht stehen bleiben kann bauen wir ein kleines Innengerüst. Prinzipiell bauen wir drei verschieden große Scheiben übereinander, die mit Leisten verbunden sind und an ihren Endpunkten in Kontakt mit dem Kugel-Körper unseres BB8 kommen. Auf der mittleren Scheibe sitzt unser späterer Elektroantrieb samt Steuereinheit. Die obere Scheibe hält die Magnete für BB8s Kopf.

Das brauchst Du:

Schritt 3.1: Eine Hartfaserplatte als Mittelscheibe zurecht sägen

Hier habe ich mir ein Stück Hartfaserplatte von der Rückseite eines alten Schrankes genommen und einen Kreis mit 42 cm Durchmesser abgetragen und mittels Stichsäge ausgesägt. Hartfaserplatten sind stabil genug, um die Momente aufzunehmen, die wir in unserem Gerüst später gezielt erzeugen werden. Gleichzeitig sind sie leicht genug um dabei den Motoren kein zu großes Hindernis zu sein.

BB8 Innengerüst Mittelscheibe 1

Hartfaserplatte

Schritt 3.2: Die Mittelscheibe perfektionieren

Vergiss anschließend nicht, die Kreisform mittels Feinraspel zu perfektionieren und mittels Feile die Kanten zu glätten. Das ist für die Funktionsweise unseres Innengerüstes zwar nicht zwingend notwendig, aber ich bin sicher BB8 spürt es.

BB8 Innengerüst Mittelscheibe 2

Innengerüst-Mittelscheibe beim Feinschliff

Schritt 3.3: Rad-Aussparungen aussägen

Wir werden nun auf zwei gegenüberliegenden Seiten der kreisförmigen Hartfaserplatte eine Aussparung vorsehen, die dafür sorgt dass die Antriebsräder später ungehindert rotieren können.

Aussparungen für Räder

Aussparungen für Räder

Schritt 3.4: Die Motorhalterungen montieren

An dieser Stelle bietet es sich an, Winkeleisen zu montieren, die später die Motoren halten werden. Hierfür nutzen wir M3-Gewindeschrauben, ein 3er Bohrer schafft die passenden Löcher (6 Stück je Winkeleisen).

Winkeleisen für Motoren

Winkeleisen für Motoren

Schritt 3.5: Motoren und Räder verbinden

An die montierte Motorhalterung kannst Du nun deine beiden 19:1-Motoren, ggf. ein paar Mounting Hubs sowie die Räder mit ihrer Bereifung montieren:

Montierte Motoren und Räder

Montierte Motoren und Räder

Schritt 3.6: Eine untere und eine obere Scheibe herstellen

Die obere Scheibe ist deutlich kleiner als die mittlere, die untere Scheibe ist die kleinste von allen. Die untere dient lediglich als Hebel-Stabilisator (und ggf. als Aufnehmer einer zusätzlichen Balance-Masse), die obere Scheibe dient als Halte-Vorrichtung und Magnet-Verbindung der späteren Kopf-Mechanik.

Untere Scheibe

Untere Scheibe

Obere Scheibe

Obere Scheibe

Schritt 3.7: Kugellager und Magnete anbringen

Hier werden noch Bilder folgen. Wir sehen dann die jeweils verschieden positionierten Kugellager und die zwei Magnete an der oberen Scheibe.

Schritt 3.8: Die drei Scheiben zu einem Gerüst verschrauben

Mittels Kanthölzer verbinden wir nun die insgesamt drei verschieden großen Scheiben miteinander. Bilder folgen.

4. BB-8’s Kopf-Mechanik

Wir haben nun Körper, Kopf und Innengerüst — doch noch kann unser Kopf sich nicht am Körper entlang bewegen. Wir bauen also eine Magnet-Mechanik auf Seiten des Kopfes.

Das brauchst Du:

Schritt 4.1: Kleiderbügel zurecht sägen und aneinander schweißen

Zunächst sägen wir uns drei gleich lange Stück Kleiderbügel mit Gehrung zurecht:

Ein ehemaliges Stück Kleiderbügel

Ein ehemaliges Stück Kleiderbügel

Anschließend verschmelzen wir die drei Stück-Enden mittels Feuerzeug miteinander.

Verschmolzene Enden

Verschmolzene Enden

Vorsicht: Das PVC des Kleiderbügels brennt nach einer Zeit selbst, hier bitte rechtzeitig pusten :)

Brennendes PVC

Brennendes PVC

Danach sollte es so aussehen:

Kopf-Halterung in roh

Kopf-Halterung in roh

Schritt 4.2: Die Magnete an die PVC-Halterung anbringen

Die gleichen Magnete, die auch an der obersten Scheibe des Innengerüstes verwendet werden, werden nun auch an der Kopf-Halterung befestigt. Bilder werden folgen.

