Add the 6th lecture

docs/06.md

@@ -0,0 +1,225 @@
+# Svetelný senzor
+
+Dnes si ukážeme ďalší senzor, pomocou ktorého budeme vedieť rozlišovať farby
+predmetov a zisťovať intenzitu svetla. Aby sme si ho prakticky vyskúšali,
+vymeníme dotykový senzor z minulej lekcie za svetelný senzor (opäť zapojený
+v porte číslo 1), ktorý bude otočený
+smerom do zeme a umiestnený na prednej strane robota v strede, asi 1.5 cm
+od zeme (spodná časť senzoru). Tentokrát to skúste bez návodu :)
+
+![svetelný senzor](img/L6_color_sensor.png){ style="width:30%;height:auto" }
+
+## Ako funguje svetelný senzor?
+
+Tento senzor má v sebe tri svetelné diódy: červenú, zelenú a modrú. Sú to tri
+základné farby v počítačovej grafike, ktorých miešaním vieme vytvoriť ostatné
+farby. A senzor tiež obsahuje svetelný prijímač, ktorý zistí intenzitu
+dopadajúceho svetla. Ak chceme rozlíšiť farbu predmetu pred senzorom, krátko
+sa rozsvieti každá z troch svetelných diód a zmeria sa odrazené svetlo. Tieto
+hodnoty sa potom dajú dokopy a senzor výsledok vyhodnotí ako jednu zo
+7 farieb: čierna, modrá, zelená, žltá, červená, biela a hnedá. Alebo "žiadna"
+farba, ak napr. pred senzorom žiaden objekt v blízkosti nie je, len vzduch.
+
+## Ako svetelný senzor použijeme v programe?
+
+V moduli `ev3devices` existuje trieda `ColorSensor`. Na objektoch tejto triedy
+budeme volať metódy:
+
+- `color`: vráti farbu objektu `Color.BLACK`, `Color.BLUE`, ..., alebo `None`
+  pre žiadnu farbu (`Color` pochádza z modulu `parameters`).
+- `ambient`: vráti intenzitu (číslo medzi 0 a 100) svetla z okolia.
+- `reflection`: ako `ambient`, ale pre odrazené svetlo, to znamená, že senzor
+  krátko zasvieti a zmeria intentzitu až potom.
+- `rgb`: vráti intenzitu každej zložky svetla, červenej (*r*ed), zelenej
+  (*g*reen) a modrej (*b*lue) ako *n-ticu* (*tuple*).
+
+???+ note "*tuple*"
+    *tuple* je nový dátový tip, s ktorým sme sa ešte nestretli. Je podobný
+    zoznamu, až na to, že sa nedá meniť. Namiesto hranatých zátvoriek sa
+    zapisuje pomocou okrúhlych. Je užitočný ak viacero hodnôt patrí úzko
+    ku sebe.
+    ```py
+    >>> t = (1, 2, 5)
+    >>> t
+    (1, 2, 5)
+    >>> t[0]
+    1
+    >>> t[0] = 3
+    Traceback (most recent call last):
+      File "<stdin>", line 1, in <module>
+    TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
+    >>> t += (3, 4) # "t" sa nezmení, ale vznikne nový objekt a pomenuje sa "t"
+    >>> t
+    (1, 2, 5, 3, 4)
+    ```
+
+!!! example "Príklad"
+    Naprogramujeme si robota tak, aby chodil po čiernej čiare. Predstavme si,
+    že všade okolo je biela zem a len jedna kľukatá čierna čiara, hrubá asi
+    1.5 cm. Ak robota postavíme na začiatok čiary tak, aby svetelný senzor
+    snímal pravý okraj čiary a pustíme ho rovno vpred, bude sa môcť riadiť ďalej
+    týmito pravidlami:
+
+    1. Nasníma nižšiu intenzitu svetla -- to znamená, že je na zákrute vpravo,
+       senzor sa dostal z okraju čiary viac do stredu a preto "vidí" viac
+       čiernej farby (teda menej intenzity svetla).
+    2. Naopak, keď nasníma vyššiu intenzitu sveta, tak čiara musí byť naľavo,
+       robot sa dostal od čiary preč, na bielu plochu okolo.
+
+    Poďla toho sa pootočí na stranu, kde pokračuje čiara.
+
+    ```py linenums="1"
+    from pybricks.ev3devices import Motor, ColorSensor
+    from pybricks.parameters import Port
+    from pybricks.tools import wait
+
+    left_motor = Motor( Port.B )
+    right_motor = Motor( Port.A )
+    color_sensor = ColorSensor( Port.S1 )
+
+    def move( speed_left, speed_right ):
+        left_motor.run( speed_left )
+        right_motor.run( speed_right )
+
+    WHITE = 60
+    BLACK = 40
+
+    while True:
+        intensity = color_sensor.reflection()
+
+        if intensity > WHITE:
+            move( -180, 180 )
+        elif intensity < BLACK:
+            move( 180, -180 )
+        else:
+            move( 360, 360 )
+    ```
+
+    Číselné hodnoty v kóde sú závislé na konkrétnom prostredí, kde púšťame
+    robota. Je vhodné si najprv zistiť, akú intenzitu svetla robot vníma
+    na bielej a čiernej čiare a podľa toho nastaviť `WHITE` a `BLACK` tak, aby
+    `WHITE` bola hodnota, keď sa robot dostane kúsok mimo čiary, a `BLACK`
+    keď sa robot (svetelný senzor na ňom) dostane príliš dovnútra čiernej
+    čiary. Nastaviť dobré hodnoty môže chvíľu trvať.
+
+???+ question "Úloha 1"
+    Pripravte si dráhu, na ktorej budete robota chodiaceho po čiare testovať.
