Arduino līnijas sekotāju Wallrides klases tāfele: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Sekot līnijai uz zemes ir pārāk garlaicīgi!

Mēs esam mēģinājuši līniju sekotājiem paskatīties citā leņķī un nogādāt viņus citā plaknē - pie skolas tāfeles.

Paskaties, kas no tā sanāca!

1. darbība. Kas jums nepieciešams?

Vienam sacīkšu robotam:

Mehānika:

1 x 2WD miniQ robota šasija; Tā ir daudzfunkcionāla platforma vienkāršu divriteņu robotu izveidei

2 x 6V mikro pārnesumu motors ar samazinājuma koeficientu 1: 150; MiniQ robota platformā iekļautajiem reduktoriem ir pārnesumu attiecība 1:50 un tie ir pārāk ātri. Tie jāaizstāj ar spēcīgākiem motoriem, piemēram, ar 1: 150 vai lielāku pārnesumu attiecību. Jo augstāka pārnesumu attiecība, jo lēnāk robots brauc uz tāfeles, bet mazāka iespēja riteņiem slīdēt

4 x neodīma magnēts; Jums nepieciešami mazi 3 mm biezuma magnēti ar 12 mm diametru (tiem, kuriem ir apaļa forma) vai ar 12 mm malu (tiem, kuriem ir kvadrātveida forma). Turklāt magnētiem vajadzētu būt caurumam mašīnas skrūvei ar ieliektu galvu, parasti M3 skrūvei. Dažreiz ražotāji norāda magnēta sakabes stiprību. Tam vajadzētu būt robežās no 2 kg līdz 2,4 kg

Elektronika:

1 x Arduino UNO; Borta dators. Populārākā prototipēšanas platforma

1 x Octoliner modulis; Jūsu sacīkšu robota acis un lukturi. Octoliner ir atdzist līnijas sensors, kas sastāv no 8 atsevišķiem infrasarkanajiem sensoriem, kurus kontrolē, izmantojot I2C saskarni

1 x motora vairogs; Gandrīz jebkurš modulis jums ir piemērots. Es izmantoju šo analogo, pamatojoties uz L298p mikroshēmu

1 x 2 šūnu 7.4V LiPo akumulators; Tas var radīt lielu strāvu, kas nepieciešama motoriem, lai pārvarētu magnētu pievilcību. 2 šūnu akumulatora spriegums ir robežās no 7,4 V līdz 8,4 V. Tas ir pietiekami 6V motoriem un iebūvētajam sprieguma regulatoram Arduino panelī. Var izvēlēties jebkuru jaudu. Jo ietilpīgāks ir akumulators, jo ilgāk robots brauc, taču ņemiet vērā, ka pārāk ietilpīgs akumulators var būt smags. Jauda diapazonā no 800 mAh līdz 1300 mAh ir optimāla

Dažādi:

4 x vīriešu-sieviešu vadi;

4 x M3 starplikas vai vīriešu-sieviešu atstatums ar 10 mm garumu;

3 x M3 starplikas vai vīriešu un sieviešu atstatums ar 25 mm vai lielāku garumu;

4 x M3x8 iegremdēta plakana galvas skrūve;

1 x M3 neilona skrūve;

1 x M3 neilona sešstūra uzgrieznis;

Jebkuras M3 skrūves un sešstūra uzgriežņi

Klasē:

Pie sienas karājas magnētiskā tāfele;

Biezi melni magnētiskie tāfeles marķieri;

Īpašs LiPo akumulatora lādētājs vai vairāki lādētāji, ja vēlaties izgatavot daudzus robotus un uzlādēt tos atsevišķi

2. solis: kā salikt? Salieciet šasiju

Sākumā jums jāsamontē miniQ šasijas platforma, iepriekš nomainot komplektā esošos motorus ar jaudīgākiem ar pārnesumu attiecību 1: 150. Neaizmirstiet pielodēt vadus pie motora kontaktiem!

3. solis: kā salikt? Instalējiet magnētus

Uzstādiet magnētus uz miniQ platformas. Izmantojiet M3x10 nobīdes, M3x8 vai M3x6 plakanas ieliektas skrūves un M3 uzgriežņus. Nepieciešamie uzstādīšanas caurumi ir parādīti attēlā.

Tas ir svarīgi!

Atbalsta garumam jābūt tieši 10 mm. Pēc magnētu uzstādīšanas pārbaudiet platformu uz tāfeles. Visiem četriem magnētiem jābūt blakus magnētiskajai plāksnei, un gumijas riepām uz miniQ platformas riteņiem jābūt iepriekš ielādētām un jānodrošina neliela berze ar dēļa virsmu.

Manuāli pārvietojiet robotu pa bortu. Brauciena laikā magnētiem nevajadzētu nokrist no dēļa. Ja kāds magnēts atdalās, tas nozīmē, ka gumijas riepas uz riteņiem tiek noslogotas maksimāli. Šādā gadījumā palieliniet 10 mm attālumu par 1 vai 2 mm, pievienojot pāris M3 paplāksnes un mēģiniet vēlreiz.

4. solis: kā salikt? Pievienot elektroniku

Uzstādiet Arduino UNO plāksni uz platformas, izmantojot M3x25 atdalītājus, M3 skrūves un M3 uzgriežņus. Nelietojiet īsus pārtraukumus, atstājiet nedaudz vietas zem Arduino plates vadiem un akumulatoram.

Uzstādiet motora vairogu Arduino UNO padomē.

Instalējiet Octoliner moduli. Nospiediet to pret platformu, izmantojot neilona M3 skrūvi un uzgriezni.

Tas ir svarīgi!

