lehrkraefte:blc:robotics:ablauf [https://fginfo.ksbg.ch Fachgruppe Informatik der KSBG]

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===== Wochenprogramm im H46/H47 =====

^ Tag ^ Vormittag 8:00 bis 12:00 ^ Nachmittag 13:30 bis 16:30 ^
| Montag 3. Juli | Einführung, Gruppenbildung, Roboterbau | Roboterbau, erste Programmcodes |
| Diestag 4. Juli | Roboterbau, Motorensteuerung 1 | PID-Regler für Line-Follower |
| Mittwoch 5. Juli | Programmieren |  FREI  |
| Donnerstag 6. Juli | Festlegen Aufgaben Roboterwettbewerb | Programmieren für Wettbewerb |
| Freitag 7. Juli | Letzte Test, Roboterwettbewerb, Siegerehrung, Schluss |  FREI  |

==== Montag 3. Juli ====
  * Begrüssung. Einzug CHF 40.-
  * Einführung: Grundkomponenten des Roboters, $U=R\cdot I$, Stromversorgung, Arduino, Motordriver.
  * Manufaktur: 
    * Platinen schneiden: 4er-Reihen plus 1x 3er-Reihe ohne Rand -> Lieferung an Stromversorgung
    * Header-Stifte mit Flachzange einzeln abtrennen -> Lieferung an Stromversorgung
    * Step-Up Converter auf 5.05 V einstellen -> Lieferung an Stromversorgung
    * 2 x 16 Kabel f-f aus den Farben rot/orange/dunkelrot und schwarz/grau/braun bei 7cm abschneiden, abisolieren, **dünn** verzinnen -> Lieferung an Stromversorgung. 13cm Kabel abisolieren, **dünn** verzinnen, an Motoren anlöten.
    * 2 x 16 Kabel f-f, ein Stecker sec abschneiden, abisolieren **dünn** verzinnen, an Motoren anlöten.
    * Batteriefach, Kabel 5 cm abschneiden, abisolieren **dünn** verzinnen -> Lieferung an Stromversorgung. Rest vom **roten** Kabel auf 5cm kürzen, unverzinntes Ende **dünn** verzinnen -> Lieferung an Stromversorgung.
    * Step-Up Converter tunen -> Lieferung an Stromversorgung.
    * Stromversorgung 
    * Driver Boards im H47
    * Stromleisten im H47
    * Ultraschallsensor Stützen biegen.

  * Bau der Roboter

==== Dienstag 4. Juli ====
  * Roboter Bau vollenden:
    * **Vor dem Einlegen der Batterien**: Kabel vom Step-Up Konverter (Teil, das 5 V macht) ausstecken, und dort nach dem Einschalten mit Multimeter Spannung überprüfen (muss zwischen 5.00 V und 5.15 V liegen). Sonst ausschalten, Fehler suchen. Überprüfen, dass grüne LED auf Motordriver leuchtet.
    * Kabel wieder **richtig** einstecken.
    * Einschalten: 
      * Arduino und LCD müssen leuchten
      * Radsensoren müssen blinken, wenn Rad gedreht wird
      * LEDs auf Touch-Buttons müssen leuchten, wenn Buttons gedrückt.
      * sonst ausschalten, Fehler suchen.
  * Installation der Arduino-IDE
    * Benötigte Libraries in der Arduino-IDE installieren: LiquidCrystal_PCF8574. Sketch -> Include Libraries -> Manage Libraries -> Search

<code c++>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_PCF8574.h>

LiquidCrystal_PCF8574 lcd(0x27);

#define LINKSV 5
#define LINKSR 6
#define RECHTSV 7
#define RECHTSR 8

void setup() {
  Wire.begin();
  pinMode(LINKSV, OUTPUT);   pinMode(LINKSR, OUTPUT);  // Ausgang 6 ist Ausgabe
  pinMode(RECHTSV, OUTPUT);    pinMode(RECHTSR, OUTPUT);  // Ausgang 8 ist Ausgabe
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.setBacklight(1);
  lcd.print("Hello world!");
}

void loop() {
  if (digitalRead(22)==HIGH) { //pgeagspoimjgfce  Ist Button 1 gedrückt?
    digitalWrite(LINKSV, HIGH); // 5V am Ausgang 5
    digitalWrite(RECHTSV, HIGH); // 5V am Ausgang 5
    delay(1000);  // 1000ms Warten
    
    digitalWrite(LINKSV, LOW); // 5V am Ausgang 5
    digitalWrite(RECHTSV, LOW); // 5V am Ausgang 5
    delay(1000);  // 1000ms Warten
  }  // if wieder fertig
}
</code>

  * Testen und Korrektur der Motoren-Verdrahtung
    * Erster Arduino-Sketch gemeinsam erstellen. Grundgerüst verstehen.
  * Download der Ivobot-Library: {{ :lehrkraefte:blc:robotics:ivobot.zip |}}
    * Beispiel-Code studieren und verstehen.
    * [[https://fginfo.ksbg.ch/~ivo/ivobot/|Dokumentation]]
  * Programmierung Display und Buttons, Bestimmung der PID-Parameter
==== Mittwoch 5. Juli ====
  * Geradeaus fahren
  * Fahren auf Distanz und anhalten
  * Wenden (mit und ohne Wendehindernis) und zurückfahren.

