Robot za sledenje linij za poučevanje kontrolnih algoritmov: 3 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ta robot za zasledovanje linij sem zasnoval pred nekaj leti, ko sem bil učitelj robotike. Cilj tega projekta je bil naučiti svoje študente, kako kodirati vrstico, ki sledi robotu, za tekmovanje in primerjati med upravljanjem If/Else in PID. In nenazadnje, kako mehanika in dolžina robota vplivata na te krmilne algoritme. Cilj je bil, da bi bil hiter in zanesljiv.

Ustvaril sem ga za programiranje z Arduino IDE, lahko pa uporabite tudi razvojni IDE, ki vam je ljubši. Ima zmogljiv PIC32 z zaganjalnikom USB, zato ne potrebujete programerja. Ima tudi stikalo za vklop/izklop, ponastavitev in gumb za zagon/program. LED diode so povezane s signalom PWM motorja, tako da lahko preprosto vidite moč, ki jo uporabljate.

Robot je popolnoma modularni za eksperimentiranje in enostaven za popravilo v primeru nesreče z njim. Zaradi tega je ta robot odlično orodje za učenje programiranja na zelo zabaven način. Moji učenci so ga uporabljali dolgo časa in se vsakič naučili kaj novega, tudi PID nadzor. Da ne omenjam, da senzorska vrstica uporablja algoritem za vrnitev celega števila, negativna vrednost je robot na levi, pozitivna na desni in cero na sredini črte.

Zaloge

2x 6V mikro kovinski motorni gonilniki z razširjenimi nosilci (vsako prestavno razmerje je v redu, moje so 10: 1)

1x linijska senzorska plošča

1x glavna krmilna enota

1x 20 prek ravne žice, razmik 1 mm. Moj je dolg 20 cm.

1x akrilna vezava (razrezana na 3 mm prozoren akril)

1x 1/8 kolesca (moja je kovinska)

2x gumijasto kolo, premer 3 cm.

1x Lipo baterija. Robota lahko napajate do 10V, vendar ne pozabite, da so motorji ocenjeni na 6V.

Nekateri vijaki in matice M2 za pritrditev vsega skupaj.

Če želite oblikovalske datoteke, sheme in vse za njihovo izdelavo izdelati sami, so priloženi naslednjemu koraku.

1. korak: Strojna oprema

Kot lahko vidite na slikah, so vse komponente SMD, to je odlična priložnost, da vadite svoje sposobnosti spajkanja. Ta robot so spajkali 3 moji učenci, tako da lahko to storite brez težav. Vse oblikovalske datoteke so priložene, datoteke si lahko ogledate z EAGLE. Gerbers so vključeni tudi, če želite plošče do svojega najljubšega proizvajalca tiskanih vezij.

Dve plošči sta združeni z akrilnim kosom, vključen je tudi vzorec laserskega rezanja. Za pritrditev sem uporabil vijake in matice M2. Tu je nameščen tudi žogica za žogico. In če zrušite robota, se bo akril zlomil in zaščitil plošče pred poškodbami, kar je idealno za testiranje! Ploska žica se uporablja za povezavo med CPE -jem in senzorsko ploščo. Motorji so enostavno povezani z žicami na ploščo CPE.

Opomba: PIC uporablja vdelano programsko opremo po meri in je spremenjena različica prvotne vdelane programske opreme DP32. Vdelano programsko opremo lahko dobite tukaj. Priključek ICSP je na dnu procesorske plošče.

2. korak: programska oprema

Priporočam, da za programiranje robota uporabite Arduino IDE. Kot sem vam že rekel, sledilnik te vrstice temelji na PIC32MX250 in je združljiv z chipKIT DP32. Paket chipKIT morate namestiti samo na upravitelja paketov v Arduino IDE in pripravljeni ste. Prav tako ga lahko programirate v MPLAB ali IDE, ki ga želite, vendar se lahko naučite osnove na Arduinu.

Ostalo je kot programiranje katere koli druge plošče Arduino. Robota priključite na računalnik s kablom mikro USB in takoj po pritisku na reset pritisnite programsko tipko. Nato pošljite skico z gumbom za nalaganje v IDE.

V to vadnico sem vključil 3 skice. Prvi preizkusi niz senzorjev, drugi je sledilnik vrstice If/Else, zadnji pa sledilnik vrstice PID. Vse že deluje, vendar boste morali spremeniti nekatere vrednosti, če spremenite zasnovo. In tudi vas prosimo, da naredite svoje! Obstajajo boljši načini za algoritem sledilca linij, eksperimentiranje je ključ do uspeha.

3. korak: Eksperimentirajte

To je res najpomembnejši del, poskusiti morate vse možnosti in poiskati tistega, ki vam ustreza.

Prosto eksperimentirajte s kolesi in materiali različnih premerov. Spremenite dolžino robota, ki spreminja akrilni spoj. Uporabite drugo baterijo, tudi z drugačno napetostjo. Lahko je tudi manjši ali večji. Mogoče drugo prestavno razmerje za motorje.

Če programsko opremo spremenite tako, da bo uporabljala manj senzorjev, ali celo poskusite z drugimi algoritmi, boste lahko presenečeni, koliko se lahko zmogljivost spremeni. Ali zakaj ne, če ste napreden uporabnik, to storite z MPLAB.

Nebo je meja!

Kot dodaten namig… Uglaševanje dobičkov PID je fascinantno potovanje, na katerem se lahko naučite učinkov na robota, ko sledite vrstici z različnimi vrednostmi Kp, Kd in Ki. Ure in ure učenja zagotovljene !!! Otroci ne bodo opazili, da dejansko uporabljajo matematiko za opravljanje vseh potrebnih nalog.

Upam, da vam bo ta pouk všeč, če kaj potrebujete, me vprašajte v komentarjih. Hvala za branje:)