Octoliner montāžai neizmantojiet metāla stiprinājumus. Daži montāžas caurumi uz sadalīšanas paneļa ir pielodēti un tiek izmantoti kā IO tapas. Lai novērstu īssavienojumus, izmantojiet plastmasas stiprinājumu, piemēram, neilonu.

5. solis: kā salikt? Elektroinstalācija

Savienojiet visus elektroniskos komponentus, kā parādīts diagrammā. Octoliner modulis ir savienots ar 4 vadiem (GND, 5V, SDA, SCL) ar Arduino UNO. Pievienojiet motorus motora vairogam. LiPo akumulators ir savienots ar motora vairoga ārējā barošanas avota kontaktu spilventiņiem, kā arī ar VIN tapu Arduino panelī. Tā vietā, lai izmantotu VIN tapu, varat izmantot 5,5 mm x 2,1 mm kontaktdakšu uz tāfeles.

Tas ir svarīgi!

Izmantojot motora vairogu, nav nepieciešami vadi. Divus motora kanālus kontrolē 4 tapas. 2 PWM tapas ir atbildīgas par rotācijas ātrumu, bet 2 DIR tapas par rotācijas virzienu. Parasti tie jau ir saistīti ar īpašām Arduino Board tapām, un to indeksa numuri var atšķirties atkarībā no vairoga ražotāja. Piemēram, manam motora vairogam skaitļi ir D4 D5 (DIR un PWM pirmajam kanālam) un D7 D6 (DIR un PWM otrajam kanālam). Oriģinālajam Arduino motora vairoga tapas numuri atbilst D12 D3 (DIR un PWM pirmajam kanālam) un D13 D11 (DIR un PWM otrajam kanālam).

Tas ir svarīgi!

Hobby LiPo akumulatoriem nav pretējās polaritātes aizsardzības paneļa! Nejaušs pozitīvo un negatīvo kontaktu īssavienojums izraisīs pastāvīgu akumulatora kļūmi vai aizdegšanos.

6. darbība: kā programmēt? XOD

Izveidot programmu šādam sacīkšu robotam ir pat vieglāk nekā to salikt.

Visos savos projektos es izmantoju XOD vizuālās programmēšanas vidi, kas ļauj grafiski izveidot Arduino programmas, nerakstot kodu. Šī vide ir ideāli piemērota ātrai ierīces prototipēšanai vai programmēšanas algoritmu apgūšanai. Izlasiet XOD dokumentācijas tīmekļa lapu, lai uzzinātu vairāk.

Lai ieprogrammētu šo robotu, XOD darbvietā jāpievieno tikai viena bibliotēkas amperka/oktoliners. Tas ir nepieciešams darbam ar astoņu kanālu līnijas sensoru.

7. solis: kā programmēt? Plāksteris

Programmas pamatā ir PID regulatora darbības princips. Ja vēlaties uzzināt, kas ir PID kontrolieris un kā tas darbojas, varat izlasīt citu rakstu par šo tēmu.

Apskatiet plāksteri ar robotu programmu. Apskatīsim, kādi mezgli tajā atrodas un kā tas viss darbojas.

oktoliner-līnija

Tas ir ātrās palaišanas mezgls no amperka/oktoliner XOD bibliotēkas, kas attēlo līniju izsekojošo Octoliner moduli. Tā izvada "līnijas izsekošanas vērtību", kas ir robežās no -1 līdz 1. Vērtība 0 parāda, ka līnija atrodas centrālajā pozīcijā attiecībā pret infrasarkanajiem sensoriem Octoliner panelī (starp CH3 un CH4). -1 vērtība atbilst galējai kreisajai pozīcijai (CH0), bet 1 -galējai labajai (CH1). Sāknēšanas mezglā tiek inicializēti optronu sensori un iestatīti to noklusējuma spilgtuma un jutīguma parametri. Šī mezgla ievades ir ierīces I2C adrese (ADDR Octoliner platei tā ir 0x1A) un līnijas izsekošanas vērtības atjaunināšanas ātrums (UPD), es to iestatīju nepārtraukti.

Līniju izsekošanas vērtības tiek ievadītas tieši pid-controller mezglā.

pid-kontrolieris

Šis mezgls īsteno PID kontroliera darbu XOD. Mērķa (TARG) vērtība tam ir 0. Tas ir stāvoklis, kad līnija atrodas tieši robota centrā. Ja līnijas izsekošanas vērtība ir 0, PID regulators tiek atiestatīts, izmantojot RST tapu. Ja līnijas izsekošanas vērtība atšķiras no 0, PID regulators to pārveido, izmantojot Kp, Ki, Kd koeficientus, motora ātruma vērtībās. Koeficientu vērtības tika atlasītas eksperimentāli un vienādas ar attiecīgi 1, 0,2 un 0,5. PID regulatora atjaunināšanas ātrums (UPD) ir iestatīts uz nepārtrauktu.

PID regulatora apstrādātā vērtība tiek atņemta no 1 un pievienota 1. Tam tiek darīts, lai dezinhronizētu motorus un liktu tiem griezties pretējos virzienos, kad līnija tiek zaudēta. 1 vērtība šajos mezglos apzīmē motoru maksimālo ātrumu. Ātrumu var samazināt, ievadot zemāko vērtību.

h-tilts-līdzstrāvas motors

Pāris no šiem mezgliem ir atbildīgi par kreiso un labo robotu motoru vadību. Šeit iestatiet PWM un DIR tapu vērtības, caur kurām darbojas jūsu motora vairogs.

Uzliesmojiet plāksteri un izmēģiniet savu sacīkšu robotu. Ja precīzi ievērojat montāžas instrukcijas, jums nav jāmaina plāksteris vai jāpielāgo PID regulators. Norādītie iestatījumi ir diezgan optimāli.

Gatavo programmu var atrast bibliotēkas gabbapeople/whiteboard-races

8. darbība. Vitrīna un padomi