Cyberbotics 機器人課程/初學者程式設計練習

本章包含一系列針對初學者的練習。你不需要任何先前的知識就可以完成這些練習。目標是透過操作你的 e-puck 和 Webots 來學習移動機器人基礎知識。首先，你將瞭解一些 e-puck 裝置及其用途。然後，你將學習機器人控制器的概念。最後，你將使用 Webots 模組 BotStudio 程式設計一個簡單的機器人行為。這個模組可以透過圖形介面來程式設計 e-puck 機器人。你將瞭解如何使用它以及與它相關的概念。

e-puck 探索 [初學者]

如 E-puck 和 Webots 一章中所述，e-puck 擁有不同的裝置。在本檔案中，你將使用其中的一些裝置：步進電機、LED、加速度計、紅外感測器和相機。在本練習中，你將瞭解每個裝置的用途。以下列表快速定義了這些裝置。你將在下一章中更詳細地瞭解所有這些裝置。

• 步進電機：步進電機 是一種將全旋轉分成多個步驟的電機。e-puck 擁有兩個步進電機，每個電機有 1000 步。它們可以達到大約每秒一次的旋轉速度。e-puck 的車輪固定在這些電機上。它們用於移動機器人。它們可以獨立運動。此外，為了瞭解車輪的位置，可以使用增量式編碼器。e-puck 編碼器返回自上次編碼器復位以來的步數。例如，這個“裝置”可以用於精確地將車輪轉動一圈。
• LED：LED (發光二極體) 是一種小型裝置，可以使用少量能量發出光。e-puck 擁有多個 LED。特別是，它周圍有 8 個，機身內有 4 個，前面有 1 個。前置 LED 比其他 LED 更強大。這些 LED 的主要目的是提供關於機器人狀態的反饋。它們也可以用於照亮環境。
• 加速度計：加速度計 是一種測量施加在其上的總力的裝置，以 3D 向量表示。e-puck 只有一個加速度計。如果你的 e-puck 靜止，加速度計至少會指示重力向量。加速度計可以用於檢測與牆壁的碰撞或檢測機器人跌落。
• 紅外 (IR) 感測器：e-puck 擁有 8 個紅外 (IR) 感測器。紅外感測器是一種可以產生紅外光（超出可見光範圍的光）並可以測量接收到的光量的裝置。它有兩種用途。首先，只測量接收到的光。在這種配置下，紅外感測器測量附近環境的光。例如，e-puck 可以檢測到從哪個方向的光照射到它。其次，紅外感測器發射紅外光並測量接收到的光。如果紅外感測器前面有障礙物，光會反彈到障礙物上。光差更大。因此，e-puck 可以估計其紅外感測器與障礙物之間的距離。
• 相機：e-puck 前面還配備了一個 VGA 相機。e-puck 使用它來識別其正前方環境。例如，它可以沿著一條線行駛、檢測斑點、識別物體等等。

請注意，步進電機和 LED 是執行器。這些裝置對環境有影響。相反，紅外感測器和相機是感測器。它們測量環境的特定資訊。在下一頁，你可以看到 機械設計 的照片。

為了成功完成以下練習，你必須瞭解其他裝置的存在。e-puck 由鋰離子電池供電。它的執行時間約為 3 小時。你可以使用位於右輪附近的 ON/OFF 開關來開啟或關閉你的 e-puck。機器人還具有藍牙介面，允許與你的電腦或其他 e-puck 進行通訊。

最後，e-puck 還有其他裝置（例如麥克風和揚聲器），在本檔案中你不會使用，因為當前版本的 Webots 還不支援它們。

[Q.1] e-puck 的最大速度是多少？請用 cm/s 回答。（提示：車輪半徑約為 2.1 cm。參考上面步進電機的定義。）

[Q.2] 將你的 e-puck 與實際的手機進行比較。哪些 e-puck 裝置受該行業影響？

[Q.3] 將以下裝置分類到執行器類別或感測器類別中：LED、步進電機、紅外感測器、相機、麥克風、加速度計和揚聲器。

[P.1] 在你的真實 e-puck 上找到這些裝置的位置。（提示：檢視圖 Epuck devices.png）

機器人控制器 [入門]

