FRobotikLinientracker

Lernziele

  • Verständnis von and und or in Wahrheitstests: Sie verstehen, wie man mit den Operatoren and und or mehrere Bedingungen logisch verknüpfen kann.
  • Programmierung eines Linientrackers: Sie können ein Programm schreiben, das einen Maqueen-Roboter einer Linie folgen lässt.
  • Parametrisierung der Geschwindigkeit: Sie wissen, wie Sie eine Variabel für die Geschwindigkeit nutzen und dynamisch anpassen können.

1. Logische Verknüpfungen mit and und or

Um komplexe Bedingungen in Ihrem Programm zu prüfen, können Sie die logischen Operatoren and und or verwenden. Diese ermöglichen es, mehrere Bedingungen gleichzeitig zu überprüfen.

Beispiel:

wetter = "sonnig"
hose = "Badehose"
 
if wetter == "sonnig" and hose == "Badehose":
    gehInDieBadi()

Hier werden die beiden Bedingungen mit and verknüpft. Das bedeutet, dass der Codeblock nur ausgeführt wird, wenn beide Bedingungen wahr sind.

Mit dem or-Operator können Sie alternative Bedingungen prüfen:

wetter = "sonnig"
jacke = "Regenjacke"
 
if wetter == "sonnig" or jacke == "Regenjacke":
    machSpaziergang()

In diesem Fall wird der Code ausgeführt, wenn mindestens eine der beiden Bedingungen wahr ist.

2. Programmierung eines Linientrackers

Nun werden wir das Konzept der logischen Verknüpfungen anwenden, um einen Linientracker zu programmieren.

from microbit import *
import maqueen
 
RUNNING = True
 
while RUNNING:
 
	# Liest den linken und den rechten Helligkeitssensor. 1 = hell, 0 = dunkel.
    left = maqueen.read_patrol(0)
    right = maqueen.read_patrol(1)
    
    # Hier müssen Sie auf den Zustand der Sensoren reagieren
  • maqueen.read_patrol(0) liest den Wert des linken Sensors (left), und maqueen.read_patrol(1) liest den Wert des rechten Sensors (right).
  • Der while RUNNING:-Block sorgt dafür, dass der Roboter kontinuierlich die Sensoren ausliest und die entsprechenden Aktionen ausführt.

Diskussion

Überlegen Sie, welche Kombinationen von and und or mit unseren zwei Helligkeitssensoren sinnvoll sein könnten und welche Aktionen der Roboter in den verschiedenen Situationen ausführen sollte. Schreiben Sie eine Struktur direkt in Python und/oder Pseudocode.

svg alt tag

So könnte das aussehen

    if left == 1 and right == 1:
        maqueen.set_motor(0, ???)
        maqueen.set_motor(1, ???)
    elif left == 0 and right == 1:
        maqueen.set_motor(0, ???)
        maqueen.set_motor(1, ???)
    elif left == 1 and right == 0:
        maqueen.set_motor(0, ???)
        maqueen.set_motor(1, ???)
    else:
        maqueen.set_motor(0, ???)
        maqueen.set_motor(1, ???)

Die Geschwindigkeiten wissen wir noch nicht, aber grundsätzlich ist die Logik:

  • Wenn beide Sensoren (left und right) hell messen (left == 1 and right == 1), fährt der Roboter geradeaus.
  • Wenn der linke Sensor dunkel misst und der rechte hell (left == 0 and right == 1), dreht sich der Roboter nach links.
  • Wenn nur der linke Sensor hell misst und der rechte dunkel (left == 1 and right == 0), dreht sich der Roboter nach rechts.
  • Wenn beide Sensoren dunkel messen, gibt es sicher ein gröberes Problem. Stoppen wir dann doch am besten einfach beide Motoren.

3. Finden einer möglichen Geschwindigkeit

Wie so oft muss man sich bei diesem Problem zu Beginn eingestehen: Wir haben nur eine sehr vage Ahnung, welche Geschwindigkeiten optimal sind. Aber kein Grund zur Verzweiflung!

Es ist in der Informatik - und speziell der Robotik - oft so, dass Sie mit einem System spielen müssen, um es zu verstehen. Das ist kein Fehler Ihrerseits, sondern ein ganz normaler Prozess! Hacken Sie einfach mal drauf los.

Elegantes Anpassen

Was Ihnen nach einigen Versuchen aufgefallen sein sollte: Es ist umständlich, die Geschwindigkeiten bei jedem Versuch überall anzupassen. Was könnten Sie tun, um sich das Testen zu erleichtern und die Übersicht zu verbessern?

Lösung

Sie könnten die verschiedenen Geschwindigkeiten am Anfang des Programms in eine Variabel speichern. So müssen Sie dann nur noch die Variabel anpassen.

4. Dynamische Geschwindigkeitsanpassung

Sie können sich das Testen weiter erleichtern, indem Sie eine Möglichkeit programmieren, die Geschwindigkeit während des Betriebs anzupassen. z.B. indem Sie die Knöpfe nutzen:

    if button_a.was_pressed():
        FULLSPEED -= 10
    if button_b.was_pressed():
        FULLSPEED += 10

*Räusper* … das könnten Sie mit einem zweiten Microbit per Funk machen …

Dazu wäre es sicher hilfreich, wenn Ihre aktuelle Geschwindigkeit irgendwie auf dem Display angezeigt wird. Wenn Sie eine gute Geschwindigkeit gefunden haben, können Sie sie so wenigstens ablesen.

Unser Roboter: MaqueenLinienfinder, mehreren Parameter, `return`