Workshop 04 – Line Follower

Letze Aktualisierung: 8.12.2016

Die Aufgabenstellung ist auch als .PDF verfügbar:
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Inhalte des Workshops

  • Programmierkenntnisse
    • Vertiefung Variablen
    • Verwenden von Text-Bausteinen
    • Durchführen von Berechnungen
  • Anwenden der bereits erworbenen Kenntnisse

 Aufgaben

 Aufgabe 1: Entlang der schwarzen Linie

Verwende für diese Aufgabe die Wettbewerbsmatte von 2016 und baue den Farbsensor-Aufsatz so um, dass er nach unten zeigt und mittig vor dem Roboter angebracht ist. Der Sensor soll sich etwa 5-10 mm über dem Boden befinden.

Spielfeldmatte „Rap the scrap“
Spielfeldmatte „Rap the scrap“
Der Farbsensor-Aufsatz wird mittig angebracht.
Der Farbsensor-Aufsatz wird mittig angebracht.

Um einer Linie zu folgen, gibt es verschiedene Methoden. Einige dieser Methoden benötigen zwei Farbsensoren. Die folgende Methode kommt mit einem Farbsensor aus:

Line-Follower mit einem Sensor
Line-Follower mit einem Sensor

Folgende Schritte sind notwendig, damit der Roboter auch bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen gut klar kommt:

  1. Kalibrieren des Farbsensors
  2. Finden der schwarzen Linie
  3. Folgen der schwarzen Linie

 


 Aufgabe 1.a: Kalibrieren des Farbsensors

Die Lichtverhältnisse haben einen starken Einfluss auf die Werte der Farbsensoren. Darum ist es wichtig, diese Einflüsse auszugleichen und die Farbsensoren zu „kalibrieren“.

Wenn zwischen einer schwarzen Fläche und eine nicht schwarzen Fläche unterschieden werden soll, dann bietet es sich an den Modus Messen – Stärke des reflektierenden Lichts an.

  • Zeige die aktuelle Stärke des reflektierenden Lichts laufend am Display an.
  • Der Roboter soll die Anweisungen entsprechend folgendem Pseudo-Quelltext umsetzen:

04_aufgabe1a_quell

Abfolge der Anzeige zum Lesen und Speichern der Stärke des reflektierenden Lichts auf dem Brick.
Abfolge der Anzeige zum Lesen und Speichern der Stärke des reflektierenden Lichts auf dem Brick.

  Tipp: Um Texte miteinander zu verbinden kannst du den Baustein Text verwenden:

Baustein Text
Baustein Text

 


 Aufgabe 1.b: Start – Finde die schwarze Linie

Ausgangsstellung
  • Der Roboter soll so positioniert werden, dass er sich mit einem der Räder auf der grünen Startfläche befindet und der Farbsensor darüber hinaus steht. Der Sensor soll sich dabei links von der schwarzen Linie befinden.
Startposition der Roboters
Startposition der Roboters
  • Schreibe in die Variablen Schwarz und Weiss die Werte, die in Aufgabe 1.a ermittelt wurden.
Toleranzen einbauen

Bei der Erkennung der Farben ist es hilfreich eine gewisse Toleranz einzubauen – 
Wenn der Wert für Schwarz z.B. 10 beträgt, so soll der Roboter bereits ab einem Wert von 15 Schwarz erkennen. Die Toleranz ist die Differenz aus den beiden Werten – in diesem Fall also 5.

  • Erstelle eine Variable Toleranz und speichere den Wert 10 darin.
  • Addiere zum Variablenwert Schwarz die Toleranz und speichere das Ergebnis wieder in die Variable Schwarz.
  • Subtrahiere vom Variablenwert Weiss die Toleranz und speichere das Ergebnis wieder in die Variable Weiss.

  Tipp: Um mit Variablen rechnen zu können kannst du den Baustein Mathe verwenden.

Die Inhalte der beiden Variablen werden addiert und anschließend wieder gespeichert.
Die Inhalte der beiden Variablen werden addiert und anschließend wieder gespeichert.
Drehen bis Schwarz erkannt wird
  • Der Roboter dreht sich solange im Uhrzeigersinn, bis der Sensor eine schwarze Linie erfasst. Anschließend soll der Roboter aufhören sich zu drehen.
  • Zusatz  Zeige laufend den aktuelle Stärke des reflektierenden Lichts sowie den Inhalt der Variable Schwarz im Display an.

 


 Aufgabe 1.c: Los geht’s – Folge der schwarzen Linie

Nachdem der Roboter die schwarze Linie erkannt hat, soll er nun der Linie folgen.

  • Der Roboter folgt der Linie entsprechend der folgenden Grafik:
Line-Follower mit einem Sensor
Line-Follower mit einem Sensor

04_aufgabe1c_quell

  Tipp: Verwende den Modus AN der Hebelsteuerung.

  • Zusatz  Der Roboter soll der Linie so schnell wie möglich folgen.
  • Zusatz  Stelle die Werte so ein, dass der Roboter bei der ersten kreuzenden schwarzen Linie gerade aus weiterfährt.
  • Zusatz  Der Roboter soll möglichst schnell die grüne Fläche am anderen Ende der Matte erreichen.
  • Zusatz  Folge einer Linie, die mit dem Klebeband auf dem Fussboden aufgeklebt wird.

 


 Aufgabe 5: Zählen und mehr …

  • Zusatz  Roboter soll in einer Schleife 2 Sekunden nach vor und dann zurück fahren. Im Display soll angezeigt werden, wie oft er die Strecke schon gefahren ist.
  • Zusatz  Roboter soll in einer Schleife 2 Sekunden vorwärts fahren, umdrehen, 2 Sekunden zurückfahren und wieder umdrehen. 
Nach jedem Durchlauf soll der Roboter so oft piepsen, wie er Strecken gefahren ist.

 


 Aufgabe 2: Explorer (Für die ganz Schnellen)

Ausgangsstellung
  • Der Roboter soll so positioniert werden, dass er sich mit einem der Räder auf der grünen Startfläche befindet und der Farbsensor darüber hinaus steht. Der Sensor soll sich dabei links von der schwarzen Linie befinden.
  • Auf den ersten Kreuzungspunkt der schwarzen Linien wird ein farbiges Plättchen gelegt (A):

04_aufgabe_02

Aufgabe
  • Der Roboter fährt der schwarzen Linie entlang, bis er ein farbiges Plättchen erkennt. Anschließend merkt sich der Roboter die Farbe und fährt wieder in den Startbereich zurück, wo er die Farbe des Plättchens auf dem Display ausgibt.
  • Zusatz  Der Roboter befindet sich bei Beendigung des Laufs vollständig über dem grünen Startbereich.
  • Zusatz  Der Roboter fährt auf den Zielbereich mit der Farbe, die das Plättchen angibt (B).

  Tipp: Für die Ermittlung der Farben muss der Farbsensor auf einen anderen Modus umgeschalten werden.