為了理解機器人控制器的概念，你將扮演機器人控制器的角色。你將感知來自機器人感測器的感官資訊，並能夠控制機器人的執行器。在本練習中，你不會實際程式設計機器人的行為，但你仍然會控制機器人。

開啟世界檔案

首先，你需要開啟本練習的世界檔案。世界檔案包含模擬的整個環境，即機器人的形狀、地面的形狀、障礙物的形狀以及一些通用資訊，例如相機的方向，甚至重力向量的方向。在模擬視窗（下圖中的視窗 (1)）中，點選檔案 | 開啟選單並開啟

.../worlds/beginner_robot_controller.wbt

你也可以透過點選模擬視窗工具欄上的開啟按鈕來開啟世界檔案。e-puck 模型及其環境將在 Webots 中載入。在模擬視窗中，你可以看到一個綠色的板子上有一個 e-puck。

Webots 視窗和模擬相機

Webots 可以顯示多個視窗。其中一些已經介紹過。你將特別關注其中的兩個（如圖所示）

• 模擬視窗 (1)：這個視窗可能是最重要的一個。它顯示了模擬的 3D 表示。在本例中，你可以看到一個虛擬的 e-puck 及其虛擬環境。如果你想修改相機的方向，只需用滑鼠左鍵點選並拖動到面板中的任意位置即可。類似地，你可以使用滑鼠右鍵修改相機的位置（注意 Mac OS X 使用者：如果你有一個單按鈕滑鼠，請按住 Ctrl 鍵並點選以模擬右鍵點選）。最後，你也可以使用滑鼠滾輪設定縮放比例。此視窗中還有兩個重要的按鈕：播放/停止按鈕和復位按鈕。使用第一個按鈕，可以播放或停止模擬，使用第二個按鈕，可以重置整個模擬。
• 機器人視窗 (2)：此視窗顯示 e-puck 的 2D 表示。此視窗的目的是在模擬過程中即時視覺化感測器值和執行器值。帶有機器人視窗的圖顯示了可以觀察到的值的含義。紅色的整數對應電機速度。它們最初應該為零。下面的綠色值對應編碼器。紅外感測器測量的光強度由綠色整數表示。而紅外感測器與障礙物之間的距離由藍色整數表示。因此，請注意綠色值和藍色值表示的是同一個裝置。紅色或黑色矩形對應於分別開啟或關閉的 LED。最後，加速度計由一個 2D 矢量表示，它對應於 e-puck 的傾斜度，以及一個滑塊，它表示加速度的範數。此視窗還包含一個下拉選單，用於配置藍牙連線。

[P.1] 使用相機，確定你的虛擬 e-puck 的前後位置。（提示：相機放置在 e-puck 的前方）

[P.2] 嘗試將模擬視窗的相機放置在 e-puck 的屋頂上，以便看到它前方的情況。然後，使用復位按鈕。

模擬視窗 (1) 和機器人視窗 (2)

機器人視窗的描述

e-puck 運動

點選開始/停止按鈕，檢查模擬是否正在執行。然後，點選虛擬的 e-puck 以選中它。選中 e-puck 後，會出現白色線條。它們表示你的物體用於物理模擬的邊界。你還會注意到紅色線條。它們表示紅外感測器的方向。而洋紅色的線條對應於相機的視野。此外，你可以在模擬視窗的左上角一個小視窗中觀察相機的值。

在鍵盤上，分別按“S”鍵和“X”鍵，以增加或減少左側電機的速度值。嘗試按“D”鍵和“C”鍵來修改右側電機的速度。現在你可以像遙控玩具一樣移動虛擬機器人。請注意，一次只能按下一個鍵。

