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wie der Roboter mit seinen Infrarotsensoren die Helligkeit der Unterlage erkennen kann.

WIE FUNKTIONIERT EIN INFRAROTSENSOR?

Ein Infrarotsensor besteht aus einer Leuchtdiode (LED), welche Licht im Infrarotbereich aussendet und einer Fotodiode, welche die Intensität des reflektierenden Lichtes misst.

Da das Infrarottlicht an hellen bzw. dunklen Flächen unterschiedlich reflektiert, können die Sensoren zwischen einer dunklen und hellen Unterlage unterscheiden und geben einen digitalen Wert 0 (dunkel) oder 1 (hell) zurück.

Der mbRobot verfügt über 2 Infrarotsensoren (irLeft, irRight). Man findet sie auf der unteren Seite des Boards. Der Maqueen Plus V2 verfügt über 5 Infrarotsensoren (irL1, irL2, irL3, irR1, irR2, irM), der Maqueen Plus sogar über 6 Infrarotsensoren (irL1, irL2, irL3, irR1, irR2, irL3, irR3), wobei irLeft = irL1 und irRight = irR1. Damit können alle nachfolgende Programme für alle Modelle verwendet werden.

MUSTERBEISPIELE

Beispiel 1: Kante folgen Der Roboter soll mit seinem linken Infrarotsensor einer dunklen Fläche fahren. Je nachdem, ob er dunkel oder hell "sieht", korrigiert er die Fahrtrichtung mit einem Rechts- oder Linksbogen. Die Sensorwerte werden in einer Endlos-Schleife mit der Messperiode von 100 ms abgefragt. Mit der Anweisung v = irLeft.read_digital() der Sensorwert in der Variablen v gespeichert.

from mbrobot import *
#from mbrobot_plus import *

repeat:
   v = irLeft.read_digital()
   if v == 0:
      rightArc(0.1)
   else: 
      leftArc(0.1)
   delay(100)

Du kannst das Programm auch im Simulationsmodus ausführen. Dazu musst du nach der Zeite from mbrobot import * folgende zwei Zeilen einfügen:

RobotContext.useBackground("sprites/blackarea.gif") 
RobotContext.setStartPosition(430, 350)

Die erste Zeile fügt das Hintergrundbild "blackarea.gif" hinzu, die zweite Zeile bestimmt die Position, an der der Roboter zu Beginn erscheint. (Das Grafikfenster ist 500 x 500 Pixel gross, die Koordinate (0,0) ist oben links). Alle Bilder, die in den Beispielen und Aufgaben verwendet werden, sind in der TigerJython-Distribution enthalten (Bilderbibliothek). Du kannst auch eigene Hintergrundbilder verwenden ⧉►

Wenn du das Programm danach wieder im Realmodus ausführen willst, musst du die Zeilen mit RobotContext deaktivieren (# voranstellen). Du siehst bereits im Simulationsmodus, dass die Robotersteuerung vom Radius des Links- bzw. Rechtsbogen abhängig ist. Ist er zu klein (z.B. 0.05), bewegt sich der Roboter sehr langsam und unruhig. Ist er zu gross (z.B. 0.6), so verliert er oft die Spur.

Beispiel 2: Einem Weg folgen Um einem Weg zu folgen, so wie es selbstfahrende Autos tun, braucht man mehrere Sensoren. In einer stark vereinfachten Version eines autonomen Fahrzeuges verwendest du zwei Infrarotsensoren. Die Messwerte des rechten und des linken Sensors speicherst du in den Variablen vR und vL vR = irRight.read_digital() vL =irLeft.read_digital() Danach entwickelst du ein Algorithmus, mit dem der Roboter den Weg möglichst genau folgen kann.

from mbrobot import *
#from mbrobot_plus import *

#RobotContext.useBackground("sprites/trail.gif")

setSpeed(30)
repeat:
    vR = irRight.read_digital()
    vL = irLeft.read_digital()   
    if vL == 0 and vR == 0:
        forward()  
    elif vL == 1 and vR == 0:
        rightArc(0.1)        
    elif vL == 0 and vR == 1:
        leftArc(0.1)    
    delay(100)

Für die Simulation musst du die Zeile mit RobotContest aktivieren und verwendest das Hintergrundbild trail.gif. Im Realmodus musst du diese Zeile wieder daktivieren. Je nach grösse der nachgebauten Vorlage musst du die Geschwindigkeit und den Radius der Kreisbögen anpassen.

Im realen Modus ist es schwierig Motoren so zu steuern, dass der Roboter eine längere Zeit auf einer quadratischen Bahn bleibt. Mit Hilfe derInfrarotsensoren kann der Roboter seine Richtung selbst korrigieren. Um das Programm besser zu strukturieren, definierst du eine Funktion keepOnTrack(), die die Bewegung des Roboters auf den geraden Wegstücken steuert. Eine rechtwinklige Richtungsänderung erfolgt, wenn der Roboter mit beiden Sensoren hell "sieht". Dann dreht er 90° nach links und setzt seine Fahrt auf dem Streifen fort.

from mbrobot import *
#from mbrobot_plus import *

RobotContext.useBackground("sprites/field1.gif")
RobotContext.setStartPosition(380, 400)

def keepOnTrack():
    if vL == 0 and vR == 0: 
        forward()
    elif vL == 0 and vR == 1: 
        leftArc(0.1)
    elif vL == 1 and vR == 0:
        rightArc(0.1)
        
repeat:
    vR = irRight.read_digital()
    vL = irLeft.read_digital()
    if vL == 1 and vR == 1:
        left()
        delay(500)
    else:    
        keepOnTrack()
    delay(100)        

Für die Simulation verwendest du das Hintergrundbild field1.gif.

Der Maquen Plus verfügt über sechs Infrarotsensoren. Ihre Bezeichnung siehst du unten auf dem Chassis. Die Werte 0 (dunkel) bzw. 1 (hell) geben sie zurück mit den Befehlen:
irLeft.read_digital() bzw. irL1.read_digital()
irRight.read_digital() bzw. irR1.read_digital()
irL2.read_digital()
irR2.read_digital()
irL3.read_digital()
irR3.read_digital()

Beispiel 4: Infrarot- und Ultraschallsensoren gleichzeitig verwenden
(nur Realmodus)

from mbrobot import *

setSpeed(30)
repeat:
    vR = irRight.read_digital()
    vL = irLeft.read_digital() 
    d = getDistance()
    if d < 20:
        stop()
        left()
        delay(1500)
        stop()
    else:
        if vL == 0 and vR == 0:
            forward()  
        elif vL == 1 and vR == 0:
            rightArc(0.1)        
        elif vL == 0 and vR == 1:
            leftArc(0.1) 
        elif vL == 1 and vR == 1:
            backward()        
    delay(100)

Die Sensorwerte werden alle 100 Millisekunden in der gleichen repeat-Schleife abgefragt. Der Programmblock nach else entspricht dem Programmcode im Beispiel 2.

MERKE DIR...

Mit den Inrarotsensoren kannst du die Helligkeit der Unterlage messen. Der Befehl irLeft.read_digital() liefert den Wert des linken Infrarotsensors, als Wert 0, falls die Unterlage dunkel oder 1, falls sie hell ist.

Es können mehrere verschiedene Sensoren gleichzeitig verwendet werden.

ZUM SELBST LÖSEN