Line Follower Robot pre algoritmy riadenia výučby: 3 kroky

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

Tento robot sledovania línií som navrhol pred niekoľkými rokmi, keď som bol učiteľom robotiky. Cieľom tohto projektu bolo naučiť svojich študentov, ako kódovať robot nasledujúceho riadka do súťaže, a tiež porovnávať ovládanie If/Else a PID. A v neposlednom rade, ako mechanika a dĺžka robota ovplyvňujú tieto riadiace algoritmy. Cieľom bolo, aby bol rýchlejší a spoľahlivejší.

Vytvoril som ho tak, aby bol naprogramovaný pomocou Arduino IDE, ale je možné použiť aj vývojové IDE, ktoré uprednostňujete. Má výkonný PIC32 s USB bootloaderom, takže nepotrebujete programátor. Má tiež vypínač ON/OFF, reset a tlačidlo štart/program. LED diódy sú pripojené k signálu PWM motorov, takže môžete ľahko vidieť výkon, ktorý aplikujete.

Robot je úplne modulárny na experimentovanie a ľahko sa opravuje v prípade, že s ním máte nehodu. Vďaka tomu je tento robot perfektným nástrojom na učenie sa programovania veľmi zábavným spôsobom. Moji študenti to používali dlho a zakaždým sa naučili niečo nové, dokonca aj ovládanie PID. Nehovoriac o tom, že senzorová lišta používa algoritmus na vrátenie celého čísla, zápornej hodnoty, v ktorej je robot vľavo, kladný vpravo a cero je v strede čiary.

Zásoby

2x 6V mikro kovový prevodový motor s predĺženými podpornými konzolami (akýkoľvek prevodový pomer je v poriadku, môj je 10: 1)

1x doska linkového snímača

1x Hlavná riadiaca jednotka

1x 20 pomocou plochého drôtu, rozstup 1 mm. Moja je 20 cm dlhá.

1x Akrylový linker (vyrezaný 3 mm čírym akrylom)

1 x 1/8 kolieska (moja je kovová)

2x gumové koliesko, priemer 3 cm.

1x Lipo batéria. Robota môžete napájať až 10 V, ale majte na pamäti, že motory sú dimenzované na 6 V.

Niektoré skrutky a matice M2 na pripevnenie všetkého dohromady.

Ak si chcete vytvoriť vlastné, návrhové súbory, schémy a všetko, čo je potrebné na ich zostavenie, sú priložené v nasledujúcom kroku.

Krok 1: Hardvér

Ako vidíte na obrázkoch, všetky komponenty sú SMD, je to ideálna príležitosť na precvičenie vašich spájkovacích schopností. Tento robot spájkovali 3 moji študenti, takže to môžete bez problémov zvládnuť. Všetky súbory s návrhmi sú priložené, súbory môžete vidieť pomocou programu EAGLE. Gerbers sú tiež zahrnuté, ak chcete dosky svojmu obľúbenému výrobcovi plošných spojov.

Obe dosky sú spojené akrylovým kusom a súčasťou je aj vzor rezaný laserom. Na uchytenie na svojom mieste som použil skrutky a matice M2. Tu je tiež umiestnené koliesko na lopty. A ak robot havarujete, akrylát sa rozbije a ochráni dosky pred poškodením, ideálne na testovanie! Plochý vodič sa používa na pripojenie medzi CPU a doskou snímača. Motory sú ľahko prepojiteľné vodičmi s doskou CPU.

Poznámka: PIC používa vlastný firmvér, je upravenou verziou pôvodného firmvéru DP32. Firmvér môžete získať tu. Pripojenie ICSP je súčasťou spodnej časti dosky CPU.

Krok 2: Softvér

Na programovanie robota odporúčam použiť Arduino IDE. Ako som vám povedal predtým, tento sledovač riadkov je založený na PIC32MX250 a je kompatibilný s chipKIT DP32. Stačí nainštalovať balík chipKIT do správcu balíkov v Arduino IDE a ste pripravení ísť. Môžete ho tiež naprogramovať na MPLAB alebo IDE, ktoré si prajete, ale základ sa môžete naučiť na Arduine.

Ostatné je ako programovanie akejkoľvek inej dosky Arduino. Pripojte robota k počítaču káblom micro USB a ihneď po stlačení tlačidla reset stlačte tlačidlo programu. Potom pošlite náčrt pomocou tlačidla nahrať v IDE.

Do tohto tutoriálu som zahrnul 3 skice. Prvý testuje pole senzorov, druhý je sledovač riadkov If/Else a posledný je sledovač riadkov PID. Všetko už funguje, ale ak zmeníte dizajn, budete musieť upraviť niektoré hodnoty. A tiež si pokojne urobte to svoje! Existujú lepšie spôsoby, ako vykonať algoritmus sledovania riadkov, experimentovanie je kľúčom úspechu.

Krok 3: Experimentovanie

Toto je skutočne najdôležitejšia časť, mali by ste vyskúšať všetky možnosti a nájsť tú, ktorá vám vyhovuje.

Nebojte sa experimentovať s kolieskami a materiálmi rôzneho priemeru. Zmeňte dĺžku robota úpravou akrylového spoja. Použite inú batériu, aj keď s iným napätím. Môže byť aj menší alebo väčší. Možno iný prevodový pomer pre motory.

Upravte softvér tak, aby používal menej senzorov, alebo vyskúšajte iný algoritmus. Budete prekvapení, ako sa výkon môže zmeniť. Alebo prečo nie, ak ste pokročilý používateľ, urobte to pomocou MPLAB.

Obloha je limit!

Ako ďalší tip … Ladenie ziskov PID je fascinujúca cesta, na ktorej sa môžete naučiť účinky na robota pri sledovaní čiary s rôznymi hodnotami Kp, Kd a Ki. Hodiny a hodiny učenia zaručené !!! Deti si nevšimnú, že skutočne používajú matematiku na vykonávanie všetkých požadovaných úloh.

Dúfam, že sa vám tento návod bude páčiť, ak niečo potrebujete, opýtajte sa ma v komentároch. Ďakujem za prečítanie:)