Follow a line/fi

<languages/>

Johdanto

Viivanseurantaan on hyvin paljon erilaisia tapoja eli algoritmeja. Tässä näytämme kaksi yksinkertaista menetelmää, jotka kummatkin voidaan koodata usealla eri tavalla. Menetelmät ovat nimeltään zig zag ja verrannollinen viivanseuranta.

Viivan voit piirtää isolle paperille tai vetämällä esimerkiksi teipillä viivan lattiaan. Helpoin viiva algoritmeille on sileä (tasainen), mutta viivassa voi tietenkin olla myös teräviä käännöksiä. Nämä algoritmit eivät huomaa, jos viiva leikkaa itseään.

Robotti

Lähes mikä tahansa liikkuva robotti toimii.

Anturit

Valoanturi on välttämätön. Joissain harjoitustehtävissä hyödynnetään kahta valoanturia.

Teoriaa

Itse asiassa nämä algoritmit seuraavat viivan reunaa, eikä viivaa.

Kalibrointi

Värianturi pitäisi kalibroida, jotta algoritmi toimii hyvin. Se voidaan kalibroida erillisellä ohjelmalla tai mustan ja valkoisen valon heijastuskertoimet voidaan tallettaa algoritmin käyttöön.

Zig Zag

Zig zag -algoritmi kääntyy oikealle, jos se näkee valkoista ja se kääntää robottia vasemmalle, jos anturi näkee mustaa. Tai päinvastoin. Algoritmi on helppo koodata yhdellä ehtolausekkeella. Robotin nopeutta ja kääntymismäärää pitänee säätää.

The Zig Zag algoritmi.

Verrannollinen

Verrannollinen viivanseuraaja kääntyy sen mukaan, mitä arvoja värianturista tulee. Tässä anturi oletetaan kalibroiduksi, eli arvolla $c=50$ robotti kulkee suoraan. Määritellään ohjausfunktio

$s(c)=2c-100$.

Selvästi nähdään, että jos

$c$	$s(c)$	Tekee
0	-100	Kääntyy vasemmalle
50	0	Ajaa suoraan
100	100	Kääntyy oikealle

Verrannollisuuskerroin on $2$, jolloin robotti kääntyy nopeasti. Viivastasi riippuen saatat tarvita suuremman tai pienemmän kääntöarvon. Kääntöfunktio voidaan yleistää helposti funktioksi

$s(c)=k(c-50)$

jolloin erilaisia verrannollisuuskertoimia $k$ voidaan testata helpommin. Tämä on helppo ohjelmoida Ev3-G -ohjelmointikielellä.

Esimerkkikoodi

Zig Zag

Zig zag ei aja koskaan suoraan. Se kääntyy joko oikealle tai vasemmalle. Silti se voidaan tehdä hyvin nopeaksi ja luotettavaksi, tietenkin viivasta riippuen.

Zigzag-algoritmi

Verrannollinen

Verrannollinen viivanseuraaja mittaa koko ajan heijastuneen valon intensiteettiä. Arvolla 50 robotti ajaa suoraan. Muuten se kääntyy oikealle tai vasemmalle. Verrannollisuuskerroin $c$ määrittää kääntymisen voimakkuuden.

Verrannollinen viivanseuraaja. Koodi on lyhyempi ja kenties helpompi ymmärtää kuin zig zag -algoritmin koodi -- ainakin jos matematiikka sujuu.

Harjoituksia

• Muuta koodia siten, että se seuraa viivan toista puolta.
• Käske robottia vaihtamaan kesken ajon (esim. kahden renkaan kierroksen jälkeen) viivan puolta.
• Tee robotti, jossa on kaksi valoanturia, ja käytä toista anturia pysäyttämään robotti, kun tämä anturi havaitsee mustan poikittaisen viivan.
• Tee robotti, jossa on kaksi valoanturia, ja tee algoritmi, joka seuraa viivaa mikä on kahden valoanturin välissä.
• Tee robotti, jossa on kaksi valoanturia. Käske robotin ensin seurata viivaa kaksi renkaan kierrosta vasemmalla anturilla, sitten vaihtaa puolta ja seurata loppumatka oikeanpuoleisella anturilla.

Kurssia tukee rahallisesti Meet and Code. Kurssi on suunniteltu yhteistyössä Robotiikka- ja tiedekasvatus ry:n kanssa.

Meet and Code I: Ev3-G