[P.3] 嘗試使用這四個按鈕來沿著板子周圍的黑帶移動。

[Q.1] 容易嗎？有什麼困難嗎？

[Q.2] e-puck 有多種運動方式。你能列出它們嗎？（例如：e-puck 可以向前移動）

[Q.3] 嘗試使用鍵盤箭頭和“R”鍵。這些命令有什麼用？解釋它們與第一個命令的區別。它們更實用嗎？為什麼？

盲動 [挑戰]

本小節的目的是扮演機器人控制器的角色。機器人控制器只感知機器人感測器測量的值，對其進行處理，然後向機器人執行器傳送一些命令，如圖所示。請注意，感測器值由環境修改，而機器人可以使用其執行器來修改環境。

機器人控制器接收感測器值（例如：紅外感測器、相機等）併發送執行器命令（電機、LED 等）

[P.4] 隱藏模擬視窗（但是，此視窗必須保持選中狀態，以便鍵盤輸入有效。隱藏它的方法是將其部分移出螢幕）並只檢視感測器值。現在嘗試僅使用紅外感測器資訊，像以前一樣沿著牆壁移動。

[Q.4] 什麼資訊有用？從什麼閾值開始，你觀察到牆壁離機器人很近？

讓我們移動你的真實機器人

你可能面前有一個真實的 e-puck，並且你想要看到它移動！Webots 可以透過藍牙連線與 e-puck 通訊。它可以接收來自 e-puck 感測器的某些值，併發送一些值來命令 e-puck 執行器。因此，Webots 可以扮演控制器的角色。這種操作模式稱為遠端控制會話。

為了繼續，請首先配置你的藍牙連線，如 藍牙配置 部分中所述。使用開始/停止按鈕停止模擬。使用 ON/OFF 開關開啟你的 e-puck。然後，在機器人視窗中，從下拉選單中選擇你的藍牙連線。在 e-puck 後面，一個橙色的 LED 應該會亮起。最後，按開始/停止按鈕來執行程式。你的 e-puck 應該像模擬中一樣工作。

[Q.5] 觀察來自真實 e-puck 的感測器值。它們與虛擬感測器值相似嗎？

[Q.6] 將電機速度設定為10|10。當真實的e-puck緩慢移動時，它會振動。這在模擬中不會發生。你能解釋一下這種現象嗎？

你的進度

恭喜！你完成了第一個練習，並踏入了機器人世界。你已經學到了很多

• 什麼是感測器、執行器和機器人控制器。
• 機器人控制器必須能夠解決哪些型別的問題。
• e-puck 的基本器件有哪些。特別是步進電機、LED、紅外感測器、加速度計和攝像頭。
• 如何在模擬和現實中執行你的移動機器人，什麼是遠端控制會話。
• 如何使用 Webots 執行一些基本操作。

移動你的 e-puck [初學者]

你已經瞭解了什麼是機器人控制器。在接下來的練習中，你將使用圖形程式設計介面 BotStudio 建立簡單的行為。此模組整合在 Webots 中。本練習的目的是透過發現 e-puck 的移動可能性來介紹 BotStudio。

開啟世界檔案

與第一個練習類似，開啟以下世界檔案

.../worlds/beginner_move_your_epuck.wbt

將開啟兩個視窗。第一個是您知道的模擬視窗。你應該觀察到與以前類似的世界，只是棋盤的大小是兩倍。這是因為 e-puck 需要空間移動。第二個視窗是 BotStudio 視窗（見圖）。如果 BotStudio 視窗沒有自動開啟，請雙擊模擬視窗中的機器人以開啟它。

BotStudio 介面

"前進" 狀態

BotStudio 視窗由兩個主要部分組成。左側部分是自動機的圖形表示。您將在下一個練習中學習如何使用此部分並理解自動機概念。右側部分以二維形式表示 e-puck。在此表示中，您可以即時觀察 e-puck 感測器的值。此外，您可以設定執行器的命令。此介面還具有一個下拉選單，用於選擇藍牙連線以建立遠端控制會話。此選單類似於您在上面看到的機器人視窗的兩個下拉選單。在頂部，有一個工具選單。此選單使您能夠建立、載入、儲存或修改自動機。最後一個按鈕（上傳按鈕）在 e-puck 上執行您的自動機。

