Technische Informatik
Sensoren, Aktoren und Roboter
Wie ein Roboter die Welt wahrnimmt, warum ein Schwellenwert über Erfolg oder Fehlverhalten entscheidet und was Kalibrieren bedeutet.
Benötigte Grundlagen
Dieses Vorwissen brauchst du für das Kapitel. Schau kurz nach, wenn dir etwas davon nicht mehr präsent ist, sonst leg direkt los.
Einführung
Ein Linienfolger-Roboter soll einer schwarzen Linie auf weißem Papier folgen. Im Klassenzimmer funktioniert er tadellos. In der Aula fährt derselbe Roboter mit demselben Programm geradeaus über die Linie hinweg.
Weder das Programm noch der Roboter haben sich geändert. Geändert hat sich das Licht.
Dieser Fall zeigt etwas, das man am Bildschirm nie lernt: Sobald ein Programm die reale Welt messen und beeinflussen soll, entscheiden nicht mehr nur Logik und , sondern Messwerte, Schwellen und Toleranzen. Genau darum geht es in diesem Kapitel.
Das kannst du nach diesem Kapitel
Sensor und Aktor unterscheiden und ihre Rolle im einordnen.
erklären, was ein Schwellenwert ist, und einen sinnvollen selbst bestimmen.
beschreiben, warum und wie man einen Sensor kalibriert.
einen einfachen Regelkreis als Zustandsautomat darstellen.
Roboter und unterscheiden.
Sensor und Aktor
Ein Sensor wandelt eine physikalische Größe in ein elektrisches Signal um und damit in , mit denen ein Rechner arbeiten kann.
- Lichtsensor: Helligkeit
- Abstandssensor: Entfernung
- Tastsensor: Berührung ja oder nein
- Temperatursensor, Kreiselsensor, Mikrofon
Ein Aktor ist das Gegenstück: Er wandelt ein Signal in eine Wirkung in der Welt um.
- Motor: Drehung, Bewegung
- Lampe: Licht
- Lautsprecher: Ton
- Ventil, Heizelement, Servo
Damit ist das aus Klasse 9 wieder da, nur mit der Welt als Gegenüber:
Neu und entscheidend ist, dass der Aktor die Welt verändert, die der Sensor gleich darauf wieder misst. Es entsteht ein Regelkreis: messen, entscheiden, handeln, erneut messen.
Der Regelkreis: EVA, das nicht aufhört
Die oberste und die unterste Station tragen absichtlich denselben Namen. Deshalb ist das hier kein Weg, sondern ein Kreis, auch wenn er der Lesbarkeit halber senkrecht gezeichnet ist. Das aus Klasse 9 steckt unverändert in den ersten drei Stationen. Neu ist die vierte: Der Aktor verändert die Welt, die der Sensor gleich darauf wieder misst. Genau daraus entsteht das, was einen Roboter ausmacht, messen, entscheiden, handeln, erneut messen. Und daraus folgt auch, warum ein Roboter nie „fertig“ ist: Er reagiert auf seine eigene letzte Handlung.
Der Schwellenwert
Ein Lichtsensor liefert keine Auskunft „schwarz“ oder „weiß“, sondern eine Zahl, etwa zwischen 0 und 100. Auf weißem Papier misst er vielleicht 78, auf der schwarzen Linie 21.
Das Programm muss daraus eine Entscheidung machen. Dafür legt man einen Schwellenwert fest: Werte darunter gelten als dunkel, darüber als hell.
Wo legt man ihn hin? Nicht willkürlich, sondern in die Mitte zwischen die gemessenen Werte:
Die Begründung ist der Abstand zu beiden Seiten. Läge die Schwelle bei 25, genügte eine kleine Störung, um einen Dunkelwert von 21 auf über 25 zu heben; die Linie ginge verloren. Läge sie bei 75, würde schon leichte Verschmutzung des Papiers als „dunkel“ gelesen. In der Mitte ist der Abstand zu beiden Fehlern am größten.
🔴 Ein Schwellenwert ist damit keine Eigenschaft der Welt, sondern eine Entscheidung. Er hängt von Sensor, Untergrund und Beleuchtung ab und muss für jede neue Umgebung neu bestimmt werden. Genau daran scheitert der Roboter in der Aula.
