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Grundbegriffe Robotik
Der Begriff “Roboter” wurde von Karel Capek Anfang des 20. Jahrhunderts in der Science-Fiction-Literatur eingefhrt. Sein Ursprung liegt im slawischen Wort robot, welches mit (Zwang-) Arbeit ubersetzt werden kann.
Definition der RIA (Robot Institute of America): According to the Robot Institute of America (1979) a robot is: a reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks.
Aktoren
Damit kann ein Roboter agieren, etwas auslösen, seine Umwelt beeinflussen. Typische Aktoren sind:
- Motoren
- Lautsprecher
- Displays
- Ventile
- Relais (Elektrische Schalter)
Sensoren
Damit kann ein Roboter sich selbst und/oder seine Umgebung «wahrnehmen». Typische Sensoren sind:
- Helligkeits-/Farbsensoren
- Distanz-Sensoren (z.B. Ultraschall, Laser)
- Gyroskope/Accelerometer (Winkelgeschwindigkeit, Beschleunigung)
- Druckknöpfe
- Microphon
- Kameras/Lidar/Radar
Steuerung vs. Regelung
Steuerung: Abarbeiten eines «Programms» ohne Rückmeldung, ob die Aktionen auch das gewünschte Ergebnis liefern. (Z.B. ein Stanzmaschine)
Regelung: Resultate der Aktionen werden laufend überwacht und Steuersignale entsprechend angepasst. (Z.B. ein Quadkopter (Drohne) misst seine Lage im Raum und passt die Rotorengeschwindigkeit laufend an).
Praxis
Aktoren unseres Roboters
- Zwei unabhänige Motoren für die Räder links und rechts.
- Gesteuert durch Angabe von Zielwinkel oder Zielwinkelgeschwindigkeit.
- Aktuelle Position der Motoren (Winkel) kann ausgelesen werden.
- Beide Motoren drehen gleich: Geradeausfahrt.
- Ein Motor dreht schneller: Kurvenfahrt.
- Motoren drehen gegenläufig: Drehen an Ort.
- Kleiner Motor für Hebeschaufel.
- Achtung: Die Positionen der Motoren sind immer relativ zur Startposition (bei Programmstart). Es ist aber möglich, die Nullposition im Programm neu zu setzen.
- Motor kann feststellen, ob er «ansteht». Damit könnte die Heberposition an den Anschlag gefahren werden und so die Nullposition gesetzt werden.
- Display, Sound, Lämpchen.
Sensoren unseres Roboters
- Winkelposition der Motoren
- Helligkeits-/Farbsensor (normalerweise auf den Boden gerichtet).
- Ultraschall-Distanzsensor (normalerweise nach vorne gerichtet).
- Druckknöpfe (einerseits fest verbaut auf dem Brick, andererseits frei platzierbar)