Um 11h15 starten wir mit drei Challenges:
  * Challenge 1 **<<Querung des H-Stock Gangs>>**: Roboter startet an einer Kastenwand und fährt geradeaus möglichst nah an die gegenüberliegende Kastenwand. **Bewertung:** Abweichung von der Geraden (Klebstreifen am Boden) plus Distanz zur Kastenwand.
  * Challenge 2 **<<Querung des H-Stock Gangs, U-Turn>>**: Roboter startet an Kastenwand, ein Teil des Roboters überquert die Linie parallel zur gegenüberliegenden Kastenwand, wendet und kehrt wiederum möglichst nah und auf der Geraden zur Ausgangswand zurück. **Bewertung:** Identisch zur Challenge 1 aber an der ursprünglichen Wand
  * Challenge 3 **<<Pilonenrundtour>>**: Roboter startet im H47 mit Hinterrad in Klebesreifenbox, umrundet den Karton und kehrt zum Ursprung zurück. **Bewertung:** Distanz des Hinterrads vom Ursprung.

=== Geradeausfahren ===
Fürs Geradeausfahren gibt es eine wichtige Frage: Welches Rad dreht schneller.

<code c++>
int tickDiff = robot.motors.getTicks(1) - robot.motors.getTicks(0); // Anzahl Ticks rechter Motor minus Anzahl Ticks linker Motor.
// Idee mit tickDiff Motoren Geschindigkeit steuern, z.B. multiplizieren, if(....)
</code>
Die Tickzähler können auch zurückgesetzt werden mit 
<code>
robot.motors.resetCounters()
</code>
Ein Beispiel, welches bis zu einer TickDifferenz von 5 fährt, nachher die Motoren abstellt und den Counter zurücksetzt:
<code c++>
void loop() {
  int tickDiff = robot.motors.getTicks(0) - robot.motors.getTicks(1); //Variable für Tick Unterschied definieren  
  if (robot.buttons.get() == 1) {
    robot.motors.setPowers(799, 799); // Motor maximale Leistung 
    while (abs(tickDiff) < 5) { // so lange die Schlaufe ausführen, als dass die TickDifferenz < 5 ist.
      tickDiff = robot.motors.getTicks(0) - robot.motors.getTicks(1); //Differenz der beiden TickCounts berechnen. Linker minus rechter
      robot.lcd.clear(); //LCD Display 'löschen'
      robot.lcd.print("Tick Diff: "); //Text schreiben
      robot.lcd.print(tickDiff); //Tick Differenz ausgeben
      delay(50); //LCD ohne Flackern
    }
    robot.lcd.setCursor(0, 1); //Cursor auf zweite Zeile
    robot.lcd.println("5 ueberschritten");
    robot.motors.setPowers(0, 0); //Motoren aus
    robot.motors.resetCounters(); //Counters zurücksetzen
  }
}
</code>
=== Distanzmessung ===
Beim Fahren auf Distanz geht es darum, den US-Sensor auszulesen. Dieser kann (siehe ivobot) mit //us.measure()// ausgelesen werden.
Folgende Bemerkungen:
  * //us.measure();// liefert eine Gleitkommazahl (Distanz in cm) zurück.
  * Distanz Überprüfungen können im Code z.B. wie folgt überprüft werden: <code ++> float distance = us.measure();
 if((distance <= 10) && (distance > 0)){ //der Sensor gibt bei einer zu grossen Distanz den Wert 0 zurück; & ist das logische und

} </code>
  * Allenfalls könnte man sanftes Abbremsen andenken...
==== Donnerstag 6. Juli ====
  * [[pid|Theorie Line-Following und PID-Regler]]
  * Festlegen der Wettbewerbsparcours (Folge von Challenges, die auch einzeln bestritten werden können).
  * Aufräumen
  * Mittag
  * Programmieren / Testen etc.

=== Menu Struktur ===
<code txt untermenu.txt>

void meinTollesUntermenu() {
  // Menu anzeigen, Resultat ist Ganzzahl (int), gespeichert in der Variablen 'choice'
  int choice = robot.menu.choice("Cool1", "Toll2", "Super3", "Abort");
  if (choice==1) { // Wenn gleich 1
       coolesDing();    // Unterprogramm test_us aufrufen (siehe oben)
  } else if (choice==2) { // Sonst wenn gleich 2
    meinCoolesProgrammKannsBesser();
  } else if (choice==3)  {
    sontEinTestOderSo();
  }
}

// Wird immer wieder aufgerufen
void loop() {
  // Menu anzeigen, Resultat ist Ganzzahl (int), gespeichert in der Variablen 'choice'
  int choice = robot.menu.choice("Prg1", "Prg2", "Prg3", "Prg4");
  if (choice==1) { // Wenn gleich 1
       meinTollesUntermenu();    // Unterprogramm test_us aufrufen (siehe oben)
  } else if (choice==2) { // Sonst wenn gleich 2
    meinCoolesProgramm();
  } else if (choice==3)  {
    sontEinTestOderSo();
  } else if (choice==4)  {
    undNochWas();
  }
}

</code>
==== Freitag ====
=== Wettbewerb ===
  * Start jeweils mit Hinterrad auf den Markierungen.
  * Wird eine Markierung mit allen Rädern überfahren, gibt es die darauf markierten Punkte.
  * Einer Berührung mit Mauern und Hindernissen gibt 1 Minuspunkt. Entlangschleifen gibt 2 Minuspunkte.
  * Manuelles Eingreifen beendet die Challenge. Bisher gemachte Punkte zählen aber.
  * In die richtige Richtung wenden nach einer Challenge gibt 1 Punkt.
  * Eine Challenge autonom nach einer anderen zu fahren gibt 1 Punkte mehr für die zweite Challenge.
  * Die vierte Challenge ohne den vorgegebenen Line-Following Code zu fahren, gibt 2 Plus-Punkte.

Wertung
  * Drei Versuche pro Challenge und Team. Der beste Lauf zählt.