Warum die Schwelle in die Mitte gehört
Der Sensor liefert keine Auskunft „hell“ oder „dunkel“, sondern zwei Zahlen: 78 und 21. Die Schwelle dazwischen ist nicht gemessen, sondern berechnet: . Warum die Mitte? Miss im Bild die beiden Abstände zur Linie, nach oben rund 28, nach unten rund 29. Sie sind fast gleich, und das ist der Punkt: Läge die Schwelle bei 25, genügte eine kleine Störung, um den Dunkelwert 21 darüber zu heben und die Linie zu verlieren. Läge sie bei 75, gälte schon leichte Verschmutzung des Papiers als dunkel. In der Mitte ist der Abstand zu beiden Fehlern am größten.
Kalibrieren
Das Bestimmen dieser Werte für die aktuelle Umgebung heißt Kalibrieren. Der Ablauf ist immer derselbe:
- Den Sensor über die hellste Stelle halten, Wert notieren.
- Über die dunkelste Stelle halten, Wert notieren.
- Die Schwelle als Mittelwert berechnen und im Programm hinterlegen.
Gute Roboterprogramme machen das beim Start selbst, statt feste Zahlen im Quelltext stehen zu haben. Der Unterschied ist erheblich: Ein Programm mit fest eingetragener 50 funktioniert nur in genau einem Raum, ein kalibrierendes Programm überall.
Merke dir die allgemeine Regel dahinter, sie gilt weit über Roboter hinaus: Werte, die von der Umgebung abhängen, gehören nicht fest in den Quelltext.
Messungenauigkeit und Hysterese
Sensoren messen nicht exakt. Zwei Messungen an derselben Stelle liefern vielleicht 49 und 51. Liegt die Schwelle bei 50, springt die Entscheidung zwischen „hell“ und „dunkel“ hin und her, und der Roboter zittert.
Zwei Gegenmaßnahmen sind üblich:
Mittelwertbildung: Man misst mehrfach und rechnet den Durchschnitt. Ausreißer fallen dadurch weniger ins Gewicht.
Zwei Schwellen statt einer (Hysterese): Der Wechsel nach „dunkel“ erfolgt erst unter 45, der Wechsel zurück nach „hell“ erst über 55. Zwischen den beiden Schwellen bleibt die letzte Entscheidung stehen. Damit ist das Zittern ausgeschlossen, denn ein kleines Schwanken um 50 überschreitet keine der beiden Grenzen.
Das ist übrigens dasselbe Prinzip wie bei einer Heizung: Sie schaltet bei 20 Grad aus und erst bei 19 wieder ein, nicht bei 20,0 hin und her.
Zwei Schwellen statt einer
Fünf Messungen an derselben Stelle: 49, 51, 50, 52, 48. Geh sie mit einer einzigen Schwelle bei 50 durch, 49 gilt als dunkel, 51 als hell, 50 und 52 als hell, 48 wieder als dunkel. Die Entscheidung wechselt also zweimal, obwohl der Roboter sich keinen Millimeter bewegt hat; genau das ist das Zittern. Jetzt das getönte Band: Nach dunkel wird erst unter 45 gewechselt, zurück nach hell erst über 55. Prüfe jede Säule gegen die beiden gestrichelten Linien, keine erreicht sie, also bleibt die letzte Entscheidung stehen. Dasselbe macht eine Heizung: Sie schaltet bei 20 Grad ab und erst bei 19 wieder ein, nicht bei 20,0 hin und her.
Der Linienfolger als Automat
Jetzt lässt sich das Kapitel über anwenden. Ein einfacher Linienfolger mit einem Sensor hat zwei :
Zustand "auf Linie" (Sensor dunkel) → geradeaus fahren
Zustand "neben Linie" (Sensor hell) → drehen, bis wieder dunkel
Übergangstabelle:
| Zustand | Sensor dunkel | Sensor hell |
|---|---|---|
| auf Linie | auf Linie (geradeaus) | neben Linie (drehen) |
| neben Linie | auf Linie (geradeaus) | neben Linie (weiter drehen) |
Der Roboter fährt dadurch in leichten Bögen an der Linienkante entlang. Das sieht unruhig aus und ist trotzdem eine vollständige, funktionierende Lösung mit einem einzigen Sensor. Mit zwei Sensoren links und rechts der Linie wird die Fahrt ruhiger, weil der Roboter dann weiß, in welche Richtung er korrigieren muss.
