Vonalkövető robot a vezérlőalgoritmusok tanításához: 3 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ezt a vonalkövető robotot néhány éve terveztem, amikor robotika tanár voltam. Ennek a projektnek az volt a célja, hogy megtanítsam tanítványaimnak, hogyan kell kódolni egy sorkövető robotot egy versenyhez, és összehasonlíthatom az If/Else és a PID vezérlést. És nem utolsósorban, hogyan befolyásolja a robot mechanikája és hossza ezeket a vezérlőalgoritmusokat. A cél az volt, hogy gyorsabb és megbízhatóbb legyen.

Úgy terveztem, hogy az Arduino IDE -vel programozható legyen, de lehetőség van az Ön által kedvelt fejlesztői IDE használatára is. Erőteljes PIC32 -el rendelkezik, USB bootloaderrel, így nincs szüksége programozóra. Ezenkívül ON/OFF kapcsolóval, reset és start/program gombbal rendelkezik. A LED -ek a motor PWM jeléhez vannak csatlakoztatva, így könnyedén láthatja az alkalmazott teljesítményt.

A robot teljesen moduláris a kísérletezéshez, és könnyen javítható, ha balesetet szenvedne vele. Így ez a robot tökéletes eszköz a programozás nagyon szórakoztató tanulásához. Tanítványaim már régóta használták, és minden alkalommal tanultak valami újat, még a PID szabályozást is. Arról nem is beszélve, hogy az érzékelősáv egy algoritmust használva egész számot ad vissza, negatív érték a robot bal oldalán, pozitív a jobb oldalon és a nulla a vonal közepén.

Kellékek

2x 6V -os mikro fém hajtóműves motorok meghosszabbított tartókonzolokkal (bármilyen áttétel megfelelő, az enyém 10: 1)

1x vonalérzékelő kártya

1x Fő vezérlőegység

1x 20 lapos huzalon keresztül, 1 mm -es távolság. Az enyém 20 cm hosszú.

1x akril linker (3 mm átlátszó akrilba vágva)

1x 1/8 görgő (az enyém fém)

2x gumi kerék, 3 cm átmérőjű.

1x Lipo akkumulátor. A robotot akár 10 V feszültségre is táplálhatja, de ne feledje, hogy a motorok 6 V feszültségűek.

Néhány M2 csavar és anya, hogy mindent össze lehessen kötni.

Ha saját maga szeretné elkészíteni a tervfájlokat, a rajzokat és mindent az elkészítéséhez csatolunk a következő lépéshez.

1. lépés: A hardver

Amint a képeken látható, az összes alkatrész SMD, ez a tökéletes lehetőség a forrasztási készségek gyakorlására. Ezt a robotot 3 tanítványom forrasztotta, így gond nélkül megteheti. Minden tervfájl csatolva van, a fájlokat az EAGLE segítségével láthatja. A Gerber -t is tartalmazza, ha a kedvenc PCB -gyártójához szeretné beszerezni a táblákat.

A két táblát egy akrildarab köti össze, a lézervágott mintát is tartalmazza. M2 csavarokat és anyákat használtam a helyükön tartásához. A golyós görgő is itt van elhelyezve. És ha összetöri a robotot, az akril eltörik, és megvédi a táblákat a sérülésektől, ideális teszteléshez! A lapos vezetéket a CPU és az érzékelőlap közötti kapcsolat létrehozására használják. A motorok könnyen csatlakoztathatók vezetékekkel a CPU kártyához.

Megjegyzés: a PIC egyedi firmware -t használ, a DP32 eredeti firmware módosított változata. A firmware -t itt szerezheti be. Az ICSP kapcsolat a CPU kártya alján található.

2. lépés: A szoftver

Javaslom az Arduino IDE használatát a robot programozásához. Amint azt korábban elmondtam, ez a vonalkövető a PIC32MX250 -en alapul, és kompatibilis a chipKIT DP32 -vel. Csak telepítenie kell a chipKIT csomagot az Arduino IDE csomagkezelőjére, és készen áll az indulásra. Ezenkívül programozhatja az MPLAB -on vagy a kívánt IDE -n, de az alapokat az Arduino segítségével tanulhatja meg.

A többi olyan, mint bármely más Arduino kártya programozása. Csatlakoztassa a robotot a számítógéphez egy mikro USB kábellel, és nyomja meg a program gombot azonnal a reset gomb megnyomása után. Ezután küldje el a vázlatot az IDE feltöltési gombjával.

3 vázlatot mellékeltem ehhez az oktatóanyaghoz. Az első teszteli az érzékelő tömböt, a második egy If/Else vonalkövető, az utolsó pedig egy PID vonalkövető. Már minden működik, azonban módosítania kell néhány értéket, ha megváltoztatja a kialakítást. És bátran csináld a sajátodat is! Vannak jobb módszerek a sorkövető algoritmus végrehajtására, a kísérlet a siker kulcsa.

3. lépés: Kísérletezés

Ez valóban a legfontosabb rész, érdemes kipróbálni az összes lehetőséget, és megtalálni az Önnek megfelelőt.

Bátran kísérletezzen különböző átmérőjű kerekekkel és anyagokkal. Módosítsa a robot hosszát, módosítva az akril kötést. Használjon másik akkumulátort, akár más feszültséggel is. Lehet kisebb vagy nagyobb is. Talán egy másik áttétel a motorokhoz.

Módosítsa a szoftvert, hogy kevesebb érzékelőt használjon, vagy próbálkozzon más algoritmusokkal, és meglepődhet, hogy mennyire változhat a teljesítmény. Vagy miért ne, ha tapasztalt felhasználó, tegye meg az MPLAB segítségével.

Határ a csillagos ég!

További tippként… A PID erősítések hangolása lenyűgöző utazás, amelyben megtanulhatja a robotra gyakorolt hatásokat, ha követi a vonalat, különböző Kp, Kd és Ki értékekkel. Garantált óra és óra tanulás !!! A gyerekek nem veszik észre, hogy valójában matematikát használnak az összes szükséges feladat elvégzéséhez.

Remélem, élvezni fogja ezt az oktathatót, ha szüksége van valamire, kérdezze meg a megjegyzésekben. Köszönöm, hogy elolvasta:)