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Der Kaminkletterer lernt klettern

Heute wollen wir unserem Kaminkletterer einiges beibringen, damit er schlussendlich selbstständig hoch klettern kann. Wir lehren ihn, seine Arme auszufahren, zu balancieren und hoch zu fahren. Dann lernt er, die Decke zu erkennen und die gleiche Strecke wieder herunter zu fahren.

Konstruktionsfehler beheben

Ein kleiner Konstruktionsfehler hat sich eingeschlichen: Das Pendel für die Balance ist farblich zu wenig unterschiedlich. Wenn das Pendel senkrecht steht und der Kaminkletterer ausbalanciert ist, sieht der Farbsensor schwarz. Das gleiche schwarz, wie wenn der Kaminkletterer schräg fährt und zu kippen droht.

 

Überarbeitetes Pendel des Kaminkletterers

Das überarbeitete Pendel hat nun einen schwarzen Mittelsteg, eine weisse und eine graue Seite. So ist es möglich, im Programm die Position des Pendels zu bestimmen.

Programmteil: Die Arme ausfahren

Zuerst starten wir die beiden Motoren, welche die Kletter-Räder antreiben. Nun fahren wir die beiden Arme aus, dass sie die Kaminwände berühren. Dieser Motor wird laufen gelassen, damit die Räder an den Armen immer genügend gegen die Wände drücken und der Kaminkletterer nicht den Kontakt mit den Wänden verliert und herunter fällt.

Kaminkletterer Flussdiagramm: Arme ausfahren

 

Mrtz erstellt dazu das Flussdiagramm und die Programmierung kann losgehen.

Kaminkletterer Programm: Arme ausfahren

Programmteil: Klettern und Balance halten

Beim Klettern fragt der Roboter ständig den Farbsensor ab. Damit kann er die Balance an der Y-Achse halten. Der Roboter regelt die Motoren und fährt hoch, bis der Ultraschallsensor die Decke erkennt.

Mrtz und Hnz erstellen wieder zuerst das Flussdiagramm, überarbeiten und verbessern es da und dort.

Kaminkletterer Flussdiagramm: hoch klettern

 

Ein Blick in das Buch zeigt uns noch eine einfachere Möglichkeit, wie das Pendel abgefragt und die Balance gehalten werden kann. Dies führt uns zu einer besseren Variante des Flussdiagramms.

Kaminkletterer Flussdiagramm: hoch klettern vereinfacht

 

Und das setzen wir dann auch im Programm um.

Kaminkletterer Programm: hoch klettern

Jetzt wollen wir aber einen ersten Test machen und sehen, ob das Programm bisher richtig funktioniert. Im richtigen Kamin wollen wir das Experiment nicht wagen. Wenn die Programmierung funktioniert, klettert der Roboter den ganzen Kamin hoch und plumpst dann auf’s Dach. Und ist futsch. Wenn er nicht richtig klettert, sehen wir nicht, woran es liegt. Also müssen wir selber einen kleinen Kamin bauen. Ausnahmsweise nicht aus Lego-Steinen.

Der Kaminbau

Für den Kaminbau müssen wir ein paar Bedingungen einhalten:

  • Wände dürfen sich nicht verschieben
  • Wände müssen genau parallel sein
  • Wände müssen ca. 32cm auseinander liegen

Wir sägen ein paar Holzstäbe auf die gleiche Länge, um zwei Bretter parallel zueinander zu fixieren. Mrtz hält zum ersten Mal eine Bohrmaschine in der Hand und bohrt die Löcher für die Schrauben exakt vor. Zu zweit sind die Stäbe schnell gebohrt und verschraubt. Von oben auf die Schrauben zu drücken hilft, dass der Schraubenzieher weniger abrutscht und die Schrauben leichter hinein gedreht werden können.

Wir stellen den Kamin das erste Mal auf und merken schnell, dass die Wände immer noch hin und her kippen. Die Konstruktion ist noch nicht steif und kann deshalb umfallen. Ein diagonal verschraubter Stab hilft und stabilisiert den Kamin seitlich.

Kaminkonstruktion

 

Der erste Versuch kann starten. Doch zuerst legen wir den Boden mit Kissen aus. Sollte der Kaminkletterer nicht klettern sondern abstürzen, landet er weicher und ist nicht zerstört. Wir stellen fest, dass die Rollen immer wieder den Kontakt zu den Kaminwänden verlieren und der Roboter abstürzt. Der geregelte Motor, welcher die Arme nach aussen drückt, scheint zu wenig stark weiter zu drehen. So fehlt der notwendige Druck der Räder auf die Wände und die Räder drehen durch.

Wir wechseln den Programmblock aus und nehmen einen ungeregelten Block statt dessen. Und schon klettert der Kaminkletterer hoch, fährt allerdings schräg den Wänden entlang. Die Balance an der X-Achse ist nicht optimal und wir bauen weitere Dekorationen an den Kaminkletterer.

Und zum Schluss: Es fehlt die Decke an unserem Kamin. So würde der Roboter nie anhalten und oben heraus plumpsen. Das Problem ist aber mit einem einfachen Karton quer über den Kamin gelegt schnell gelöst.

Heute haben wir uns Schritt für Schritt vorwärts getastet und der Kaminkletterer fährt nun wie gewünscht den Kamin hoch und hält oben an. Nächstes Mal programmieren wir die Fahrt herunter.

Published in Mindstorms Allgemein

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