5. BB-8’s Elektronik

Noch fährt und piept unser BB8 nicht. Wir wollen ihm nun Leben einhauchen.

Das brauchst Du:

Schritt 5.1: Programmiere deine Arduino-Einheit

Kümmern wir uns zunächst um unsere Arduino-Einheit. Das macht sich am besten wenn noch gar nichts weiter montiert ist. Insbesondere den Bluetooth-Transceiver sollten wir möglichst noch nicht mit dem Arduino verbinden, um unsere Programmierung nicht zu beeinflussen.

Zunächst brauchen wir die Arduino Software für Windows oder MacOS X (klick hier). Nach Download und Installation der Software verbinden wir unseren Arduino mittels Standard-USB-Kabel mit dem PC/Mac. Ich habe den Arduino für die Programmierung mittels D/C-9-Volt-Adapter an eine 9-V-Batterie angeschlossen.

Danach kopieren wir die Bibliothek-Dateien „DualVNH5019MotorShield.cpp“ und „DualVNH5019MotorShield.h“ (aus der Arduino-Bibliothek) in den Ordner, der die Datei „BB8s_Arduino_Code.ino“ (des Arduino-Codes) enthält. Diesen Link zwischen Bibliothek und Code benötigen wir für einige der im Arduino-Skript enthaltenen Kommandos:

Arduino Code mit Library

Im Anschluss genügt ein Doppelklick auf die Datei „BB8s_Arduino_Code.ino“. Es öffnet sich die Arduino-Software. Dort sollte unter Windows keine weitere Anpassung notwendigs ein. Unter MacOS X stellen wir unter „Werkzeuge“ und „Port“ den seriellen Port auf „/dev/cu.usbmodemfa131 (Arduino/Genuino Uno)“:

Arduino Port unter OSX wählen

Danach klicken wir im Skript-Fenster der Arduino-Software zunächst auf das Häkchen — das überprüft das Skript. Im Anschluss sollte „Kompilieren abgeschlossen“ in der Status-Leiste unten zu sehen sein.

Im Anschluss daran klicken wir auf den Pfeil nach rechts — das lädt das Skript zum Arduino hoch. Danach sollte „Hochladen abgeschlossen“ in der Status-Leiste zu sehen sein:

Arduino Code Hochladen

Das schließt die Arduino-Programmierung ab. Unsere Arduino-Einheit versteht nun was wir vom Weg eines Steuerungssignals unserer Smartphone App „Arduino Bluetooth RC Car“ über den Bluetooth-Transceiver und den MotorShield bis zur Steuerung der zwei Getriebe-Motoren von ihr wollen.

Schritt 5.2: Arduino und Motorshield verbinden

Um zwischen Arduino und Motorshield (VNH5019) eine Verbindung her zu stellen, müssen wir auf unserem Motorshield zunächst ein paar Steckverbinder einlöten, die er von Hause aus nur separat mitbekommt (anders als beim Arduino). Hierzu die passenden Verbinder einsetzen, alles auf den Kopf stellen und von hinten beginnen die Lötaugen mit den Platinensteckern zu verlöten:

Motorshield verlöten

Motorshield verlöten

Motorshield mit verlöteten Steckverbindern

Motorshield mit verlöteten Steckverbindern

Danach lässt sich der Motorshield bequem auf den Arduino stecken. Das verheiratet unsere beiden Herzkomponenten.

Motorshield auf Arduino

Motorshield auf Arduino (mit bereits angestecktem Bluetooth-Transceiver)

Schritt 5.3: Bluetooth-Transceiver mit Arduino verbinden

Damit unsere Motoren später auf unser Smartphone hören können, müssen wir dem Arduino noch unser Bluetooth-Transceiver-Modul (HC-05) spendieren.

Zunächst solltest Du die zum Transceiver führenden Kabelenden verzinnen:

Kabelenden verzinnen

Kabelenden verzinnen

Danach kannst Du folgende Verbindungen herstellen:

  1. Arduino RX (ganz oben rechts) mit Bluetooth TXD (nicht RXD!) verbinden
  2. Arduino TX (links neben RX) mit Bluetooth RXD (nicht TXD!) verbinden
  3. Arduino 5V (sechste Steckverbinder-Position von unten links) an Bluetooth VCC verbinden
  4. Arduino GND (rechts neben 5V) mit Bluetooth GND verbinden

Das sieht dann etwa so aus:

Bluetooth-Transceiver-Verbindung

Bluetooth-Transceiver-Verbindung (bitte nicht vom Motorshield verwirren lassen)

Da Motorshield und Arduino miteinander verbunden sind, ist auch der Bluetooth-Transceiver nun mit dem Arduino verbunden, auch wenn wir am Bild oben nur die Verbindung aus Transceiver und Motorshield sehen. Achtung: es ist kein zusätzlicher Widerstand notwendig.

