9.7.2 Drei Neuronen


Roboter passt Geschwindigkeit an

Im folgenden Programm soll der Roboter mit Hilfe eines Farbsensors die Helligkeit der Farbe messen, über welche er fährt und dann seine Geschwindigkeit anpassen. Je dunkler die Farbe ist, welche der Farbsensor misst, desto langsamer soll der Roboter fahren. Das elektronische Gehirn des Roboters besteht dazu aus drei Neuronen.


Vorbereitung des Programms


Falls der gerade gegebene Link nicht funktioniert, kann das Programm manuell geladen werden:

  • Klicke auf folgenden Download-Link für den Quellcode: drei_neuronen.xml

  • Klicke in Open-Roberta oben links auf "Bearbeiten", dann auf "importiere Programm ..." und lade das gerade heruntergeladene Programm "drei_neuronen.xml", das sich im Donwload-Ordner befinden sollte.

  • Falls die Oberfläche des Open-Roberta-Editors nicht auf deutsch ist, klicke in Open Roberta oben auf das Symbol für die Erdkugel und wähle "Deutsch" als Sprache.

  • Klicke in Open Roberta oben auf den Tab "ROBOTERKONFIGURATION", damit sich das Roboter-Konfigurations-Fenster öffnet. Du solltest folgende Roboter-Konfiguration sehen - falls nicht, ändere den Roboter entsprechend:

  • Klicke auf den Tab "PROGRAMM NEPOprog" und dann ganz rechts auf die Schaltfläche "SIM", damit sich das Simulator-Fenster öffnet.

  • Klicke im Simulationsfenster oben links solange auf das Bild-Symbol, bis der Simulationshintergrund weiß ist. Lösche das blaue Hindernis.

  • Klicke auf folgenden Link um das Hintergrundbild für die Simulation herunterzuladen: grau_dunkler.jpg

  • Klicke im Simulationsfenster in der Symbolleiste auf "Lade dein eigenes Hintergrundbild hoch,...", wechsle in den "Downloads-Ordner", wähle die heruntergeladene Datei "grau_dunkler.jpg" und bestätige die Wahl.

  • Bestätige die Frage zum lokalen Speichern der Hintergrunddatei mit "Ja".

  • Klicke im Simulationsfenster unten auf "Öffne/schließe die Ansicht deines Systems", damit die Anzeige des simulierten Roboters geöffnet wird.

  • Verschiebe die Anzeige des simulierten Roboters an eine geignete Stelle. Du solltest folgendes sehen:

  • Klicke in der Simulationsumgebung unten auf "Starte dein Programm in der Simulation".

Programmablauf:

  • Der Roboter fährt über die dunkler werdende Farbe nach rechts.

  • Der Lichtsensor erkennt die Helligkeit der unter ihm liegende Farbe.

  • Die erkannte Helligkeit wird in der Anzeige ausgegeben.

  • Der Roboter fährt um so langsamer, je dunkler der Untergrund wird.


Erläuterungen zum Programm

  • Klicke auf den Tab "NEURONALES NETZ NEPOnn":

Im neuralen Netz dieser Simulation sind drei Neuronen festgelegt worden:

  • "LSens": dieses Neuron nimmt einen Wert zwischen 0 und 100 für die vom Farbsensor gemessene Helligkeit entgegen.

  • "mot1": Der Wert dieses Neurons wird an den Motor A gesendet.

  • "mot2": Der Wert dieses Neurons wird an den Motor B gesendet.

  • Im "elektronischen Gehirn" ist das Neuron "LSens" mit den Neuronen "mot1" und "mot2" verbunden.

  • Die Verbindung zwischen den Neuronen hat das "Gewicht 1". Das bedeutet, dass alle Werte, welche das Neuron "LSens" empfängt, unverändert an die Neuronen "mot1" und "mot2" weitergegeben werden.

  • Mit folgender bedingter Anweisung wird die vom Farbsensor gemessene Helligkeit dem Neuron "LSens" mitgeteilt:

  • Der Helligkeitswert, welchen das Neuron "LSens" gespeichert hat, wird mit dem Gewicht 1 (unverändert) an die Neuronen "mot1" und "mot2" weitergeleitet, sobald die Anweisung "Mache einen NN Schritt" aufgerufen wird:

  • Nachdem der Helligkeitswert vom Neuron "LSens" an die Neuronen "mot1" und "mot2" mit dem Gewicht 1 (unverändert) weitergeleitet wurde, werden die Motoren entsprechend eingestellt und die Werte auf der Anzeige ausgegeben.

  • Ändere die Gewichte zwischen dem Neuron "LSens" und den Neuronen "mot1" und "mot2" auf unterschiedliche Werte zwischen 0 und 1.

  • Klicke dazu auf die Verbindung zwischen zwei Neuronen, gib den neuen Wert ein und klicke dann auf den Haken.

  • Überlege dir, wie sich der simulierte Roboter bewegen wird, wenn die beiden Gewichte verschieden groß sind.

  • Beobachte die Veränderung des Verhaltens des Roboters, wenn die Gewichte zwischen den Neuronen verändert werden und vergleiche deine Beobachtung mit deinen Überlegungen.