Ein Linienfolger mit einem Sensor
Zwei , vier Übergänge, mehr braucht ein Linienfolger mit einem Sensor nicht. Im Zustand auf Linie fährt er geradeaus, im Zustand neben Linie dreht er. Sieh dir die Beschriftungen an: Der Sensorwert entscheidet allein, wohin es geht, und er entscheidet in beiden Zuständen nach derselben Regel: dunkel führt immer auf die Linie, hell immer daneben. Deshalb fährt der Roboter in leichten Bögen an der Linienkante entlang. Das sieht unruhig aus und ist trotzdem vollständig: Für jeden Zustand und jeden möglichen Sensorwert ist festgelegt, was passiert.
Roboter und Automat
Beide Begriffe werden oft vermischt.
Ein im technischen Sinn arbeitet nach einem festen Ablauf und reagiert höchstens auf einfache Eingaben. Eine Waschmaschine fährt ihr Programm durch, ein Getränkeautomat gibt bei genug Geld eine Cola aus. Er verändert seine Umgebung nicht und passt sich ihr nicht an.
Ein Roboter nimmt seine Umgebung über Sensoren wahr, verarbeitet diese und wirkt über Aktoren auf sie ein. Sein Verhalten hängt also davon ab, was er misst; derselbe Roboter verhält sich auf verschiedenen Untergründen verschieden.
Die Grenze ist fließend, und das ist ehrlich zu sagen: Eine moderne Waschmaschine wiegt die Beladung und passt die Wassermenge an, misst also durchaus. Entscheidend ist der Grad: Je stärker das Verhalten von der Wahrnehmung abhängt, desto eher spricht man von einem Roboter.
Einen Schwellenwert bestimmen
Ein Lichtsensor misst auf weißem Papier 82, auf der schwarzen Linie 18. Bestimme die Schwelle und beurteile die Alternativen 25 und 70.
- 1
Mittelwert bilden: . Das ist die Schwelle.
- 2
Abstände prüfen: Von 50 aus sind es 32 bis zum Hellwert und 32 bis zum Dunkelwert. Beide Seiten haben denselben Spielraum.
- 3
Alternative 25: Der Abstand zum Dunkelwert 18 beträgt nur 7. Eine leichte Aufhellung, etwa ein schwacher Lichtreflex, hebt den Messwert über 25, und die Linie gilt plötzlich als hell. Zu nah am Dunkelwert.
- 4
Alternative 70: Der Abstand zum Hellwert 82 beträgt nur 12. Ein leichter Schatten oder ein Fleck auf dem Papier drückt den Wert unter 70, und weißes Papier gilt als Linie. Zu nah am Hellwert.
- 5
Deshalb die Mitte: Sie maximiert den kleineren der beiden Abstände. Jede Verschiebung macht eine Seite empfindlicher, ohne die andere entsprechend zu verbessern.
Schwelle 50. Sie hat zu beiden Fehlerarten denselben, größtmöglichen Abstand.
Warum der Roboter in der Aula versagt
Im Klassenzimmer wurde kalibriert: weiß 82, schwarz 18, Schwelle 50. In der hell erleuchteten Aula misst derselbe Sensor auf weiß 95 und auf schwarz 55. Erkläre das Verhalten und die Lösung.
- 1
Was misst der Roboter auf der Linie? 55. Die im Programm stehende Schwelle ist 50, und bedeutet „hell“.
- 2
Der Roboter hält die schwarze Linie also für weißes Papier und fährt geradeaus darüber hinweg. Das Programm ist fehlerfrei; es entscheidet nur nach einer Zahl, die nicht mehr passt.
- 3
Ursache: Mehr Umgebungslicht hebt alle Messwerte an, auch die über der schwarzen Linie. Die Werte verschieben sich, ihr Abstand bleibt ähnlich.
- 4
Richtige Schwelle für die Aula: . Damit gilt 55 wieder als dunkel und 95 als hell.
- 5
Dauerhafte Lösung: Der Roboter kalibriert beim Start selbst. Man hält ihn kurz über weiß, dann über schwarz, das Programm rechnet die Schwelle aus. Dann funktioniert er in jedem Raum, ohne dass jemand den Quelltext ändert.
Die feste Schwelle 50 passt nicht mehr; richtig wären 75. Die Lösung ist Kalibrieren beim Start statt fester Zahlen.