在 BotStudio 視窗中，選擇 "前進" 狀態（白色區域中間的藍色矩形），只需單擊它即可。選定的矩形將變成黃色。在 BotStudio 視窗的右側，您可以修改執行器的命令，即電機速度和 LED 狀態。如果要更改電機速度，請單擊並拖動兩個黃色滑塊。您可以將此值設定為 -100 到 100 之間。0 對應於零速度，即車輪不會轉動。正值應使車輪向前轉動，負值應使車輪向後轉動。如果要更改 LED 的狀態，請單擊其對應的灰色圓圈（紅色 -> 開啟，黑色 -> 關閉，灰色 -> 無修改）。

將 "前進" 狀態配置如下：所有 LED 都亮著，電機速度為 -30|30。透過單擊上傳按鈕將其上傳到虛擬 e-puck 上。如果模擬正在執行，虛擬 e-puck 應該相應地更改其執行器的值。請注意，當模擬啟動時，BotStudio 的右側顯示紅外感測器。

[P.1] 設定虛擬 e-puck 的執行器，使其能夠前進、後退、沿著曲線移動和繞自身旋轉。

[Q.1] 對於這些動作中的每一個，兩個速度之間有什麼聯絡？（例如：前進：right_speed = left_speed 且 right_speed > 0 且 left_speed > 0）

[Q.2] e-puck 上有 17 個 LED。e-puck 周圍有 9 個紅色 LED（背面 LED 是雙倍的）、1 個正面紅色 LED、4 個內部綠色 LED、2 個 LED（綠色和紅色）用於電源和 1 個橙色 LED 用於藍牙連線。找到它們的位置以及使用哪個按鈕或操作可以開啟它們。（提示：其中一些不受您的控制，而一些是連結在一起的，即它們不能獨立開啟或關閉）

真實的 e-puck 的紅外感測器

本小節的目的是與您的真實 e-puck 建立遠端控制會話。這部分類似於之前練習中使用真實機器人的小節。由於使用 BotStudio 視窗而不是機器人視窗，所以只有兩個區別。對於選擇藍牙連線，只有一個下拉選單而不是兩個。因此，請選擇您的藍牙連線，而不是視窗右上角的模擬專案。然後，您必須單擊上傳按鈕以啟動遠端控制會話。

[P.2] 設定執行器，使 e-puck 不移動。透過建立遠端控制會話，在您的真實 e-puck 上嘗試此配置。將您的手放在真實 e-puck 周圍，並在 BotStudio 視窗中觀察紅外感測器值的修改。

[Q.3] 當在 1 cm 處有障礙物（例如：一張白紙）時，前左紅外感測器的值為多少？在 3 cm 處？在 5 cm 處？在 10 cm 處？從哪個距離開始，很難將障礙物與噪聲區分開來？

簡單行為：有限狀態機 (FSM) [初學者]

在前面的練習中，你學習瞭如何配置單個狀態。但還不能談論行為，因為你的機器人不會與其環境互動，即它會移動，但沒有任何反應。本練習的目標是建立一個簡單的行為。您將發現什麼是自動機，它如何與機器人控制器概念相關，以及如何使用 BotStudio 構建自動機。

有限狀態自動機

有限狀態自動機 (FSM) 是行為的模型。它是程式設計機器人控制器的可能方法。它由有限數量的狀態和它們之間的一些轉換組成。在我們的例子中，狀態對應於機器人的執行器配置（車輪速度和 LED 狀態），而轉換對應於感測器值的條件（紅外感測器和攝像頭），即自動機可以在哪些條件下從一個狀態轉移到另一個狀態。一個狀態特別重要：初始狀態。它是模擬從哪裡開始的狀態。在本課程中，自動機將具有與 FSM 相同的含義。

