Mein LEGO®-EV3-Buch - Eigene Roboter bauen und programmieren mit LEGO® MINDSTORMS®

Andreas Stadler

Mein LEGO®-EV3-Buch

Eigene Roboter bauen und programmieren mit LEGO® MINDSTORMS®

2016

293 Seiten

Format: PDF, ePUB, Online Lesen

E-Book: €  18,99

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ISBN: 9783446449008

 

Inhaltsverzeichnis

6

1 Einführung in die Roboterwelt und in LEGO® MINDSTORMS® EV3

14

1.1 LEGO® MINDSTORMS® EV3-Hardware – EV3-Stein, Motoren, Sensoren & Co.

16

1.1.1 Handelsübliche LEGO® MINDSTORMS®-Systeme (Home Edition und Education-Version)

20

1.1.2 Der Eco-Bot – ein Bauplan für den Basisroboter dieses Buches

22

1.1.3 Eigene Baupläne mit dem LEGO® Digital Designer erstellen

32

1.2 LEGO® MINDSTORMS® EV3-Software – die Programmierumgebung

34

1.2.1 LEGO® MINDSTORMS® EV3-Software (Home Edition)

34

1.2.2 LEGO® MINDSTORMS® Education EV3-Software

41

2 Aufgaben zur Rubrik Aktion – die Aktoren im Einsatz

48

2.1 Mittlerer Motor – die Steuerung über einen oder mehrere Programmblöcke

50

2.2 Großer Motor – der Einsatz verschiedener Modi für eine Umdrehung

57

2.3 Standardsteuerung (Bewegungslenkung) – einen Meter geradeaus fahren

61

2.4 Hebelsteuerung – eine halbe Umdrehung um die eigene Achse

65

2.5 Anzeige – die Ausgabe von Schrift, Emoticons und Bildern

67

2.6 Klang – die Sprachausgabe und Tonwiedergabe

73

3 Aufgaben zur Rubrik Ablauf-Regelung – die sensorgesteuerte Verarbeitung

80

3.1 Warten auf die Stein-Tasten – die Blickrichtung eines Augenpaares auf der Anzeige steuern

81

3.2 Warten auf den Farbsensor – mit Lichtsignalen und akustischen Ausgaben auf farbige Gegenstände reagieren

84

3.3 Eine Schleife für den Kreiselsensor – eine sensorgesteuerte Umdrehung um die eigene Achse

88

3.4 Eine Schleife für den Drehsensor – das Durchdrehen der Räder verhindern (Traktionskontrolle)

93

3.5 Mit dem Berührungssensor schalten – den Roboter zurückweichen und entgegenkommen lassen

96

3.6 Mit dem Infrarotsensor schalten – den Roboter auf Hindernisse reagieren lassen

100

3.7 Eine Schleife für die Schleife – das Bremslicht über den Berührungssensor steuern

104

3.8 Eine Schleife für den Mehrfach-Schalter – den Roboter einer Linie folgen lassen (Farbsensor)

105

3.9 Entscheidungen für eine Schleife – den Roboter eine Wand erkennen lassen (Ultraschall-/Infrarotsensor)

109

3.10 Ein Schleifen-Interrupt – den Roboter im Kreis fahren und stoppen lassen (Berührungssensor)

114

4 Aufgaben zur Rubrik Sensor – anspruchsvolle Arbeiten mit Sensor-Signalen

116

4.1 Messen und Vergleichen im Ziffernblock – die Nummern der Stein-Tasten über numerische Datenleitungen anzeigen

118

4.2 Fußgängerampel bei Tag und Nacht – den Roboter auf Farbe, Lichtstärke und Umgebungslicht reagieren lassen (Farbsensor)