Typischer Fehler
„Der Sensor erkennt schwarz, also schreibe ich im Programm: wenn Sensor = schwarz, dann geradeaus.“
Ein Sensor erkennt kein Schwarz. Er liefert eine Zahl, etwa 18 oder 21 oder 55.
Die Begriffe „schwarz“ und „weiß“ entstehen erst durch den Vergleich mit einer Schwelle, und diesen Vergleich muss das Programm ausdrücklich enthalten:
Warum ist die Unterscheidung wichtig? Weil sie zwei Fragen sichtbar macht, die sonst unter den Tisch fallen. Erstens: Wo liegt die Grenze? Sie ist eine Entscheidung, keine Naturkonstante. Zweitens: Was passiert genau an der Grenze? Bei einem Messwert von exakt 50 muss festgelegt sein, ob er noch dunkel oder schon hell ist, und diese Festlegung trifft der Vergleichsoperator.
Es ist derselbe Gedanke wie im ersten Kapitel der Klasse 9: sind Zahlen, die Bedeutung kommt aus einer Vereinbarung. Der Schwellenwert ist diese Vereinbarung.
Übung 1
leicht
Sensor oder Aktor?
a) Motor b) Abstandsmesser c) Lautsprecher d) Tastschalter e) Lampe f) Mikrofon
Tipp anzeigen
Geht hinein oder heraus?
Lösung anzeigen
a) Aktor · b) Sensor · c) Aktor · d) Sensor · e) Aktor · f) Sensor
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Die Flussrichtung bestimmt die Antwort
Sensor: nimmt etwas aus der Umwelt auf und gibt es als Signal ins System: Information fließt hinein. Aktor: nimmt ein Signal aus dem System und bewirkt etwas in der Umwelt: Wirkung fließt hinaus.
- 2
b), d) und f): die Sensoren
Der Abstandsmesser misst eine Entfernung, der Tastschalter meldet eine Berührung, das Mikrofon nimmt Schall auf. Alle drei liefern dem System eine Angabe über die Umwelt: Sensoren.
- 3
a), c) und e): die Aktoren
Der Motor bewegt, der Lautsprecher erzeugt Schall, die Lampe erzeugt Licht. Alle drei wirken auf die Umwelt und heißen deshalb Aktoren.
Übung 2
mittelEin Roboter soll vor einer Wand anhalten. Der Abstandssensor liefert Werte zwischen 0 (dicht davor) und 100 (weit weg). Bei 30 cm Abstand misst er 40, bei 10 cm misst er 15.
a) Der Roboter soll bei etwa 20 cm anhalten. Welchen Schwellenwert wählst du? b) Beschreibe das Verhalten als Zustandsautomat mit . c) Der Roboter hält, fährt kurz an, hält wieder und zittert. Erkläre die Ursache und nenne zwei Lösungen. d) Warum sollte der Schwellenwert nicht fest im Quelltext stehen?
Tipp anzeigen
Zu a): Zwischen 15 und 40 liegt die gesuchte Größe. Rechne zuerst den Messwert für 20 cm ab.
Lösung anzeigen
a) Zwischen 10 cm (Wert 15) und 30 cm (Wert 40) liegen 20 cm Unterschied bei 25 Messwerten, also 1,25 Messwerte je Zentimeter. Für 20 cm ergibt sich , also rund 28. Praktisch nimmt man diesen Wert und prüft ihn durch eine Messung bei 20 cm nach.
b) Zwei :
| Zustand | Wert unter 28 | Wert über 28 |
|---|---|---|
| fahren | halten (Motor aus) | fahren (Motor an) |
| halten | halten | fahren |
c) Ursache: Der Messwert schwankt um die Schwelle, etwa zwischen 27 und 29. Jede Messung kippt die Entscheidung, also schaltet der Motor abwechselnd an und aus. Lösung 1: Mittelwertbildung über zum Beispiel fünf Messungen, wodurch einzelne Ausreißer kaum wirken. Lösung 2: zwei Schwellen (Hysterese), etwa Halten unter 25 und Weiterfahren erst über 32. Zwischen beiden bleibt die letzte Entscheidung stehen.
d) Weil er von den Eigenschaften der Umgebung abhängt: Wandfarbe, Oberfläche und Beleuchtung verändern die gemessenen Werte. Ein fest eingetragener Wert funktioniert nur dort, wo er einmal ermittelt wurde. Besser ist eine Kalibrierung beim Start oder mindestens eine Einstellmöglichkeit ohne Änderung des Quelltextes.
