Robot Karol - Einführung

Robot Karol

Im Informatikteil des Lernbereichs "Messen Steuern Regeln" steht das Programmieren (der Informatiker nennt es vornehmer "Problemlösen mit Hilfe von Algorithmen") im Vordergrund. Als Entwicklungsumgebung für unsere Programme verwenden wir "Robot Karol". Mit Hilfe eigener Anweisungen kann hier ein virtueller kleiner Roboter über den Bildschirm gesteuert werden. Dabei kann er Mauern aus Ziegeln legen oder entfernen bzw. Markierungen längs seines Weges legen oder entfernen.

Robot Karol ist eine speziell für SchülerInnen entwickelte einfache Entwicklungsumgebung und ist unter folgender Internetadresse frei verfügbar: www.schule.bayern.de/karol/

Einordnung in den Lernbereich

Gegenstand des Lernbereichs ist das Steuern und Regeln von technischen, biologischen und chemischen Anlagen und Prozessen. Schematisch lassen sich solche Vorgänge mit Hilfe eines Regelkreises darstellen (s. Abbildung). Schema eines Regelkreises

In unserem Fall ist die zu steuernde Anlage unser kleiner, virtueller Miniroboter Karol. Er ist in der Lage über Sensoren Signale aus seiner Umwelt aufzunehmen (z.B. "Stehe ich vor einer Wand?" oder "Liegt vor mir ein Ziegel?"). Die aufgenommenen Signale verarbeitet Karol mit Hilfe so genannter Algorithmen, die ihm der Programmierer eingibt. Im Ergebnis der Abarbeitung dieser Anweisungen ermittelt Karol wie er sich im weiteren Verlauf verhalten und auf die Signale aus seiner Umwelt reagieren soll. Über seine Aktoren (Hände und Füße) setzt Karol die Anweisungen in die Praxis um, indem er durch seine Welt läuft und dabei Ziegel und Markierungen legt oder entfernt.

Beispielprogramm

Karol ist also ein sehr schönes Beispiel für einen Regelkreis. Unsere Aufgabe wird es sein Anweisungen zu schreiben, wie Karol auf Signale aus seiner Umwelt reagieren und entsprechend handeln soll.

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Die Oberfläche der Entwicklungsumgebung

Karol Oberfläche

Der Bildschirm von Karol ist viergeteilt (siehe Abbildung oben).

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Nützliche Programmierhinweise

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Die Konfiguration von Karol

Karol lässt sich über das Menü Einstellungen -> Karol konfigurieren.

Aufgabe: Konfigurieren Sie Karol so, dass er folgende Eigenschaften erfüllt:

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Steuern von Karol im Direktmodus (Handsteuermodus)

Über die Symbolleiste in der Mitte der Oberfläche erreicht man die Steuerbefehle für Robot Karol. Die Sensoren sind im Direktmodus nicht verfügbar.

Aufgabe: Bewegen Sie Robot Karol durch seine Welt und lassen Sie ihn verschiedene Aktionen ausführen. Überprüfen Sie auch sein Verhalten bei folgenden Aktionen:

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Ein erstes Beispielprogramm: Robot Karol holt Material

Aufgabe: Karol will einen Stapel aus drei Ziegeln bearbeiten. Dazu muss er ihn erst holen (s. Abbildung). Schreiben Sie ein einfaches Programm für dieses Problem!

Ausgangssituation Endzustand
Ausgangsstellung Endstellung

Hinweise:

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Theoretischer Exkurs: Wiederholung Algorithmen

Die Steuerung von Karol erfolgt durch die Angabe einer Folge von Anweisungen, die vom Programmierer erstellt und anschließend vom Roboter abgearbeitet werden. Eine solche Folge von Anweisungen, die so formuliert sind, dass sie von einer automatisch arbeitenden Maschine abgearbeitet werden können nennt man einen Algorithmus. Der Name Algorithmus geht zurück auf den arabischen Mathematiker Al-Chwarizmi, der in seinem Mathematiklehrbuch eine Reihe von Rechenverfahren zur Lösung mathematischer Probleme beschrieb. In der lateinischen Übersetzung wurde aus Al-Chwarizmi zunächst Al-gorismus und später Algorithmus.
Mit Algorithmen haben Sie sich schon im Informatikunterricht der Klasse 8 beschäftigt.
Aufgabe: Wiederholen Sie hierzu im LB Informatische Grundbildung auf den Seiten 10 bis 13 die Definition, Eigenschaften und Darstellungsmöglichkeiten von Algorithmen!

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zuletzt geändert am:
Eine Seite von Mirko Hans