NWT Projekt Jannik Karl NWT Projekt Arbeit Legoroboter

Transkript

1 NWT Projekt Arbeit Legoroboter

2 Inhalt Projekt 1: - Aufgabe - Planung - Umsetzung - Optimierung - Programm - Endergebnis Projekt 2: - Aufgabe - Planung - Umsetzung - Optimierung - Programm 1 - Programm 2 - Endergebnis

3 Projekt 1: Aufgabe Die Aufgabe bestand darin, einen Roboter zu konstruieren, der sich mindestens 30cm gerade in eine Richtung bewegt. Es durften dabei keine Räder verwendet werden. Projekt 1: Planung Als Alternativen zu Rädern bestand die Auswahl einen Roboter mit Ketten oder einen Roboter mit Beinen zu bauen. Wir entschieden uns für ersteres. Der Roboter sollte wie ein Panzer rechts und links Ketten haben, auf denen er fahren kann. Jede Kette sollte von einem Motor angetrieben werden, Sensoren wollten wir weglassen, da für diese Aufgabe keine Sensoren gefordert waren.

4 Projekt 1: Umsetzung Wir haben uns dafür entschieden, den Roboter Tank-Bot aus dem Lego Programm zu bauen, da mit diesem die Aufgabe unserer Meinung gut zu lösen ist. Wir bauten den Roboter schließlich nach Anleitung. Die Anleitung brachte keine Komplikationen mit sich und der fertige Roboter war stabil und erfüllte seinen Zweck. Einen Sensor verbauten wir schließlich doch, aber nur, weil er in der Anleitung aufgeführt war. Projekt 1: Programm Wir haben versucht, das Programm so einfach wie möglich zu gestalten. Nach dem Startbaustein spalteten wir das Signal auf in je einen Motorblock. Diese programmieren wir so, dass die Motoren an den Anschlüssen B und D sich eine Weile drehten, den die Aufgabe gab vor mindestens 30 cm zu fahren. Wir stellten die Motoren auf 100%, damit sichergestellt war, dass genug Kraft aufgebracht wird. Danach folgte der Schlussbaustein und das Programm war beendet. Sicherlich hätte man das Programm auch anders schreiben können, wir haben uns allerdings für dies Variante entschieden. Den angebauten Sensor ließen wir außer acht, da wir keine Hinderniserkennung einbauen sollten. Programmablauf: Das Programm startet, beide Motoren werden angesteuert und es wird ihnen befohlen sich eine bestimmte Anzahl Umdrehungen zu drehen und danach wieder zu stoppen. Dann endet das Programm wieder.

5 Projekt 1: Optimierung Da soweit alles auf Anhieb funktionierte, waren keine Optimierungen mehr nötig. Projekt 1: Endergebnis Wir hatten einen funktionstüchtigen Roboter gebaut, der sich, wie die Aufgabe fordert, mindestens 30cm gerade aus bewegt hat. Damit war die Aufgabe erfüllt. Projekt 2: Aufgabe Die zweite Aufgabe bestand darin, einen Roboter zu bauen, der Farben erkennen und anschließend trennen kann, also einen Farbsortierer. Im Legoprogramm bestand bereits eine ausführliche Anleitung für einen solchen Roboter. Projekt 2: Planung Wir entschieden uns gegen einen Roboter nach Anleitung und konstruierten einen eigenen Roboter, der die Aufgabe ebenfalls erfüllen konnte. Wir entschieden, im Gegensatz zur Anleitung einen drehbaren Roboter zu bauen, der die Steine um sich herum ablegt. Der Farbsensor bauten wir gleich in die Steinrutsche mit ein, damit man nicht vorher die Steine einscannen muss und dieser Arbeitsschritt entfällt. Die Rutsche sollte aus zwei Teilen bestehen, dem Oberen, der einen Stein zum unteren Teil versetzt ist, in dem die Steine gestapelt auf das Abscannen warten. Direkt darunter sollte sich eine Mechanik befinden, die jeweils nur einen 3 x 3 Stein in den unteren Bereich rutschen lässt. Diese Mechanik ist elektrisch angetrieben und wird vom EV3 Stein angesteuert. Die Schalen sollten nach unserer Vorstellung von der Ausgangsposition aus jeweils 45 und 90 jede Richtung

