Tabuľa v triede pre nasledovníkov linky Arduino Wallrides: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Sledovanie čiary na zemi je príliš nudné!

Pokúsili sme sa pozrieť na sledovateľov čiary z iného uhla a priviesť ich do iného lietadla - na školskú tabuľu.

Pozrite sa, čo z toho vzniklo!

Krok 1: Čo potrebujete?

Pre jedného závodného robota:

Mechanika:

1 x 2WD robotický podvozok miniQ; Jedná sa o multifunkčnú platformu na vytváranie jednoduchých dvojkolesových robotov

2 x 6V motor s mikro prevodovkou s redukčným pomerom 1: 150; Motor s prevodovkou, zahrnutý v robotickej platforme miniQ, má prevodový pomer 1:50 a je príliš rýchly. Mali by byť nahradené silnejšími motormi, napríklad s prevodovým pomerom 1: 150 alebo vyšším. Čím vyšší je prevodový pomer, tým pomalšie jazdí robot na tabuli, ale tým je menšia šanca, že sa kolesá prekĺznu

4 x neodýmový magnet; Potrebujete malé magnety s hrúbkou 3 mm s priemerom 12 mm (pre guľaté tvary) alebo so 12 mm stranou (pre hranaté tvary). Magnety by tiež mali mať otvor pre skrutku stroja so zapustenou hlavou, spravidla pre skrutku M3. Niekedy výrobcovia uvádzajú silu magnetickej spojky. Mal by byť v rozmedzí 2 kg až 2,4 kg

Elektronika:

1 x Arduino UNO; Palubný počítač. Najpopulárnejšia prototypová platforma

1 x modul octoliner; Oči a svetlomety vášho závodného robota. Octoliner je senzor chladnej linky pozostávajúci z 8 oddelených infračervených senzorov ovládaných cez rozhranie I2C

1 x štít motora; Vyhovuje vám takmer akýkoľvek modul. Použil som tento analógový na základe čipu L298p

1 x 2-článková 7,4 V batéria LiPo; Môže poskytnúť veľký prúd, ktorý motory potrebujú na prekonanie príťažlivosti magnetov. 2-článková batéria má napätie v rozmedzí 7,4V až 8,4V. Stačí na 6V motory a vstavaný regulátor napätia na doske Arduino. Je možné zvoliť akúkoľvek kapacitu. Batéria je kapacitná, čím dlhšie robot jazdí, ale uvedomte si, že príliš priestranná batéria môže byť ťažká. Optimálna je kapacita v rozmedzí 800mAh až 1300mAh

Zmiešaný:

4 x drôt samec-samica;

4 x medzikus M3 alebo dištančný nástavec samec-samica s dĺžkou 10 mm;

3 x medzikus M3 alebo dištančný nástavec samec-samica s dĺžkou 25 mm alebo viac;

4 x zápustná skrutka s plochou hlavou M3x8;

1 x nylonová skrutka M3;

1 x nylonová šesťhranná matica M3;

Akékoľvek skrutky M3 a šesťhranné matice

Pre triedu:

Magnetická tabuľa visiaca na stene;

Hrubé čierne magnetické značkovače na tabule;

Špeciálna nabíjačka LiPo batérií alebo viacnásobné nabíjačky, ak chcete vyrobiť veľa robotov a nabíjať ich oddelene

Krok 2: Ako zostaviť? Zostavte podvozok

Najprv musíte zo súpravy zostaviť motory miniQ platformy podvozku, ktoré nahradia výkonnejšie motory s prevodovým pomerom 1: 150. Nezabudnite spájkovať vodiče s kontaktmi motorov!

Krok 3: Ako zostaviť? Nainštalujte magnety

Nainštalujte magnety na platformu miniQ. Použite podložky M3x10, ploché zápustné skrutky M3x8 alebo M3x6 a matice M3. Potrebné inštalačné otvory sú znázornené na obrázku.

To je dôležité!

Dĺžka podpier by mala byť presne 10 mm. Po inštalácii magnetov vyskúšajte plošinu na tabuli. Všetky štyri magnety by mali susediť s magnetickou doskou a gumové pneumatiky na kolesách platformy miniQ by mali byť predpäté a mali by poskytovať určité trenie o povrch dosky.

Ručne presuňte robota po doske. Počas jazdy by magnety nemali vypadnúť z dosky. Ak sa nejaký magnet odlepí, znamená to, že gumové pneumatiky na kolesách sú maximálne zaťažené. V takom prípade zvýšte vzdialenosť 10 mm všetkých odstupov o 1 alebo 2 mm pridaním dvojice podložiek M3 a skúste to znova.

Krok 4: Ako zostaviť? Pridajte elektroniku

Namontujte dosku Arduino UNO na plošinu pomocou podložiek M3x25, skrutiek M3 a matíc M3. Nepoužívajte krátke odstupy, pod doskou Arduino ponechajte miesto na vodiče a batériu.

Nainštalujte štít motora na dosku Arduino UNO.

Nainštalujte modul Octoliner. Zatlačte ho na plošinu pomocou nylonovej skrutky M3 a matice.

To je dôležité!

Na montáž oktolinera nepoužívajte kovové upevňovacie prvky. Niektoré montážne otvory na oddeľovacej doske sú spájkované a použité ako IO kolíky. Aby ste predišli skratom, použite plastový upevňovací prvok, napríklad nylon.

