›_ ebskola.lv
← 1.2 1.4 →

1.3 Krāsu sensors un līniju sekotājs

Stundas uzdevums: Aprīkot robotu ar krāsu sensoru, ieprogrammēt spēju atšķirt krāsas un izveidot algoritmu, kas ļauj robotam autonomi sekot melnai līnijai uz laukuma.

Datorika 7. klase (D.7.2.1., D.7.3.1., D.7.4.2.)

70 min darba sadalījums: 1. uzdevums (~20 min) - atjauno teorijas piemēru vai minimālo prototipu; 2. uzdevums (~25 min) - pielieto to galvenajā uzdevumā; 3. uzdevums (~25 min) - pārbaudi rezultātu, izlabo kļūdas un pieraksti, kas strādā. Papildus/4. līmeņa uzdevums ir paredzēts tikai tad, ja pamatdarbs ir pabeigts.

Priekšzināšanu robeža: uzdevumos izmanto tikai iepriekš apgūto un šīs lapas teorijas/koda piemēros parādīto. Ja parādās jauna komanda vai rīks, vispirms atrod tās paraugu teorijas blokā.

Teorija: Kā robots pieņem lēmumus?

Līdz šim mūsu robots darīja vienu darbību, kamēr kaut kas notika (Wait until). Bet ko darīt, ja robotam nepārtraukti jāizvēlas starp divām rīcībām? Tam mēs izmantojam "If-Else" (Ja-Tad-Citādi) blokus.

Vizuālais orientieris: dzeltenais If-Else bloks atrodas Forever ciklā, un tā nosacījumā izmanto Color Sensor mērījumu.

# LEGO SPIKE Python - krāsu sensora nolasīšana
from spike import ColorSensor, Motor
from spike.control import wait_for_seconds

sensors = ColorSensor("E")
kreisais = Motor("A")
labais = Motor("B")

while True:
    krasa = sensors.get_color()
    if krasa == "black":
        kreisais.start_at_power(20)
        labais.start_at_power(50)  # pagriežas pa kreisi
    else:
        kreisais.start_at_power(50)
        labais.start_at_power(50)  # taisni

1. uzdevums: Krāsu atpazīšana un "Sarkanā gaisma"

Pievienojiet krāsu sensoru un lieciet robotam braukt taisni, līdz tas ierauga sarkanu līniju (vai sarkanu LEGO klucīti uz grīdas).

Izpildes soļi:

  1. Pievienojiet krāsu sensoru robota priekšpusē tā, lai tas būtu vērsts uz leju (pret zemi). Optimālais augstums no grīdas ir aptuveni 1-2 LEGO klucīšu biezumā.
  2. Pievienojiet sensoru brīvam portam (piem., E).
  3. Izmantojiet blokus: start moving [Straight].
  4. Pievienojiet oranžo wait until bloku un tajā ievietojiet gaiši zilo sensora bloku [Color Sensor on E] sees [Red].
  5. Pēc tam pievienojiet stop moving bloku. Pārbaudiet!

2. uzdevums: Divu stāvokļu līniju sekotājs (Zig-zag)

Izveidojiet programmu, kas ļauj robotam sekot melnas līnijas malai, izmantojot atstarotās gaismas intensitāti.

Izpildes soļi:

  1. Izveidojiet jaunu kodu. Sākumā iestatiet motorus. Tad pievienojiet oranžo forever ciklu.
  2. Iekšā ciklā ievietojiet oranžo If ... Else ... bloku.
  3. "If" nosacījumā ielieciet bloku, kas pārbauda gaismas intensitāti: [Color Sensor on E] reflection < [50]%. (Viss, kas tumšāks par 50%, skaitīsies līnija).
  4. Sadaļā "If" (kad redz melnu) ielieciet komandu nedaudz pagriezties pa labi (piemēram, start moving at [30] % steering).
  5. Sadaļā "Else" (kad redz baltu) ielieciet komandu nedaudz pagriezties pa kreisi (piemēram, start moving at [-30] % steering).

3. uzdevums: Koda pielāgošana reālajai trasei

Pārbaudiet robotu uz robotikas paklāja un noregulējiet parametrus tā, lai kustība kļūtu vienmērīgāka un ātrāka.

Izpildes soļi:

  1. Novietojiet robotu uz līnijas MALAS (sensors daļēji uz melnā, daļēji uz baltā).
  2. Ja robots raustās pārāk traki (ass zig-zag), samaziniet stūrēšanas (steering) procentus no 30 uz 15 vai 20.
  3. Pievienojiet programmai set movement speed bloku. Kas notiek, ja palielina ātrumu? Robots, visticamāk, līniju pazaudēs. Atrodiet labāko balansu starp ātrumu un stabilitāti!
  4. Pārbaudiet, vai jūsu sensors nav pārāk tuvu grīdai (strīķējas) vai pārāk augstu (neredz atšķirību starp melnu un baltu).

4. uzdevums (Zvaigznītes izaicinājums): "Saskaitītie krustojumi"

Izaicinājums ātrākajām komandām – izveidojiet programmu, kurā robots brauc pa līniju, bet saskaita, cik reizes tas šķērsojis zaļu līniju/krustojumu, un apstājas pēc 3. reizes.

Izpildes soļi:

  1. Jums būs nepieciešams izveidot Mainīgo (Variable) – nosauciet to "Krustojumi". Koda sākumā iestatiet to uz 0.
  2. Nomainiet forever ciklu uz repeat until [Krustojumi = 3].
  3. Papildiniet "If-Else" loģiku. Jums būs nepieciešams vēl viens If bloks, kas pārbauda: JA sensors redz ZAĻU krāsu, TAD change [Krustojumi] by 1 un nedaudz pagaidīt (lai nesaskaitītu vienu līniju vairākas reizes).

Biežākās kļūdas (un kā tās labot):

Koda piemērs (Vienkāršais līniju sekotājs)


# SPIKE Word Blocks vizuālā koda tekstuālā reprezentācija

when program starts
set movement motors to [A] and [B]
set movement speed to [25]%

forever:
    if [Color Sensor on E] reflection < [50]% then:
        start moving at [25] % steering  # Griežas uz vienu pusi (prom no līnijas)
    else:
        start moving at [-25] % steering # Griežas uz otru pusi (atpakaļ uz līniju)
Robots nepārtraukti "lēkās" no līnijas malas uz balto laukumu un atpakaļ, radot zig-zag kustību, kas vidēji virzīs to uz priekšu pa līnijas trajektoriju.
⬅ Iepriekšējā stunda Nākamā stunda ➡