Linjan seuraajarobotti ohjausalgoritmien opettamiseen: 3 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Suunnittelin tämän linjan seuraajarobotin muutama vuosi sitten, kun olin robotiikan opettaja. Tämän projektin tavoitteena oli opettaa oppilailleni kuinka koodata linjaseuraava robotti kilpailua varten ja verrata If/Else- ja PID -säätöjä. Eikä vähäisimpänä, kuinka mekaniikka ja robotin pituus vaikuttavat tähän ohjausalgoritmiin. Tavoitteena oli tehdä siitä nopeampi ja luotettavampi.

Tein sen ohjelmoitavaksi Arduino IDE: llä, mutta on myös mahdollista käyttää haluamaasi kehitys IDE: tä. Siinä on tehokas PIC32 ja USB -käynnistyslatain, joten et tarvitse ohjelmoijaa. Siinä on myös ON/OFF -kytkin, nollaus ja käynnistys-/ohjelmointipainike. LEDit on kytketty moottorin PWM -signaaliin, joten näet helposti käyttämäsi tehon.

Robotti on täysin modulaarinen kokeilua varten ja helppo korjata, jos joudut onnettomuuteen sen kanssa. Tämä tekee tästä robotista täydellisen työkalun ohjelmoinnin oppimiseen erittäin hauskalla tavalla. Oppilaani olivat käyttäneet sitä pitkään ja oppivat joka kerta jotain uutta, jopa PID -säädön. Puhumattakaan siitä, että anturipalkki käyttää algoritmia palauttaakseen kokonaisluvun, negatiivinen arvo robotti on vasemmalla, positiivinen oikealla ja nolla on rivin keskellä.

Tarvikkeet

2x 6 V: n mikrometallivaihdemoottorit, joissa on laajennetut tukikiinnikkeet (mikä tahansa välityssuhde on ok, minun on 10: 1)

1x linja -anturikortti

1x Pääohjausyksikkö

1x 20 litteällä langalla, 1 mm: n välein. Omani on 20 cm pitkä.

1x akryylilinkkeri (leikattu 3 mm kirkkaaseen akryyliin)

1x 1/8 pyöröpallo (minun on metallia)

2x kumipyörä, halkaisija 3 cm.

1x Lipo -akku. Voit käyttää robottia jopa 10 voltin jännitteellä, mutta muista, että moottorit on mitoitettu 6 voltille.

Jotkut M2 -ruuvit ja mutterit kaiken kiinnittämiseksi.

Jos haluat tehdä itse suunnittelutiedostot, kaaviot ja kaikki sen rakentamiseen liittyvät seuraavaan vaiheeseen.

Vaihe 1: Laitteisto

Kuten kuvista näkyy, kaikki komponentit ovat SMD: tä, tämä on täydellinen tilaisuus harjoittaa juotostaitojasi. Tämän robotin juottivat kolme opiskelijaani, joten voit tehdä sen ilman ongelmia. Kaikki suunnittelutiedostot on liitetty, näet tiedostot EAGLE: lla. Gerberit sisältyvät myös, jos haluat levyt suosikki PCB -valmistajallesi.

Molemmat levyt on yhdistetty toisiinsa akryylikappaleella, mukana on myös laserleikattu kuvio. Käytin M2 -ruuveja ja muttereita pitämään sen paikallaan. Pallopyörä on myös sijoitettu tänne. Ja jos törmäät robottiin, akryyli rikkoutuu ja suojaa levyt vaurioilta, ihanteellinen testaukseen! Litteää johtoa käytetään suorittimen ja anturikortin välisen yhteyden muodostamiseen. Moottorit on helppo liittää johtoilla CPU -korttiin.

Huomautus: PIC käyttää mukautettua laiteohjelmistoa, joka on muokattu versio alkuperäisestä DP32 -laiteohjelmistosta. Voit ladata laiteohjelmiston täältä. Suoritinlevyn pohjassa on ICSP -liitäntä.

Vaihe 2: Ohjelmisto

Suosittelen robotin ohjelmointiin Arduino IDE: tä. Kuten jo kerroin, tämä linjan seuraaja perustuu PIC32MX250: een ja tekee siitä yhteensopivan chipKIT DP32: n kanssa. Sinun tarvitsee vain asentaa chipKIT -paketti Arduino IDE: n paketinhallintaan ja olet valmis lähtemään. Voit myös ohjelmoida sen MPLAB: lle tai haluamallesi IDE: lle, mutta voit oppia perusteet Arduinolla.

Loput ovat kuin minkä tahansa muun Arduino -kortin ohjelmointia. Liitä robotti tietokoneeseen mikro -USB -kaapelilla ja paina ohjelmapainiketta heti nollauspainikkeen painamisen jälkeen. Lähetä sitten luonnos latauspainikkeella IDE: ssä.

Olen sisällyttänyt 3 luonnosta tähän opetusohjelmaan. Ensimmäinen testaa anturiryhmää, toinen on If/Else -linjan seuraaja ja viimeinen on PID -linjan seuraaja. Kaikki toimii jo, mutta joudut säätämään joitain arvoja, jos muutat muotoilua. Ja voit myös tehdä omasi! On olemassa parempia tapoja tehdä rivinseuraajan algoritmi, kokeilu on menestyksen avain.

Vaihe 3: Kokeileminen

Tämä on todella tärkein osa, sinun pitäisi kokeilla kaikkia mahdollisuuksia ja löytää se, joka toimii sinulle.

Voit vapaasti kokeilla eri halkaisijalla olevia renkaita ja materiaaleja. Muuta robotin pituutta muuttamalla akryyliliitosta. Käytä toista akkua, vaikka jännite olisi erilainen. Se voi olla myös pienempi tai isompi. Ehkä moottorilla on toinen välityssuhde.

Muokkaa ohjelmistoa käyttämään vähemmän antureita tai jopa kokeile muita algoritmeja, voit yllättyä siitä, kuinka paljon suorituskyky voi muuttua. Tai miksi ei, jos olet kokenut käyttäjä, tee se MPLAB: n avulla.

Taivas on rajana!

Lisävinkki… PID -vahvistusten virittäminen on kiehtova matka, jossa voit oppia vaikutukset robottiin seuraamalla linjaa eri arvoilla Kp, Kd ja Ki. Tuntien ja tuntien oppiminen taattu !!! Lapset eivät huomaa, että he todella käyttävät matematiikkaa kaikkien vaadittujen tehtävien suorittamiseen.

Toivottavasti pidät tästä opettavaisesta, jos tarvitset jotain, kysy minulta kommenteissa. Kiitos lukemisesta:)