6 Aufgestellt sein. Von Links an erst rot, dann gelb, danach grün und zum Schluss blau. So ergab sich insgesamt ein zu bewältigender Radius von 180. Damit stände kein Kabel im Weg, das den Roboter stören könnte. Der ganze Abscanmechanismus mit Lego EV3 Stein sollte auf einem großen Motor stehen, der die Apparatur drehen sollte. Projekt 2: Umsetzung Wie im vorhergehenden Teil beschrieben bauten wir einen Roboter, der aus einer oberen und unteren Rutsche bestand, die durch eine Mechanik, die jeweils nur einen Stein durchließ verbunden war. In dieser Mechanik war der Farbsensor mit integriert. Diese Rutsch wurde von uns direkt am EV3 Stein montiert und fixiert. Den Motor für die Drehbewegung haben wir mit mehren Platten kippsicher fixiert und darauf direkt den Stein mit Rutsche montiert. Eine stylische schwarze Blende verdunkelt den Scanbereich. Projekt 2: Optimierung Der Sortierer konnte sich noch nicht einwandfrei drehen, deshalb beschlossen wir, den drehbaren Teil zwei Steine höher zu setzen. Jetzt konnte sich der Sortierer schon besser drehen, aber er benötigte noch viel Kraft und war deshalb in unseren Augen nicht perfekt. Nach einer genauen Fehleranalyse fanden wir heraus, dass das eine Kabel zu kurz war. Wir ersetzten es durch ein längeres und das Problem war behoben. Jetzt konnte sich der Drehkopf perfekt bewegen, aber auch die Mechanik, damit jeweils nur ein Stein die Rutsche verlässt, funktionierten super.

7 Projekt 2: Programm 1 Die erste Version unseres Programms war wieder auf Einfachheit ausgelegt. Es sollte so einfach wie möglich sein. Nach dem Startstein folgt zuerst eine 4-fach Schleife, denn in den Sortierer passen nur 4 Steine hinein. In der Schleife befindet sich ein 4-facher Schalter, der in die Farben rot, blau, grün und gelb unterteilt ist. Bei jeder dieser Möglichkeiten befindet sich zuerst ein Kommandoblock, der dem großen Motor sagt, wie viel Grad er sich nach links oder rechts drehen soll, um die Ablegeschale zu erreichen. Danach folgt ein Befehl, der den Mechanismus in der Rutsche öffnen und nach einer Sekunde wieder schließt. Danach ein Block mit dem Inhalt, der große Motor solle sich auf Ursprungsposition drehen folgt danach. Programmablauf: Der Sensor erkennt, welche Farbe in der Rutsche liegt. Der EV3 Stein entscheidet daraufhin, welche der 4 Möglichkeiten zutrifft. Je nachdem wird jetzt der große Motor in die jeweilige Stellung über einer Schüssel gedreht. Dann öffnet der mittlere Motor die Rutsche und ein Stein kann den Roboter verlassen. Der mittlere Motor dreht sich wieder in Ausgangsposition. Zum Schluss dreht sich der große Motor in Ausgangsposition und das Programm beginnt von vorne. Dieser Vorgang wiederholt sich 4 Mal, da in den Roboter nur 4 Steine hinein passen.

8 Projekt 2: Programm 2 Das zweite Programm für den Farbsortierer sollte das Zurückdrehen in die Ausgangsposition nicht enthalten. Zuerst hatten wir die Idee nach jeder Farbentscheidung eine weitere Entscheidung für jede Farbe zu programmieren. Dieses Programm funktionierte aber nicht und deshalb verworfen wir die Idee wieder. Im zweiten Anlauf wollten wir ein Programm mit Gradmessern programmieren. Nach dem Startblock folgte zuerst eine Kalibrierung des großen Motors, dann wieder eine 4 fache Schleife. In der Schleife wieder ein Schalter, um die 4 Farben zu unterscheiden. Statt einer festen Gradzahl für den großen Motor errechnet sich der Roboter jetzt selbst den Winkel aus. Dazu wird der Winkel, den der Motor zurückgelegt hat zu dem, den der Motor zurücklegen müsst, um die Schale aus Ausgangsposition zu erreichen, addiert. Danach folgen wieder Befehle zum öffnen und schließen der Mechanik. Beim zweiten Durchlauf wird am Anfang die Stellung des Großen Motors, gemessen von der Ausgangsposition ermittelt und zur der Gradzahl der jeweiligen Farbe addiert. Dies passiert 4 mal. Programmablauf: Zuerst wird der Große Motor kalibriert. Danach wird in einer 4 fachen Schleife entschieden, welche Farbe im Sortierer liegt. Danach jeweils in die Entsprechende Position der Farbschale gedreht. Die Mechanik öffnen und schließt so, dass ein Stein die Rutsche verlässt. Jetzt wird erneut die Farbe ermittelt, aber auch die Stellung des großen Motors. Die Stellung des Motors wird jetzt zu der Gradzahl der Farbe addiert, um die Schale zu erreichen. Dies geschieht 4 mal. Projekt 2: Endergebnis Wir haben es geschafft, einen funktionstüchtigen Farbsortierer zu bauen, der sich nicht in die Ausgangsposition zurück dreht.