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
Teil a): den Zusammenhang zwischen Abstand und Messwert bestimmen
Gegeben sind zwei Wertepaare. Daraus lässt sich ablesen, wie viele Messwerte auf einen Zentimeter kommen, wenn man einen gleichmäßigen Zusammenhang annimmt.
\frac{40 - 15}{30\ \text{cm} - 10\ \text{cm}} = \frac{25}{20\ \text{cm}} = 1{,}25\ \text{je cm}
Zwischenergebnis
1,25 Messwerte je Zentimeter.
Die Annahme eines gleichmäßigen Zusammenhangs ist eine Vereinfachung. Viele Abstandssensoren messen nicht linear; deshalb gehört am Ende immer eine Kontrollmessung dazu.
- 2
Teil a): den Wert für 20 cm ausrechnen
Von 10 cm bis 20 cm sind es 10 Zentimeter. Man geht vom bekannten Wert bei 10 cm aus und addiert.
15 + 10 \cdot 1{,}25 = 27{,}5 \approx 28
Zwischenergebnis
Schwellenwert 28.
- 3
Teil c): Warum das Zittern entsteht
Jeder Sensor streut. Liegt der wahre Wert genau auf der Schwelle, fällt eine Messung darunter und die nächste darüber, und die Entscheidung kippt bei jedem Durchlauf.
Zwischenergebnis
Nicht das Programm ist fehlerhaft, sondern die Entscheidung liegt zu dicht an der Messunsicherheit.
- 4
Teil d): Umgebungsabhängige Werte gehören nicht in den Quelltext
Der Messwert hängt davon ab, wie stark die Wand das Signal zurückwirft. Eine dunkle, raue Wand liefert andere Werte als eine helle, glatte, ohne dass sich der Abstand ändert.
Zwischenergebnis
Der Wert 28 gilt nur für die Wand, an der er gemessen wurde.
Dieselbe Regel gilt weit über Roboter hinaus: Auch Pfade, Zeitgrenzen und Größenbeschränkungen gehören in eine Einstellung und nicht in den Quelltext.
Übung 3
schwerEin Roboter soll ein Zimmer saugen und dabei Hindernissen ausweichen. Zur Verfügung stehen ein Abstandssensor vorn, zwei Tastsensoren links und rechts und zwei Antriebsmotoren.
a) Entwirf das Verhalten als Zustandsautomat mit mindestens vier . b) Erkläre, warum die Tastsensoren trotz des Abstandssensors nötig sind. c) Der Roboter bleibt in einer Ecke hängen und fährt immer dieselbe Bewegung. Beschreibe die Ursache mit den Begriffen des Automatenkapitels und nenne eine Lösung. d) Nimm begründet Stellung: Ist dieses Gerät ein Roboter oder ein ?
Tipp anzeigen
Zu c): Wenn die Reaktion nur vom aktuellen Zustand abhängt, kann eine Folge sich endlos wiederholen.
Lösung anzeigen
a) Zustände: vorwärts, rückwärts, drehen links, drehen rechts.
| Zustand | frei vorn | Hindernis vorn | Tastsensor links | Tastsensor rechts |
|---|---|---|---|---|
| vorwärts | vorwärts | rückwärts | rückwärts | rückwärts |
| rückwärts | drehen rechts | rückwärts | drehen rechts | drehen links |
| drehen links | vorwärts | drehen links | drehen links | drehen links |
| drehen rechts | vorwärts | drehen rechts | drehen rechts | drehen rechts |
b) Der Abstandssensor misst nur nach vorn und erkennt weder seitliche Hindernisse noch solche, die er wegen ihrer Form oder Oberfläche nicht erfasst, etwa ein Tischbein am Rand oder einen dunklen Vorhang. Die Tastsensoren melden eine tatsächliche Berührung und sind damit die letzte Absicherung. Man nennt das Redundanz: Zwei verschiedene Messverfahren fangen die jeweiligen Schwächen des anderen auf.
