Mein LEGO®-EV3-Buch - Eigene Roboter bauen und programmieren mit LEGO® MINDSTORMS®
von: Andreas Stadler
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2016
ISBN: 9783446449008
Sprache: Deutsch
290 Seiten, Download: 30755 KB
Format: EPUB, PDF, auch als Online-Lesen
| 2 | Aufgaben zur Rubrik Aktion ‒ die Aktoren im Einsatz |
In der Informatik und der Robotik ist das EVA-Prinzip von grundlegender Bedeutung. Informationen werden über die Tastatur oder die Maus in den Computer eingegeben, im Prozessor des Rechners verarbeitet und über den Bildschirm und den Lautsprecher ausgegeben.
Auch der EV3-Stein ist ein kombiniertes Eingabe-, Verarbeitungs-, Ausgabe-Gerät. So können beispielsweise über die Stein-Tasten Eingaben getätigt werden, die im EV3-Stein verarbeitet und über das Display (die Anzeige), den Lautsprecher (den Klang) oder die Stein-Statusleuchte wieder ausgegeben werden. Zudem stehen Eingabe- und Ausgabe-Ports zur Verfügung, an welche externe Ein- und Ausgabegeräte angeschlossen werden können. Bei den Eingabe-Ports handelt es sich um die Ports 1 bis 4, bei den Ausgabe-Ports um die Ports A bis D. Auch über einen USB-Port und einen SD-Kartenleser können Ein- und Ausgaben getätigt werden.
An die Ausgabe-Ports des EV3-Steins wird üblicherweise die im Standardumfang des EV3-Kastens enthaltene Hardware, der mittlere und der große Motor, angeschlossen.
In der LEGO® MINDSTORMS® EV3-Software findest du die Arbeitsoberfläche für das grafische Programmieren unter Hauptmenü / Datei / Neues Projekt ( /Programm). In der LEGO® MINDSTORMS® Education EV3-Software kannst du ein neues Projekt zudem über die Lobby öffnen, wenn du dem Pfad Lobby / Datei / Neues Projekt / Programm folgst und abschließend Öffnen klickst.
Auf der Arbeitsoberfläche findest du nun in der Rubrik Aktion die Programmierblöcke mit Modi und Parametern für die Ausgaben (grüner Reiter im Menü). Um die Rubrik Aktion soll es in diesem Kapitel gehen.
Die Rubrik Aktion besteht aus folgenden Programmierblöcken (von links nach rechts in der folgenden Abbildung dargestellt):
-
Mittlerer Motor
-
Großer Motor
-
Standardsteuerung (Bewegungslenkung)
-
Hebellenkung
-
Anzeige
-
Klang
-
Stein-Statusleuchte
Hinweis
Um ein Programm starten und die zeitliche Abfolge des Informationsflusses in einem Programm steuern zu können, sollen auch Eingaben über die Blöcke Start und Warten aus der Rubrik Ablauf-Regelung (oranger Reiter im Menü) verwendet werden. Dazu musst du diese Blöcke, wie auch alle anderen Blöcke, mit der linken Maustaste aus dem Menü auf die Arbeitsoberfläche ziehen.
Durch Klicken auf den grünen Pfeil des Start-Blocks wird dann die ihm folgende Programmierblock-Sequenz abgearbeitet und ein Roboter, der über USB-Kabel (oder drahtlos über Bluetooth bzw. WLAN) am Computer angeschlossen ist, wird in Aktion versetzt. Hierfür wird das Programm zuerst kompiliert, dann auf den EV3-Stein heruntergeladen und letztendlich ausgeführt.
Enthält ein Programm mehr als eine Programmierblock-Sequenz, dann sind die entsprechenden Start-Blöcke separat zu starten. Alternativ kann man Programme nach einem einzigen Start-Block auch in Parallelreihen verzweigen lassen. Nähere Informationen hierzu findest du in der LEGO® MINDSTORMS® EV3-Software unter Hauptmenü / Hilfe / EV3-Hilfe einblenden / Allgemein / Programme oder in Abschnitt 3.10.
Wird der Warten-Block in eine Programmierblock-Sequenz eingebunden, dann ist im Modus Zeit der Eingabe-Parameter Sekunden auf den entsprechenden Zahlenwert zu setzen. Ist der Warten- Block während der Abarbeitung der Programmierblock-Sequenz aktiv, blinkt er und setzt das Programm erst dann wieder fort, wenn die zu wartenden Sekunden verstrichen sind.
| 2.1 | Mittlerer Motor ‒ die Steuerung über einen oder mehrere Programmblöcke |
Erfassen der Aufgabenstellung
Ist es möglich, die Aktion eines mittleren Motors (Anschalten, Drehen, Ausschalten) sowohl mit einem Programm, bestehend aus drei Blöcken, als auch mit nur einem einzigen Programmblock vollständig zu beschreiben?
Wie können Umfang und Geschwindigkeit einer Rotation beeinflusst werden?
Lassen sich ganz allgemein mehrere Programmblöcke zu einem einzigen Programmblock ‒ einem Unterprogramm, einer Prozedur oder hier einem Eigenen Block ‒ zusammenstellen?
