Fortbewegung

Linien-/Kantenfolger

Der Roboter soll sich auf der Linie beziehungsweise Kante eines Pfades bewegen.
Ein solcher Linien-/Kantenfolger, im Englischen oft beides als line-follower bezeichnet, wird üblicherweise mithilfe eines PID-Reglers (PID controller) implementiert.

Ein Regler im Allgemeinen wird verwendet, um gezielte Steuerung physikalische Prozesse in Abhängigkeit der aktuellen und vergangenen Zustände zu realisieren. In dem Beispiel des Linienfolgers wird der Zustand des Systems durch die Helligkeit am Farbsensor bestimmt. Die Regelabweichung berechnet sich nun aus der Differenz des Zustandes (Istwert) zu einem Zielwert (Sollwert). Um die Stellgröße (also die Gegensteuerung der Motoren) zu berechnen, kommt nun ein Regler zum Einsatz.
Im Falle des PID-Reglers wird die Stellgröße über die Summe dreier Stellglieder errechnet:

  • P (proportional) : Der Summand ist proportional zur aktuellen Regelabweichung

  • I (integral) : Der Summand ist proportional zum Integral aller vergangenen Regelabweichungen

  • D (differential) : Der Summand ist proportional zur Differenz zur letzten Regelabweichung

Für weitere Informationen bzw. Beispiele siehe:
"PID Controller" YouTube search oder PID Controller for LEGO MINDSTROMS

Das Integralglied ist mit Vorsicht zu genießen, da es bei Verlust der Linie über längere Zeit dazu neigt zu eskalieren!
Für einfaches line following reicht meist ein PD-Regler.

line follower
Figure 1. Kantenfolger / line follower

Richtungsbestimmung

An jeder unbekannten Kreuzung muss der Roboter das Verfolgen der Linie unterbrechen und einen Scan der abgehenden Pfade durchführen.

Geschwindigkeit

Der Roboter muss nicht innerhalb einer bestimmten Zeit eine gewisse Strecke zurücklegen oder einen Planeten vollständig erkunden. Allerdings gelten in der Prüfung Grenzen von 7 beziehungsweise 15 Minuten, bei deren Überschreitung nicht mehr die bestmögliche Note erreicht werden kann. Genauere Details zum Prüfungsablauf und der Bewertung finden sich im Kapitel Prüfung.

Es gibt im Spring RoboLab kein "strenges" Zeitlimit, man sollte zur Demonstration jedoch unter einer Stunde für beide Planeten bleiben.