c) Der Automat ist in einen Zyklus geraten: Eine Folge von Zuständen führt wieder zum Ausgangszustand, und weil die Reaktion allein vom aktuellen Zustand und der Eingabe abhängt, wiederholt sie sich unbegrenzt. In der Ecke misst er vorn ein Hindernis, fährt zurück, dreht, misst wieder ein Hindernis und so fort. Lösung: Ein weiterer Zustand mit Gedächtnis, etwa „Befreiungsmanöver“, der nach mehreren erfolglosen Versuchen eine längere Drehung um einen zufälligen Winkel auslöst. Der Zufall bricht den Zyklus, weil die Reaktion nicht mehr allein vom Zustand abhängt.
d) Es ist ein Roboter. Sein Verhalten wird nicht von einem festen Ablauf bestimmt, sondern hängt von dem ab, was die Sensoren melden: In einem leeren Raum fährt er anders als in einem vollgestellten. Er nimmt seine Umgebung wahr, verarbeitet die und wirkt über Aktoren zurück. Ein Automat wie eine Waschmaschine führt dagegen unabhängig von der Umgebung dasselbe Programm aus.
Detaillierte Schritterklärung anzeigen
Hier wird jeder Schritt einzeln erklärt, vor allem, warum er gemacht wird.
✦ Empfohlen: Standard – Die normale Erklärungstiefe passt zum Einstieg.
- 1
a) Die Zustände aus dem Verhalten ableiten, nicht aus der Hardware
Zustände sind Verhaltensweisen, nicht Bauteile: vorwärts, rückwärts, drehen links, drehen rechts. In jedem Zustand tun die Motoren etwas Bestimmtes; die Sensormeldungen bestimmen, wohin gewechselt wird. Die Übergangstabelle hat je Zustand eine Zeile und je Sensorlage eine Spalte.
- 2
b) Warum Tastsensoren trotz Abstandssensor nötig sind
Der Abstandssensor misst nur nach vorn und erkennt weder seitliche Hindernisse noch solche, die er wegen Form oder Oberfläche nicht erfasst, ein Tischbein am Rand, ein dunkler Vorhang. Die Tastsensoren melden eine tatsächliche Berührung und sind damit die letzte Absicherung.
- 3
c) Der Zyklus in der Ecke und warum Zufall ihn bricht
Der Automat ist in einen Zyklus geraten: Eine Folge von Zuständen führt wieder zum Ausgangszustand, und weil die Reaktion allein vom aktuellen Zustand und der Eingabe abhängt, wiederholt sie sich unbegrenzt. In der Ecke misst er vorn ein Hindernis, fährt zurück, dreht, misst wieder ein Hindernis, und so fort.
- 4
c) Die Lösung: Gedächtnis oder Zufall, beide brechen die Bedingung
Ein weiterer Zustand mit Gedächtnis, etwa „Befreiungsmanöver“, der nach mehreren erfolglosen Versuchen eine längere Drehung um einen zufälligen Winkel auslöst. Der Zufall bricht den Zyklus, weil die Reaktion nicht mehr allein vom Zustand abhängt.
- 5
d) Roboter oder Automat: Entscheidet die Umgebung das Verhalten?
Es ist ein Roboter. Sein Verhalten wird nicht von einem festen Ablauf bestimmt, sondern hängt davon ab, was die Sensoren melden: In einem leeren Raum fährt er anders als in einem vollgestellten. Er nimmt seine Umgebung wahr, verarbeitet die Daten und wirkt über Aktoren zurück.
Zusammenfassung
Sensoren wandeln physikalische Größen in , Aktoren wandeln Signale in Wirkungen; dazwischen steht das Programm, sodass ein Regelkreis aus messen, entscheiden und handeln entsteht. Ein Sensor liefert immer Zahlen und niemals Begriffe, und erst der Schwellenwert macht daraus eine Entscheidung. Er wird als Mittelwert aus hellstem und dunkelstem Messwert bestimmt, weil er dann zu beiden möglichen Fehlern den größten Abstand hat. Da er von der Umgebung abhängt, gehört er nicht fest in den Quelltext, sondern wird beim Start kalibriert. Gegen das Zittern an der Grenze helfen Mittelwertbildung oder zwei getrennte Umschaltschwellen. Das Verhalten eines Roboters lässt sich als Zustandsautomat beschreiben, und der Unterschied zum liegt darin, dass ein Roboter sein Handeln an dem ausrichtet, was er wahrnimmt.