+    Mohli by stačiť veľké biele papere a čierna elektroizolačná páska.
+    Nastavte hodnoty v programe tak, aby robot zvládol po čiare prejsť.
+
+???+ tip "Meranie hodnôt senzorov"
+    Podobne ako sme v minulej lekcii merali otočenie motora, vieme teraz
+    zmerať hodnoty, ktoré vráti metóda `#!py color_sensor.reflection`:
+
+    ![watch light](img/L6_watch_light.png)
+
+    Ak nastavený mód nie je `COL-REFLECT`, zvolíme `Set mode`:
+
+    ![set reflect](img/L6_set_reflect.png)
+
+???+ question "Úloha 2"
+    Upravte program tak, aby robot mohol začínať na ľavej a nie pravej strane
+    čiary. Teda nebude sledovať pravý okraj, ale ľavý.
+
+???+ question "Úloha 3"
+    Toto je ťažká úloha. Ale dá sa vyriešiť a človekovi uľahčí prácu --
+    automatické nastavenie hodnôt `BLACK` a `WHITE`. Robota bude stačiť
+    na začiatku postaviť na čiaru, otočeného tak, aby svetelný senzor bol
+    nad bielou plochou. Robot nasníma hodnotu bielej farby a pomaly sa bude
+    otáčať na mieste a sledovať stále intenzitu svetla. Keď nadíde na čiernu
+    čiaru, intenzita sa zníži, robot si zapamätá jej minimum, lebo potom
+    sa znovu začne zvyšovať, robot prejde cez stred čiary a otáča sa ďalej.
+    Pomocou týchto dvoch hodnôt sa potom určia hodnoty `BLACK` a `WHITE`.
+    (Vlastne, už by sme ich nemali písať veľkými písmenami, lebo to nebudú
+    konštanty.) Ale pozor, nemôžeme ich jednoducho nastaviť na práve tú nameranú
+    hodnotu, to by nefungovalo (prečo?).
+
+??? example "Riešenie úlohy 3"
+    ```py linenums="1"
+    from pybricks.ev3devices import Motor, ColorSensor
+    from pybricks.parameters import Port
+    from pybricks.tools import wait
+
+    left_motor = Motor( Port.B )
+    right_motor = Motor( Port.A )
+    color_sensor = ColorSensor( Port.S1 )
+
+    def move( speed_left, speed_right ):
+        left_motor.run( speed_left )
+        right_motor.run( speed_right )
+
+    white = color_sensor.reflection()
+
+    move( -90, 90 )
+    last_intensity = color_sensor.reflection()
+    decreasing = True
+    while decreasing:
+        new_intensity = color_sensor.reflection()
+        if new_intensity > last_intensity:
+            decreasing = False
+        last_intensity = new_intensity
+    move( 0, 0 )
+
+    black = color_sensor.reflection()
+
+    while True:
+        intensity = color_sensor.reflection()
+
+        if intensity > white:
+            move( -180, 180 )
+        elif intensity < black:
+            move( 180, -180 )
+        else:
+            move( 360, 360 )
+    ```
+    V tomto programe sa robot začne otáčať vľavo a v každom opakovaní `while`
+    cyklu načíta intenzitu odrazeného svetla. Ak je už vyššia ako tá
+    predošlá, znamená to, že je niekde blízko stredu čiary, kúsok za stredom,
+    a vtedy zastaví.
+
+## Červená, stáť!
+
+Ako sme už hovorili, svetelný senzor dokáže viac než len odmerať intenzitu
+dopadajúceho svetla. Vie odlíšiť aj niekoľko bežných farieb. My si teraz
+vylepšíme našeho robota, aby zastavil na červenej značke. Len upravíme náš
+už existujúci program -- jeho nekonečný `while` cyklus:
+
+```py linenums="16"
+while True:
+    if color_sensor.color() == Color.RED
+        break
+
+    intensity = color_sensor.reflection()
+
+    if intensity > white:
+        move( -180, 180 )
+    elif intensity < black:
+        move( 180, -180 )
+    else:
+        move( 360, 360 )
+
+move( 0, 0 )
+```
+
+Hneď na začiatku každého opakovania robot vyskúša, či nabehol na červenú značku,
+ak áno, cez `break` "vyskočí" von z nekonečného cyklu a pokračuje za ním, teda
+na riadku s `#!py move( 0, 0 )`. Ešte potrebujeme naimportovať triedu `Color`,
+ktorú sme doteraz nevyužívali:
+
+```py linenums="2"
+from pybricks.parameters import Port, Color
+```
+
+Vyskúšajte, či program funguje :)
+
+???+ question "Úloha 1"
+    Použite ďalšiu značku, napr. modrú, na ktorú keď robot nadíde, otočí sa
+    na mieste a bude pokračovať po čiare naspäť, z kade prišiel.
+
+???+ question "Úloha 2"
+    Upravte svoju trénovaciu plochu s čiarou tak, aby na niektorých miestach
+    bola čiara prerušená. Pridajte robotovi aj druhý svetelný senzor,
+    tentokrát si bude udržovať čiernu čiaru medzi dvomi senzormi. Nedávajte ich
+    teda od seba veľmi ďaleko. Výhoda použitia dvoch senzorov je, že robot
+    dokáže sledovať cestu aj s vynechanými úsekmi čiary. Logiku programu budete
+    musieť ale úplne zmeniť.

mkdocs.yml

@@ -6,6 +6,7 @@ theme:
 
 nav:
   - Home: index.md
+  - 06.md
 
 markdown_extensions:
   - pymdownx.highlight: