Robotersteuerung: Lichtsuche, Linienverfolgung und Feedback-Systeme

Robot Lichtsteuerung

Roboter mit Lichtsuche: Wenn der Roboter angeschlossen ist, beginnt ein Motor sich vorwärts zu drehen, während der andere stationär bleibt. Dies bewirkt, dass sich der Roboter um die eigene Achse dreht (1).

Wenn der Lichtsensor an der Vorderseite Licht oder eine helle Zone erkennt (z.B. eine Taschenlampe, eine weiße Wand oder ein Fenster), stoppt der Motor auf dieser Seite. Dies führt dazu, dass sich der Roboter in Richtung des Lichts bewegt (2).

Wenn der Roboter kein Licht erkennt, stoppt der Motor, der für die Drehung zuständig war. Der Roboter beginnt wieder, sich um die eigene Achse zu drehen, bis er erneut Licht detektiert.

Robot Linienverfolger (Crawler)

Wenn der Roboter auf einer weißen Fläche positioniert wird, reflektieren die lichtemittierenden Dioden das Licht, und die LDRs (Lichtabhängige Widerstände) erkennen eine hohe Helligkeit. Die Transistoren werden gesättigt, was die Relais aktiviert und beide Motoren antreibt, sodass sich der Roboter vorwärts bewegt.

Wenn einer der Sensoren über einem schwarzen Gitter platziert wird, empfängt das entsprechende LDR kein reflektiertes Licht mehr. Der zugehörige Transistor wird nicht mehr durchgeschaltet, das Relais wird deaktiviert, und der Motor neben dem Sensor kehrt seine Drehrichtung um. Dies korrigiert die Bahn des Roboters, um der Linie zu folgen.

Roboter mit Hindernisvermeidung (Weiße Wände)

Wenn der Roboter kein Hindernis vor sich hat, drehen sich beide Räder vorwärts und der Roboter bewegt sich vorwärts (1). In diesem Fall erreicht die Infrarotstrahlung den Empfänger nicht.

Wenn der Roboter auf eine weiße Wand trifft, erkennt der Sensor das Infrarotsignal, das von der Wand reflektiert wird (2). Daraufhin kehrt die Steuerung die Drehrichtung des Motors auf der gegenüberliegenden Seite um, wodurch der Roboter seine Richtung ändert (Richtungswechsel).

Wenn die Wand dunkel ist, wird das Infrarotsignal nicht reflektiert, und der Roboter fährt gegen die Wand.

Grundlagen der Regelungstechnik

Open Loop (Offener Regelkreis)

Es wird der Wert der gesteuerten Variablen nicht beurteilt, d.h., es gibt keine Rückmeldung (Feedback).

Closed Loop (Geschlossener Regelkreis)

Der Wert der Regelgröße wird kontinuierlich evaluiert, d.h., es liegt eine Rückmeldung (Feedback) vor.

Komparator

Vergleicht das Eingangssignal mit dem Sollwert (hoher Maßstab).

Bedienelemente und Feedback

• Bedienelemente: Die Regelung erfolgt in Verbindung mit dem Relais, das durch das Signal des Transistors aktiviert wird.
• Feedback: Ein Verfahren, das auf der kontinuierlichen Überwachung einer oder mehrerer Kontrollvariablen basiert.

Detaillierte Steuerung: Roboter, der Licht sucht

1. Wenn der Sensor weder Licht noch eine Lichtquelle erkennt, bewegt sich der Roboter rückwärts. Wenn er Licht einer Lampe erkennt, bewegt sich der Roboter in Richtung des Lichts.

2. Wenn der Sensor nur auf der rechten Seite Licht erkennt, kehrt der rechte Motor seine Drehrichtung um. Dies bewirkt, dass der Roboter nach rechts abbiegt und sich so auf das Licht ausrichtet.

3. Wenn der Roboter sich dreht und beide Sensoren Licht erkennen, kehrt der rechte Motor seine Drehrichtung um. Dies bewirkt, dass der Roboter sich vorwärts in Richtung des Lichts bewegt.

4. Wenn der Sensor nur auf der linken Seite Licht erkennt, dreht der rechte Motor vorwärts und der linke Motor dreht rückwärts. Dadurch bewegt sich der Roboter nach links, um sich auf das Licht auszurichten.