Schritt 5.4: Motorshield mit Motoren und Stromquelle verbinden

Wir sind nun so weit, unsere Elektronik mit dem Innengerüst zu koppeln. Dazu stellen wir folgende Verbindungen her:

  1. Motor 1 (Plus) mit M1A des Motorshield verbinden
  2. Motor 1 (Minus) mit M1B des Motorshield verbinden
  3. Motor 2 (Plus) mit M2A des Motorshield verbinden
  4. Motor 2 (Minus) mit M2B des Motorshield verbinden

Die Anschlüsse VIN und GND dienen dem Anschluss der Spannungsquelle — das dachtest Du dir vielleicht :-)

Wichtig: die Spannungsquelle direkt am Arduino hatten wir nur für die Programmierung benötigt. Ab jetzt wird unsere Arduino-Motorshield-Einheit nur noch über die Spannungsaufnahme am Motorshield versorgt. Das bedeutet: bitte nicht zusätzlich eine Stromquelle am Arduino anbringen.

Schritt 5.5: Gesamteinheit an Innengerüst schrauben

Ich bringe diesen Schritt bewusst „zuletzt“, da ich zu Beginn sagte, dass wir mit jedem beliebigen Schritt starten können. Wenn Du bislang also noch gar kein Innengerüst hattest, konntest Du den Arduino auch noch nicht an ein Innengerüst schrauben :-)

Komplettpaket Arduino, Motorshield, Bluetooth-Transceiver, Motoren mit Rädern auf Innengerüst

Komplettpaket: Arduino, Motorshield, Bluetooth-Transceiver, Motoren samt Rädern sowie Stromquelle auf Innengerüst montiert

Spätestens jetzt solltest Du es gern tun, da der Elektronik-Teil damit abgeschlossen ist. Dazu den Motorshield noch einmal kurz abnehmen, den Arduino mittels Platinen-Abstandhaltern auf die Mittelscheibe des Innengerüsts (zwischen die Motoren) montieren, und den Motorshield wieder aufsetzen.

Fertiges Innengerüst samt Elektronik von unten Fertiges Innengerüst samt Elektronik von unten

Fertig.

Schritt 5.6: Ein Moment der Wahrheit: die Eletronik testen

Um zu prüfen, ob sich unsere Eletronik-Bauteile miteinander so vertragen wie wir es uns erhoffen, lade dir die App „Arduino Bluetooth RC Car“ auf dein Smartphone, öffne sie, klicke in der „Configure“-Ansicht auf „Connect“ und schau nach, ob ein „HC-05“-Modul zu sehen ist. Falls ja, verbinde die App mit dem Modul. Die rote Leuchte schaltet dann auf grün.

Tippe ein paar mal auf einen der Pfeile und schau ob deine Motoren entsprechend reagieren. Falls ja, können wir uns dem letzten großen Schritt zuwenden…

Alles im Einklang

Wir haben nun einen fertigen Kopf, einen fertigen Körper, ein fertiges Innengerüst und eine montierte und einsatzfähige Elektronik. Herzlichen Glückwunsch!

Nun spendiere dem geöffneten Körper ein in ihm rollendes Innengerüst und verbinde beide Hälften, beispielsweise mit durchsichtigen Klebebandstreifen oder Du baust einen highly sophisticated Magnet-Schließmechanismus oder eine Schraubverbindung. Du solltest beide Hälften aber nicht verkleben — vielleicht auch dann nicht, wenn Du einen externen Ladeport für die Batterien vorgesehen hast.

Setz den Kopf auf und schau ob alles so fährt wie Du es dir vorstellst.

Ich hoffe das Beste für dich! :-)

Die Findings

Das Schöne an diesem Projekt ist natürlich die bastlerische Vielfalt. Wir arbeiten mit Holz, Metall, Farben, Hardware und Software und erleben die volle Bandbreite der Ingenieurskunst. Alles bekräftigt sich dadurch, dass wir es mit kugel- oder halbkugelförmigen Körpern zu tun haben — das erschwert vieles. Natürlich wird alles leichter, nicht noch mit der Konstruktion beauftragt worden zu sein — das haben Angelo und andere der Szene erledigt. Noch größeren Respekt gilt aber den hoch kreativen Seelen, die sich BB8 einmal ausgedacht haben.

Derzeit rollt eine ganze Maschinerie an Replica-Produktionen an, die BB8 bald selbstfahrend, auf Sprachkommandos reagierend und vermutlich auch bald Tee kochend an den Mann bringen möchte. Egal wie viel oder wenig diese Modelle kosten werden: ich empfinde es als ungemein bereichernd, sich so einem Projekt mit eigenen Kräften zu nähern. Ich hoffe diese Anleitung kann dir dabei helfen genau das zu tun. Ich wünsche dir von Herzen viel Freude dabei!