BotStudio 使您能夠以圖形方式建立一個自動機。當建立自動機時，您可以在虛擬或真實的 e-puck 上測試它。您將在以下練習中觀察到，這種簡單的程式設計方式能夠建立各種行為。

開啟世界檔案並移動物體

開啟以下世界檔案

.../worlds/beginner_finite_state_machine.wbt

這一次，有兩個障礙物。您可以透過選擇所需的物件，並按住Shift鍵拖放來移動物件（障礙物、e-puck甚至牆壁）。當您想要重置模擬時，可以按下反轉按鈕。

建立狀態轉換

在BotStudio視窗中，使用新建狀態按鈕建立兩個狀態。使用右側的文字框將第一個狀態命名為“前進”，第二個狀態命名為“停止”。您可以透過拖放相應的矩形來更改狀態的位置。更改這些狀態的電機速度（前進狀態->電機速度：45|45，停止狀態->電機速度：0|0）。現在，您將建立您的第一個狀態轉換。單擊新建狀態轉換按鈕。從“前進”狀態建立一個連結到“停止”狀態（方向很重要！）。在此狀態轉換中，您可以指定自動機在什麼條件下可以從“前進”狀態切換到“停止”狀態。透過單擊狀態轉換的文字欄位來選擇它。它會變成黃色。將其重新命名為“前方障礙物”。透過拖動兩個最高的紅色滑塊，更改前方紅外感測器的條件值，使其每個感測器都為“>5”。您應該獲得一個類似於圖中“第一個自動機”所描繪的自動機。選擇初始狀態（“前進”狀態），然後透過單擊上傳按鈕在您的虛擬e-puck上測試此自動機。

第一個自動機

[Q.1] e-puck的行為是什麼？

[Q.2] 在“前進”狀態下，使用哪個執行器命令？在“前方障礙物”狀態轉換中，測試了紅外感測器的哪些條件值？

[P.1] 在真實的e-puck上執行相同的自動機。

您完成了第一個避碰演算法，即您的e-puck不會碰到任何牆壁。這種演算法是碰撞檢測演算法的良好替代方案，因為碰撞會導致機器人降級。當然它並不完美，您可以考慮許多情況下，您的機器人仍然會接觸到某些東西。

U形轉彎

在本節中，您將擴充套件您的自動機以在檢測到障礙物後執行U形轉彎（繞自身旋轉180度）。在您的自動機中新增一個名為“U形轉彎”的新狀態。在此狀態下，將電機速度設定為30|-30。從“停止”狀態新增一個名為“計時器1”的狀態轉換到“U形轉彎”狀態。選擇此狀態轉換。這一次，不要更改紅外感測器的條件，而是透過移動綠色圓圈中間的黃色滑塊，在該條件下新增一個延遲（1 [s]）。圖“計時器條件”描繪了您應該獲得的結果。

計時器條件

[P.2] 執行模擬（始終將“前進”狀態作為初始狀態）在虛擬e-puck和真實的e-puck上。

為了執行完美的U形轉彎，您仍然需要在e-puck轉彎足夠時停止它。從“U形轉彎”狀態新增一個新的計時器（“計時器2”）狀態轉換到“前進”狀態（見下圖）。

自動機中的迴圈

[Q.3] 對於“計時器2”狀態轉換的哪個延遲，機器人可以執行完美的U形轉彎？對於真實的機器人來說，它是一樣的嗎？為什麼？

[Q.4] 您建立了一個包含迴圈的自動機。這種結構的優點是什麼？

[Q.5] 想象一下以下兩個狀態：“前進”狀態和“停止”狀態。如果要測試前方紅外感測器的值以從“前進”狀態切換到“停止”狀態，則有兩種可能性：要麼建立一次狀態轉換，在其中一起測試兩個前方紅外感測器的值，要麼建立兩次狀態轉換，在其中獨立地測試兩個紅外感測器的值。這兩種解決方案有什麼區別？

