Explorer: Hindernissen ausweichen
Die Lerneinheit vermittelt, wie der eXperiBot die Umgebung erkundet und Hindernissen selbstständig ausweicht.
Lerne, wie du mit deinem eXperiBot die Umgebung erkunden und dabei Hindernissen ausweichen kannst.
Musterlösungen
Aufgabe 1
Für diese Aufgabe ist kein Programmcode erforderlich. Der eXperiBot muss lediglich startklar gemacht werden. Das bedeutet:
den eXperiBot vollständig zusammenbauen
eine Verbindung zur App herstellen
Aufgabe 2
Lösungsdatei zum Download und Import in die eXperiBot Blockly App.
Inhalte der Lerneinheit
Aufgabe 1
Verbinde deinen eXperiBot mit der App.
Gehe so vor:
Schalte deinen eXperiBot ein.
Drücke dann den Button „Verbinden“ oben rechts auf dem Bildschirm. Folge den Anweisungen, um deinen eXperiBot mit der App zu verbinden.
Du hast deinen eXperiBot zusammengebaut und mit der App verbunden – jetzt kann es losgehen!
Aufgabe 2
Damit dein eXperiBot wie ein modernes Auto fahren kann, braucht er Sensoren. Sie helfen ihm, Hindernisse in seiner Umgebung zu erkennen.
Dein eXperiBot reagiert dann passend. Wenn etwas im Weg ist, weicht er zum Beispiel selbstständig aus.
Das folgende Modul nennt man Multisensor.
Mit diesem Multisensor kann dein eXperiBot Objekte oder Hindernisse erkennen.
Der Multisensor sendet unsichtbares Infrarotlicht (IR‑Licht) aus.
Wenn dieses IR‑Licht auf ein Objekt trifft, wird es zum Multisensor zurückgeworfen.
Kommt viel IR‑Licht zurück: Das Objekt ist nah.
Kommt wenig oder kein IR‑Licht zurück: Es ist kein Objekt da oder es ist weiter entfernt.
Aus diesem Lichtsignal erkennt der Multisensor, ob ein Objekt vor ihm ist und wie weit es entfernt ist.
Helle Objekte werfen mehr Licht zurück und werden deshalb früher und deutlicher erkannt als dunkle Objekte.
Befestige einen Multisensor vorn am eXperiBot in Fahrtrichtung.
Wenn dein eXperiBot den Raum beliebig lange erkunden soll, müssen diese Anweisungen immer wiederholt werden.
Ziehe dafür aus der Kategorie „Schleifen“ den passenden Block in deinen Editor.
Wenn sich etwas immer wiederholen soll, brauchst du eine „Wiederhole unendlich“ Schleife.
Dein eXperiBot soll beliebig lange vorwärtsfahren.
Wähle dazu aus der Kategorie „Motor“ einen passenden Block aus.
Füge den Block in den „Wiederhole-unendlich“-Block ein.
Tipp
So könnte dein Programm jetzt aussehen:
Teste dein Programm. Stelle dafür deinen eXperiBot auf den Boden in deinem Raum.
Ändere auch die Zeit und die Geschwindigkeit.
Beobachte, wie sich diese Änderungen auf das Fahren deines eXperiBots auswirken.
Dein eXperiBot erkundet die Umgebung.
Dein eXperiBot fährt noch gegen Hindernisse.
Wenn dein eXperiBot ein Hindernis erkennt, dann soll er rückwärts fahren.
Die Anweisung „rückwärts fahren“ wird also nur ausgeführt, falls ein „Hindernis erkannt“ wird.
Füge dafür einen passenden Block aus der Kategorie „Logik“ an der richtigen Stelle in dein Programm ein.
Du benötigst einen Block, der Anweisungen nur dann ausführt, falls dein eXperiBot ein Hindernis erkennt.
Was ist ein „falls – mache“ Block?
Dieser Block führt Anweisungen nur dann aus, wenn eine bestimmte Bedingung wahr ist.
So etwas nennt man eine einseitige Verzweigung.
Mit einer Verzweigung kannst du den Ablauf deines Programms durch Bedingungen steuern.
Eine Bedingung kann nur wahr oder falsch sein. Je nachdem, ob die Bedingung „wahr“ oder „falsch“ ist, führt das Programm bestimmte Anweisungen aus oder eben nicht.
So kann dein eXperiBot passend auf unterschiedliche Situationen reagieren.
Wann brauchst du den „falls – mache“ Block?
Immer dann, wenn dein eXperibot in einer Situation unterschiedlich reagieren soll:
Wenn die Bedingung wahr ist, dann macht dein eXperiBot die Anweisung.
Wenn die Bedingung falsch ist, dann macht dein eXperiBot die Anweisung nicht.
Wie fügst du den „falls – mache“ Block ein?
Ziehe den Block „falls-mache“ aus der Kategorie „Logik“ in dein Programm.
