Linien folgen mit dem P-Regler

Das Problem mit Ein und Aus

Ein Linienfolger soll an einer schwarzen Linie entlangfahren. Die einfachste Idee: „Sehe ich Schwarz, lenke ich nach links, sonst nach rechts.“ Das funktioniert – aber der Roboter zappelt ständig hin und her.

Besser ist ein Regler: Er lenkt stark, wenn der Roboter weit neben der Linie ist, und wenig, wenn er fast richtig liegt.

Der P-Regler

Der Farbsensor sitzt genau am Rand der Linie. Dort misst er eine mittlere Helligkeit, den Zielwert. Die Abweichung davon heißt Fehler. Der P-Regler rechnet ganz einfach: lenkung = KP * fehler.

from pybricks.hubs import PrimeHub
from pybricks.pupdevices import Motor, ColorSensor
from pybricks.parameters import Port, Direction
from pybricks.robotics import DriveBase
from pybricks.tools import wait

hub = PrimeHub()

linker_motor = Motor(Port.A, positive_direction=Direction.COUNTERCLOCKWISE)
rechter_motor = Motor(Port.B, positive_direction=Direction.CLOCKWISE)
farbsensor = ColorSensor(Port.C)
antrieb = DriveBase(linker_motor, rechter_motor,
                     wheel_diameter=56, axle_track=114)

ZIEL_HELLIGKEIT = 50          # Sensorwert genau am Linienrand (0-100)
KP = 1.2                      # je groesser, desto staerker die Korrektur
GRUNDGESCHWINDIGKEIT = 120    # mm/s - lieber langsam starten!

while True:
    helligkeit = farbsensor.reflection()
    fehler = helligkeit - ZIEL_HELLIGKEIT     # Abweichung vom Linienrand
    lenkung = KP * fehler                     # nur der P-Anteil
    antrieb.drive(GRUNDGESCHWINDIGKEIT, lenkung)
    wait(10)

Drück auf Ausführen und schau zu, wie sanft der Roboter der Linie folgt. Dann experimentiere:

Merke: antrieb.drive(geschwindigkeit, drehrate) fährt dauerhaft, bis ein neuer Befehl kommt. Deshalb passt es perfekt in eine Regelschleife.

Messwerte sehen: Schreib im Beispiel oben unter die Zeile mit lenkung (gleich eingerückt) print("fehler:", fehler, "lenkung:", lenkung). Dann zeichnet der Simulator die Werte während der Fahrt als Kurven – so siehst du, wie stark der Roboter bei KP = 6 hin- und herpendelt. Mit 💾 CSV speicherst du die Messwerte für eine Tabellenkalkulation (die Datei bleibt auf deinem Gerät).

Im Buch geht es danach mit dem PID-Regler weiter, der zusätzlich aus der Vergangenheit (I) und der Änderung (D) lernt – damit fährt der Roboter auch schnell und sauber durch enge Kurven.