Krok 5: Ako zostaviť? Elektrické vedenie

Pripojte všetky elektronické súčiastky podľa obrázku. Modul Octoliner je k Arduino UNO pripojený 4 vodičmi (GND, 5V, SDA, SCL). Pripojte motory k krytu motora. Batéria LiPo je prepojená s kontaktnými podložkami externého zdroja napájania na kryte motora a tiež s kolíkom VIN na doske Arduino. Namiesto kolíka VIN môžete použiť napájaciu zástrčku 5,5 mm x 2,1 mm na doske.

To je dôležité!

Pri použití krytu motora nie sú potrebné žiadne káble. Dva kanály motora sú ovládané 4 kolíkmi. 2 kolíky PWM sú zodpovedné za rýchlosť otáčania, zatiaľ čo 2 kolíky DIR za smer otáčania. Obvykle sú už prepojené s konkrétnymi pinmi dosky Arduino a ich indexové čísla sa môžu líšiť v závislosti od výrobcu štítu. Napríklad pre môj štít motora sú čísla D4 D5 (DIR a PWM pre prvý kanál) a D7 D6 (DIR a PWM pre druhý kanál). Pre pôvodný štít motora Arduino zodpovedajú čísla pinov D12 D3 (DIR a PWM pre prvý kanál) a D13 D11 (DIR a PWM pre druhý kanál).

To je dôležité!

Hobby LiPo batérie nemajú dosku na ochranu proti prepólovaniu! Náhodné skratovanie kladných a záporných kontaktov bude mať za následok trvalé zlyhanie batérie alebo požiar.

Krok 6: Ako programovať? XOD

Vytvorenie programu pre takého závodného robota je ešte jednoduchšie ako jeho zostavenie.

Vo všetkých svojich projektoch používam vizuálne programovacie prostredie XOD, ktoré mi umožňuje vytvárať programy Arduino graficky bez písania kódu. Toto prostredie je ideálne pre rýchle prototypovanie zariadení alebo učenie sa programovacích algoritmov. Viac informácií nájdete na webovej stránke dokumentácie XOD.

Na naprogramovanie tohto robota musíte do pracovného priestoru XOD pridať iba jednu knižnicu amperka/oktolarin. Je to nevyhnutné pre prácu s osemkanálovým snímačom linky.

Krok 7: Ako programovať? Nášivka

Program je založený na princípe činnosti regulátora PID. Ak chcete vedieť, čo je to regulátor PID a ako funguje, môžete si prečítať ďalší článok na túto tému.

Pozrite sa na opravu s programom robota. Pozrime sa, aké uzly sú na ňom prítomné a ako to všetko funguje.

oktolínová linka

Je to uzol rýchleho spustenia z knižnice XOD amperka/octoliner, ktorý predstavuje modul Octoliner sledujúci linku. Na výstupe je „hodnota sledovania linky“, ktorá je v rozsahu -1 až 1. Hodnota 0 ukazuje, že čiara je v stredovej polohe vzhľadom na infračervené senzory na doske Octoliner (medzi CH3 a CH4). Hodnota -1 zodpovedá polohe úplne vľavo (CH0), zatiaľ čo hodnota 1 úplne vpravo (CH1). Pri zavádzacom uzle inicializuje senzory optočlenu a nastaví ich predvolené parametre jasu a citlivosti. Vstupmi pre tento uzol sú I2C adresa zariadenia (ADDR pre dosku Octoliner je 0x1A) a rýchlosť aktualizácie hodnoty sledovania riadkov (UPD), nastavil som ju nepretržite.

Hodnoty sledovania riadkov sú privádzané priamo do uzla radiča pid.

regulátor pid

Tento uzol implementuje prácu regulátora PID v XOD. Cieľová hodnota (TARG) pre ňu je 0. Je to stav, keď je čiara presne v strede pod robotom. Ak je hodnota sledovania riadka 0, regulátor PID sa resetuje pomocou kolíka RST. Ak je hodnota sledovania riadka odlišná od 0, regulátor PID ho prevedie pomocou koeficientov Kp, Ki, Kd na hodnoty otáčok motora. Hodnoty koeficientov boli vybrané experimentálne a rovnajú sa 1, 0,2 a 0,5. Rýchlosť aktualizácie (UPD) regulátora PID je nastavená na nepretržitú.

Spracovaná hodnota PID regulátora sa odčíta od 1 a pripočíta k 1. Vykoná sa desynchronizácia motorov, aby sa pri strate vedenia otáčali v opačných smeroch. Hodnota 1 v týchto uzloch predstavuje maximálnu rýchlosť motorov. Rýchlosť môžete znížiť zadaním nižšej hodnoty.

h-most-dc-motor

Niekoľko týchto uzlov je zodpovedných za ovládanie ľavého a pravého motora robota. Tu nastavte hodnoty pinov PWM a DIR, prostredníctvom ktorých funguje váš štít motora.

Vykonajte opravu a vyskúšajte si svojho závodného robota. Ak budete presne dodržiavať montážne pokyny, nebudete musieť meniť opravu ani nastavovať PID regulátor. Uvedené nastavenia sú celkom optimálne.

Hotový program nájdete v knižnici gabbapeople/whiteboard-races

Krok 8: Ukážka a tipy