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Geradeausfahren

  • Legen Sie in neues EV3-Projekt an (in VS-Code) z.B. mit dem Namen geradeausfahren.
  • Am Ende des Programms (in der Datei main.py), kommentieren Sie das Piepsen aus und fügen Sie folgende zwei Zeilen hinzu:
links = Motor(Port.A)   # Kontrollieren Sie, ob die Motoren auch an den richtigen Ports angeschlossen sind.
rechts = Motor(Port.B)
 
links.run_angle(120, 360, wait=False)   # 120 Grad/s Drehgeschwindigkeit, eine volle Rad-Umdrehung, nicht warten, sondern gleich den nächsten Befehl ausführen.
rechts.run_angle(120, 360, wait=True)   # Dito, aber warten, bis fertig gedreht.
  • Stellen Sie den Roboter auf den Boden, bevor Sie den Code testen. Der Roboter sollte eine Radumdrehung nach vorne fahren.
  • Am Anfang Ihres Programms, nach den anderen import Statements, fügen Sie folgenden import hinzu (damit der Wert pi bekannt ist):
from math import pi  # Wert pi importieren

Einen Meter fahren

Ziel ist es, dass der Roboter möglichst genau einen Meter zurücklegt.

  • Bestimmen Sie durch Messung die Konstante radDurchmesser und berechnen Sie daraus direkt im Code die Konstante gradProCM für Ihren Roboter.
  • Fahren Sie damit genau einen Meter und testen Sie.
  • Fahren Sie schneller. Welche Probleme tauchen auf?

Lösungsvorschlag

Lösungsvorschlag 

radDurchmesser = 6                             # Raddurchmesser in cm
gradProCM = 360/(radDurchmesser*pi)            # Ergibt um die 20 Grad/cm (Feinjustierung mit 1m fahren).
 
distanz = 100     # 1m fahren
 
links.run_angle(120, distanz*gradProCM, wait=False)   # 120 Grad/s Drehgeschwindigkeit, eine volle Rad-Umdrehung, nicht warten, sondern gleich den nächsten Befehl ausführen.
rechts.run_angle(120, distanz*gradProCM, wait=True)   # Dito, aber warten, bis fertig gedreht.

Langsam anfahren und abbremsen

Ziel ist es, die Geschwindigkeit der Motoren in Abhängigkeit der zurückgelegten Strecke selbst hoch und runter zu regeln, damit langsam angefahren und abgebremst wird, dazwischen aber doch «Vollgas» gefahren werden kann.

Dazu soll folgende Funktion ergänzt werden (nach der Definition von links, rechts und gradProCM zu platzieren): 

def smoothRide(distanz, vmax):  # Fährt gegebene distanz in cm mit maximaler Geschwindigkeit vmax in cm/s
   # Winkel zurücksetzen:
   links.reset_angle(0)
   rechts.reset_angle(0)
   s = 0  # Bereits zurückgelegte Distanz
   while s<distanz:                   # Fahren, so lange die gewünschte Strecke nicht zurückgelegt ist
      s = links.angle()/gradProCM     # Bereits zurückgelegte Strecke
 
      v = 120                 # Hier aus der bereits zurückgelegten Distanz die Geschwindigkeit berechnen.
 
      links.run(v*gradProCM)
      recht.run(v*gradProCM)
   rechts.stop()
   links.stop()
 
 
# Funktion aufrufen
smoothRide(100, 20)   # 1 m fahren, mit max 2 Umdrehungen pro Sekunde.

Tipp: Die Geschwindigkeit kann als das Minimum von drei Geschwindigkeiten geschrieben werden: 

vstart = ...   # Formel aus s (Anstieg am Anfang)
vend = ...     # Formel aus s (Abfall am Ende)
v = min([vstart, vmax, vend])    # Kleinste der 3 Geschwindigkeiten

Lösungsvorschlag

Lösungsvorschlag

Anfahren auf gegebener Strecke, Geschwindigkeit proportional zur Strecke (führt zu einem exponentiellen Geschwindigkeitszuwachs und Beschleunigung). 

vmin = 1        # Mindestgeschwindigkeit, dass man überhaupt einmal losfährt 
anfahren = 10   # 10cm Strecke zum Anfahren/Bremsen.
 
 
vstart = vmin+(vmax-vmin)*s/anfahren
vend = vmin+(vmax-vmin)*(distanz-s)/anfahren

Setzt man eine konstante Beschleunigung $a$ voraus, erhält man aus den Bewegungsgleichungen $v(s) = s\cdot\sqrt{2as}$. 

a = 2   # Beschleunigung in cm/s/s
 
 
vstart = vmin + s*(2*a*s)**0.5
vend = vmin + (distanz-s)*(2*a*(distanz-s))

Online-Dokumentation

Dokumentation der Motor-Klasse: https://pybricks.com/ev3-micropython/ev3devices.html#motors