Oben: Bedingung
Innen: Anweisung
Wenn dein eXperiBot ein Hindernis erkennt, dann soll er rückwärts fahren. Am Anfang prüft dein eXperiBot, ob ein Hindernis da ist. Diese Prüfung wiederholt sich immer wieder.
Der Multisensor kann Hindernisse erkennen. Füge dafür eine passende Bedingung aus der Kategorie „Multisensor“ in dein Programm ein.
Der Multisensor erkennt ein Hindernis als Objekt.
Der Block "falls-mache“ führt eine Anweisung aus, falls eine Bedingung wahr ist.
Bedingung
Anweisung
Welche Anweisung soll dein eXperiBot ausführen, wenn er ein Hindernis erkennt?
Füge dafür eine passende Anweisung aus der Kategorie „Motor“ in dein Programm ein.
Wenn dein eXperiBot nur rückwärts fährt, reicht das nicht aus. Beim Vorwärtsfahren stößt er sonst wieder gegen das Hindernis. Du brauchst einen Block, der die Fahrtrichtung deines eXperiBots ändert – zum Beispiel eine „Rechtskurve rückwärts“.
Teste dein Programm. Stelle dafür deinen eXperiBot wieder auf den Boden in deinem Raum. Lege außerdem in etwas Abstand ein Hindernis auf den Boden, zum Beispiel deinen Rucksack oder einen Ball.
Weicht dein eXperiBot dem Hindernis aus? Falls nicht, passe dein Programm an und versuche es erneut.
Prüfe noch einmal die Bedingung und die Anweisung in deinem „falls‑mache“‑Block.
Dein eXperiBot erkundet die Umgebung und weicht Hindernissen aus.
Aufgabe 3
Moderne Autos nutzen Abstandssensoren, um Hindernisse früh zu erkennen.
Genauso erkennt der IR‑Sensor im Multisensor deines eXperiBots Objekte vor ihm.
Mit der Empfindlichkeit stellst du ein, aus welcher Entfernung der IR-Sensor reagiert.
Änderst du den Wert, erkennt dein eXperiBot Hindernisse früher oder später.
Ändere die Empfindlichkeit im Block und teste verschiedene Werte.
Probiere sehr kleine und sehr große Werte aus. Teste nach jedem Wert dein Programm.
Beobachte: Wie verhält sich dein eXperiBot bei sehr kleinen und sehr großen Empfindlichkeiten?
Beginne mit 100 % – das ist der normale Wert.
Verändere die Empfindlichkeit in kleinen Schritten, zum Beispiel 20 %, 50 %, 150 %.
Nutze ein gut sichtbares Hindernis, zum Beispiel eine Federmappe.
Vergleiche die Ergebnisse deiner Tests und entscheide, welche Empfindlichkeit am besten funktioniert.
Überlege: Bei welchem Wert erkennt dein eXperiBot Hindernisse am besten?
Vervollständige gedanklich:
Je größer der Wert der Empfindlichkeit, desto…
Je kleiner der Wert der Empfindlichkeit, desto…
Dein eXperiBot erkennt Hindernisse jetzt genau zur richtigen Zeit, weil du die Empfindlichkeit ausprobiert und gut eingestellt hast.
Aufgabe 4
Autos nutzen Warnsignale.
Wenn ein Auto ein Hindernis erkennt, blinken Warnleuchten oder es ertönt ein Ton. So wird die Person am Steuer schnell aufmerksam.
Dein eXperiBot kann etwas Ähnliches: Er kann einen Ton abspielen, bevor er einem Hindernis ausweicht.
Wenn dein eXperiBot ein Hindernis erkennt, soll er vor dem Ausweichen einen Ton abspielen.
Füge dafür einen passenden Block in dein Programm ein.
Achte auf die Reihenfolge deiner Blöcke: Erst der Ton, dann das Ausweichen.
Teste dein Programm. Lasse deinen eXperiBot fahren und beobachte:
Wird der Ton jedes Mal abgespielt?
Ist der Ton deutlich hörbar?
Weicht dein eXperiBot danach richtig aus?
Dein eXperiBot spielt einen Ton ab, bevor er ausweicht.
Zusatzaufgabe 1
Arbeitet zu zweit. Ihr benötigt zwei eXperiBots.
Stellt eure eXperiBots auf den Boden. Achtet darauf, dass genug Abstand zwischen euren beiden eXperiBots ist. Richtet sie so aus, dass sie sich direkt anschauen. Die Multisensoren sollen dabei aufeinander zeigen.
Testet euer Programm „Hindernis ausweichen“.
Prüft, ob sich eure eXperiBots erkennen und ausweichen, wenn sie aufeinander zufahren.
Funktioniert euer Programm in dieser Situation? Passt es an, falls etwas noch nicht funktioniert.
Stellt die Empfindlichkeit der Multisensoren ein. Probiert aus, welche Werte gut funktionieren, damit sich eure beiden eXperiBots erkennen.
Eure eXperiBots erkennen sich rechtzeitig und weichen sicher aus.