Erschließen des Themas
Baue einen einfachen Roboter, indem du den mittleren Motor über ein Verbindungskabel am EV3-Stein montierst. Stelle die USB-Verbindung zwischen EV3-Stein und Rechner sowie die Stromversorgung des EV3-Steins über das Netzteil sicher.
-
Schreibe ein Programm, mit dem der mittlere Motor einerseits unter Verwendung von drei Blöcken (zwei Blöcke aus der Rubrik Aktion und ein Block aus der Rubrik Ablauf-Regelung) mit 50 % der Maximalgeschwindigkeit für 2 s läuft und dann gestoppt wird und andererseits mit nur einem Block (aus der Rubrik Aktion) dieselbe Funktion erbringt.
-
Wie kann man den mittleren Motor mit langsamer Geschwindigkeit (25) eine 180 °-Drehung und dann mit schneller Geschwindigkeit (75) eine halbe Umdrehung in entgegengesetzter Richtung durchführen lassen?
-
Wie könnte man nun das erstellte Programm, welches aus drei Blöcken besteht, auf ganz allgemeine Weise zu einem einzigen Eigenen Block (= einem Unterprogramm) zusammenfassen, der analog zu dem aus drei Blöcken bestehenden Programm verwendet werden kann?
Stoffsammlung
Hardware: Verbinde den mittleren Motor über eine Verbindungsleitung mit dem Port A des EV3-Steins, da im entsprechenden Software-Block standardgemäß dieser Port voreingestellt ist. Nun musst du den EV3-Stein noch über eine USB-Leitung mit dem Computer verbinden.
Photo courtesy of the LEGO Group. ©2015 The LEGO Group
Software: Wähle Hauptmenü / Datei / Neues Projekt in der LEGO® MINDSTORMS® EV3-Software aus, um ein neues Programm zu öffnen. In der Rubrik Aktion findest du den Block für den mittleren Motor.
Mit der Anschlussauswahl kann der Port gewählt werden, über welchen der mittlere Motor mit der Software kommunizieren soll; üblicherweise ist dies Port A (siehe auch Hauptmenü / Hilfe / EV3-Hilfe einblenden / Allgemein / Anschlussauswahl). Über die Modus-Auswahl kann der Modus festgelegt werden, in welchem der mittlere Motor betrieben werden soll. Entsprechend des gewählten Modus kann ein Satz an Eingaben getätigt werden.
| Modus | Funktion |
| An | Im Modus An wird der Motor angeschaltet. Über den einzigen Eingabe-Parameter Leistung (-100, …, 50, …, 100) können die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung (+/-) eingestellt werden. Anschließend wird sofort der nächste Block im Programm abgearbeitet. Der Motor läuft, bis er von einem späteren Block gestoppt wird, bis er anderweitig angesteuert wird oder bis das Programm beendet wird. |
| Aus | Im Modus Aus wird ein bereits angeschalteter Motor wieder ausgeschaltet. Wenn der einzige Parameter Am Ende bremsen auf Wahr gesetzt ist, wird der Motor sofort gestoppt. Ist er auf Falsch gesetzt, dann wird lediglich die Stromversorgung des Motors abgeschaltet und der Motor läuft aus. |
| An für n Sekunden | Im Modus An für n Sekunden wird der Motor für die im Parameter Sekunden eingestellte Dauer in Sekunden (Kommazahlen für Sekundenbruchteile) angeschaltet. Die Parameter Leistung und Am Ende bremsen werden wie bereits beschrieben verwendet. |
| An für n Umdrehungen | Im Modus An für n Umdrehungen wird der Motor für die im Parameter Umdrehungen eingestellte Anzahl an Umdrehungen (Kommazahlen für Bruchteile davon) eingeschaltet. Die Parameter Leistung und Am Ende bremsen werden wie bereits beschrieben verwendet. |
| An für n Grad | Im Modus An für n Grad wird der Motor für die im Parameter Gradzahl eingestellte Gradzahl (Kommazahlen für Bruchteile von Winkelgraden) angeschaltet. Die Parameter Leistung und Am Ende bremsen werden wie bereits beschrieben verwendet. |
Rotationsbewegungen lassen sich über die Modi An für n Sekunden, An für n Umdrehungen und An für n Grad einstellen, wobei die Rotationsbewegung im Modus An für n Grad am exaktesten definiert werden kann.
Das mit einer Motorumdrehung zurückgelegte Bogenmaß ist in den Modi An für n Umdrehungen und An für n Grad über die einzugebenden Parameter bereits vollständig festgelegt (1 Umdrehung = 360 ° = 2). Im Modus An für n Sekunden ist hierfür noch die Geschwindigkeit (Parameter Leistung) zu berücksichtigen.
In Abhängigkeit vom Vorzeichen der eingestellten Leistung ist die Drehrichtung des mittleren Motors wie in der folgenden Abbildung festgelegt.
Lösungshinweis
Eine Lösung wäre, nach dem Start-Block (Rubrik Ablauf-Regelung) den Block Mittlerer Motor (Rubrik Aktion) über das Modul An einzuschalten und seine Geschwindigkeit über den Parameter...