在本練習中，您一步一步地建立了一個自動機。但是，上面沒有提到一些BotStudio技巧。

• 要將紅外感測器的“大於”條件切換為“小於”條件（反之亦然），請單擊紅外感測器滑塊的灰色部分。
• 如果您不想更改狀態中的電機速度，請單擊電機滑塊的黃色矩形。矩形應該消失，電機速度將保持其先前值。
• 如果您要刪除狀態轉換的條件，請將其設定為0。該值應該消失。
• 有一個未提及的滑塊。該滑塊與相機有關。您將在練習 [sec:Line-following] 中詳細瞭解此主題。

你的進度

透過前兩個練習，您學習了

• 什麼是有限狀態機，以及它與機器人行為之間的關係
• 如何使用BotStudio
• 如何設計一個簡單的有限狀態機

以下練習將訓練您自己建立有限狀態機。

更好的避碰演算法 [初學者]

在這一步，您瞭解了什麼是自動機。現在，您將透過引數估計練習來強化這些知識。自動機的結構是給定的（狀態和狀態轉換），但它不包含任何引數，即執行器命令和感測器值的條件未設定。您將透過經驗來設定這些引數。

開啟世界檔案

開啟以下世界檔案

.../beginner_better_collision_avoidance_algorithm.wbt

您可能需要增加BotStudio視窗的大小才能看到整個自動機。

避碰自動機

請注意，您可以透過單擊BotStudio視窗中的另存為按鈕來儲存自動機。您也可以透過單擊載入按鈕來載入它。

[P.1] 從給定的自動機開始（見圖）。它只有結構，即有狀態和狀態轉換，但它們的引數未設定。找到每個狀態和每個狀態轉換的引數，以使e-puck避開障礙物。

一個更好的避碰自動機

[P.2] 對真實e-puck重複此操作。

[Q.1] 描述你的研究方法。

閃爍的e-puck [初學者]

到目前為止，你只是修改了現有的自動機。現在是時候建立它們了。在本實踐練習中，你將透過操作LED來設計自己的自動機。

開啟世界檔案

開啟以下世界檔案

.../worlds/beginner_blinking_epuck.wbt

你可能需要增加BotStudio視窗的大小以檢視整個自動機。在模擬視窗中，如果你看不到所有LED，可以透過左鍵單擊來移動攝像頭圍繞機器人移動。對於本練習，直接在真實的e-puck上操作更方便。

修改自動機

[Q.1] 在不啟動自動機的情況下，描述e-puck的行為。透過執行模擬來驗證你的理論。

[P.1] 修改當前自動機，以新增以下行為：8個LED將順時針點亮並熄滅，它們將持續亮0.2 [s]。

[P.2] 修改當前自動機，以新增以下行為：當用手遮住真實的e-puck時，LED會反向點亮。僅使用4個LED來實現此功能（前後左右）。

建立你自己的自動機

設計自動機的一種方法是首先識別可能的執行器配置，為每種配置建立一個狀態，設定這些狀態的引數，建立從一個狀態到另一個狀態的條件，為每個條件建立一個轉換，最後設定這些條件的引數。不幸的是，這並不總是那麼容易。例如，在一個自動機中，可以有兩個具有相同執行器命令的狀態。事實上，如果你看到一個人在街上奔跑，沒有任何背景，你不知道他是要趕公共汽車還是從著火的大樓裡逃生。他看起來一樣，但他的內部狀態不同。

[P.3] 建立一個新的自動機（在BotStudio中按下新建圖形按鈕）。只選擇以下四個LED：前LED、後LED、左LED和右LED。目標是點亮對應於障礙物側面的LED。請注意，如果機器人兩側都有障礙物，則應點亮兩個LED！不要做三側或四側有障礙物的情況。

[Q.2] 如果我建議透過使用e-puck周圍的8個LED以及最多8個障礙物的所有情況來重複練習，你會怎麼做？為什麼？你在BotStudio中發現了什麼限制？

*E-puck舞蹈* [初學者]