122

4.3 Messungen am rotierenden Objekt – Kreiselsensor und Motorumdrehung im Vergleich

129

4.4 Signale aus dem Raum – Infrarotsensor und -fernbedienung im Einsatz

136

4.5 Der Roboter als kreisende Dampflok – numerische und logische Datenleitungen für eine Motorumdrehung

142

4.6 Der Roboter als Thermometer (Temperatursensor) – numerische und Textdatenleitungen für eine Temperaturmessung

145

4.7 Ein kontinuierlich beschleunigender Renn-Roboter – der Zeitgeber gibt den Takt an

149

4.8 Ein Roboter mit Signallampe (Berührungssensor) – numerische und logische Datenleitungen für eine attraktive Lampensteuerung

153

4.9 Intelligente Steuerung eines Rasenmäher- oder Staubsaugerroboters (Ultraschall-/Infrarotsensor) – Schleifen-Index und Datenleitungen

158

4.10 Der LEGO®-Energiemesser (Energiezähler) im Einsatz – die elektrische Leistung einer Solarzelle und eines Windrades vergleichen

163

4.11 Ein Roboter zur Messung des Lärmpegels – der NXT-Geräuschsensor steuert zwei Schleifen

167

5 Aufgaben zur Rubrik Daten-Operation – anspruchsvolle Verarbeitung von Eingaben (Sensor-Signalen)

174

5.1 Zwischenspeichern von Eingaben in Variablen (Eingabe-Datenpuffer) – mit akustischen Signalen auf die Betätigung der Stein-Tasten reagieren

175

5.2 Konstante Ausgaben – ein Begrüßungsprogramm auf dem Display

180

5.3 Variable Arrays – ein Roboter zur Erkennung von Rot-Grün-Blindheit (Berührungssensor)

182

5.4 Logische Verknüpfungen von Sensorsignalen – eine robotergesteuerte Personenschleuse (Berührungssensor)

188

5.5 Motorisierte Mathematik – ein Roboter mit Autopilot, Tachometer und Kilometerzähler

195

5.6 Rundungsfehler erkennen – den Kreisumfang eines um seine Achse kreisenden Roboters berechnen

202

5.7 Kontinuierlicher Vergleich zwischen Ist und Soll – einen Roboter zurück in seine Anfangsposition bewegen

206

5.8 Toleranzen und Bereiche – den Roboter mit Farbsignalen auf Hindernisse reagieren lassen

211

5.9 Textausgabe zweier Größen – ein Ortungssystem für die Infrarot-Fernbedienung

218

5.10 Mit Zufall zum Gewinn – ein Programm für das Würfelspiel Mäxchen schreiben

224

6 Aufgaben zur Rubrik Erweiterter Modus – Messwerterfassung, Schnittstellenapplikation & Co.

228

6.1 Messdaten extern verwalten – Dateizugriff auf Messwerte

230

6.2 Exkurs: Messwerterfassungssysteme

239

6.2.1 Grundlagen und Wissenswertes

239

6.2.2 Messung des Drehwinkels mit angeschlossenem EV3 Stein (inkl. Datenverwaltung)

242

6.2.3 Messung des Drehwinkels mit nicht angeschlossenem EV3 Stein (inkl. Datenauswertung)

245

6.2.4 Messungen aus einem Programm heraus

250

6.3 Kommunikation von EV3-Steinen über Bluetooth-Schnittstelle oder USB-Leitung

255

6.4 Der Inbetriebhalte-Block – Messen der Farbe und Erscheinungsdauer von Gegenständen (inkl. Messwertausgabe)

266

6.5 Auslesen von verarbeiteten und unverarbeiteten Sensorwerten beliebiger kommerzieller Sensoren

268

6.6 Ungeregelte Motorumkehr – der Einsatz von Manipulatoren in intelligenten Messsystemen

272

6.7 Schlussgedanken – ein Kommentar zum Programm beenden

279

7 Anhang

280

7.1 Ohne PC programmieren und experimentieren

280

7.1.1 Programme ohne PC erstellen und laufen lassen

280

7.1.2 Experimente ohne PC durchführen

281

7.2 Für Lehrer: Wie mit diesem Buch gearbeitet werden sollte

283

7.2.1 Schülerorientierte Lernkonzepte – ein Überblick

283

7.2.2 Lernkonzept und Aufbau dieses Buches

288

Stichwortverzeichnis

290

 

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