本練習的目標是透過建立e-puck舞蹈，讓你的虛擬e-puck在舞池上點燃火焰。你可以想象舞蹈是一系列節奏相同的動作。你可以在有限狀態自動機中輕鬆地對它進行建模。

開啟世界檔案

開啟以下世界檔案

.../worlds/beginner_epuck_dance.wbt

這將開啟一個迪斯科舞池。此外，這裡已經有一個關於你能達成的成就的小例子。我希望你能找到一個比現有e-puck舞蹈更好的舞蹈。

想象你的舞蹈

[P.1] 觀察現有的舞蹈。自動機具有迴圈形狀。每次轉換的時間相同。建立一個新的自動機或修改現有的自動機。首先，選擇一個節奏。示例中選擇的節奏是每秒一次移動。這意味著每個計時器都設定為1[s]。然後，你應該為你在全域性迴圈期間想要看到的每個動作建立一個狀態（請注意，如果你想要在主迴圈期間兩次執行相同的動作，你必須建立兩個狀態）。然後，你必須根據你的節奏設定狀態引數。最後，使用計時器轉換將每個狀態連結起來。（提示：為了產生美麗的舞蹈，LED是受歡迎的。你也可以執行半動作）

循線 [初學者]

本練習的目標是探索BotStudio中提供的最後一個裝置：攝像頭。使用e-puck攝像頭，你可以獲取有關其前方地面資訊。BotStudio“即時”計算出e-puck前方黑色線條的中心。攝像頭是另一個e-puck感測器，前線條的中心是此攝像頭的感測器值。

線性攝像頭

e-puck的前面有一個攝像頭。它的解析度為480x640。由於技術原因，它具有480的寬度和640的高度。用於循線的最重要資訊是攝像頭的最後一行（參見名為“線性攝像頭的視野”的圖形）。因此，只有攝像頭的最後一行從e-puck傳送到Webots。最後，將一個演算法應用於此最後一行，以便找到黑色線條的中心。

線性攝像頭的視野

問題是e-puck只能看到前方大約5.5釐米，並且只能看到大約4.5釐米寬的線條。此外，此資訊每秒重新整理大約2次。資訊量太少了！

[Q.1] 想象一下，每5秒，在你前方4米處，你只能看到一條3米寬的、始終保持相同角度的線條。你會使用什麼策略來循線？想象一下，這條線很複雜。循線最重要的因素是什麼？

開啟世界檔案

開啟以下世界檔案

.../worlds/beginner_linear_camera.wbt

這將開啟一個大型世界。地面上繪製了一條黑線。請注意，為了更逼真，e-puck 攝像頭的值存在噪聲（高斯噪聲）。實際上，真正的攝像頭不會獲取完美的值。真正的攝像頭總是存在一些噪聲，它來自多種因素。

循線自動機

在 BotStudio 介面中，您還會發現一個關於攝像頭的條件（稱為“BotStudio 中的線性攝像頭條件”），它由一個滑塊表示。該值代表機器人前方黑線的中心。當選擇一個轉換時，您可以透過拖動滑塊來更改關於攝像頭的條件，並且可以透過單擊文字欄位來更改測試的方向（例如，“<5”變為“>5”）。請注意，如果機器人前方沒有線，中心值可能會錯誤。

BotStudio 中的線性攝像頭條件

[P.1] 在模擬和現實中執行給定的自動機。要建立一個真實的環境，您可以在一張大白紙上用粗黑筆繪製一條線（例如：A2 格式）。黑線必須遠離紙張邊界。

[P.2] 觀察兩個條件的方向（大於或小於）。

[P.3] 嘗試透過更改狀態和轉換的引數來儘可能快地讓 e-puck 前進。

拉力賽 [初學者] [挑戰]

開啟以下世界檔案

.../worlds/beginner_rally.wbt

[P.1] 建立一個自動機，它可以完成這條路徑的完整轉彎。（提示：調整您的速度！）