Sadržaj:
2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-13 06:57
Pratiti liniju na zemlji je previše dosadno!
Pokušali smo sljedbenike linija pogledati iz drugog kuta i dovesti ih u drugi avion - na školsku ploču.
Pogledajte šta je iz toga proizašlo!
Korak 1: Šta vam treba?
Za jednog trkaćeg robota:
Mehanika:
1 x 2WD miniQ Robotsko kućište; To je višenamjenska platforma za stvaranje jednostavnih robota na dva kotača
2 x 6V Mikro motor sa reduktorom 1: 150; Zupčasti motori uključeni u platformu robota miniQ imaju omjer prijenosa 1:50 i prebrzi su. Treba ih zamijeniti snažnijim motorima, na primjer s omjerom prijenosa 1: 150 ili većim. Što je veći omjer prijenosa, robot se sporije vozi po bijeloj ploči, ali manja je mogućnost klizanja kotača
4 x neodimijski magnet; Potrebni su vam mali magneti debljine 3 mm promjera 12 mm (za one okruglog oblika) ili sa stranom od 12 mm (za one kvadratnog oblika). Takođe, magneti bi trebali imati otvor za vijak stroja s upuštenom glavom obično za M3. Ponekad proizvođači navode snagu magnetne spojnice. Trebalo bi biti u rasponu od 2 kg do 2,4 kg
Elektronika:
1 x Arduino UNO; Ugrađeni računar. Najpopularnija platforma za izradu prototipova
1 x oktoliner modul; Oči i farovi vašeg trkaćeg bota. Octoliner je hladni linijski senzor koji se sastoji od 8 zasebnih infracrvenih senzora kojima se upravlja putem I2C sučelja
1 x štitnik motora; Skoro svaki modul vam odgovara. Koristio sam ovaj analogni zasnovan na čipu L298p
1 x 2-ćelijska 7,4V LiPo baterija; Može dati veliku struju koja je potrebna motorima da savladaju privlačenje magneta. 2-ćelijska baterija ima napon u rasponu od 7,4V do 8,4V. Dovoljno je za 6V motore i ugrađeni regulator napona na Arduino ploči. Može se izabrati bilo koji kapacitet. Što je baterija veća, robot duže vozi, ali imajte na umu da previše velika baterija može biti teška. Kapacitet u rasponu od 800mAh do 1300mAh je optimalan
Ostalo:
4 x muško-ženska žica;
4 x odstojnik M3 ili muško-ženski razmak dužine 10 mm;
3 x M3 odstojnika ili muško-ženski razmak dužine 25 mm ili više;
4 x vijak s plosnatom glavom M3x8;
1 x M3 najlonski vijak;
1 x M3 najlonska šesterokutna matica;
Bilo koji M3 vijci i šesterokutne matice
Za učionicu:
Magnetna ploča koja visi na zidu;
Debeli crni magnetni markeri na ploči;
Posebni LiPo punjač baterija ili više punjača ako želite napraviti mnogo robota i puniti ih zasebno
Korak 2: Kako sastaviti? Sastavite šasiju
Prvo morate sastaviti platformu miniQ šasije koja je prethodno zamijenila motore iz kompleta snažnijima s omjerom prijenosa 1: 150. Ne zaboravite lemiti žice na kontakte motora!
Korak 3: Kako sastaviti? Ugradite magnete
Ugradite magnete na miniQ platformu. Upotrebljavajte zavrtnje M3x10, plosnate vijke M3x8 ili M3x6 i matice M3. Potrebne rupe za ugradnju prikazane su na slici.
To je važno!
Dužina rastojanja treba da bude tačno 10 mm. Nakon ugradnje magneta, testirajte platformu na ploči. Sva četiri magneta trebaju biti u blizini magnetne ploče, a gumene gume na kotačima platforme miniQ trebaju biti prethodno učitane i osigurati određeno trenje s površinom ploče.
Ručno premjestite robota po ploči. Tokom vožnje magneti ne bi trebali silaziti s ploče. Ako se neki magnet odlijepi, to znači da se gumene gume na kotačima maksimalno opterećuju. U tom slučaju povećajte udaljenost od 10 mm za sve udaljenosti za 1 ili 2 mm dodavanjem para podložaka M3 i pokušajte ponovo.
Korak 4: Kako sastaviti? Dodajte elektroniku
Montirajte Arduino UNO ploču na platformu pomoću rastojanja M3x25, vijaka M3 i matica M3. Ne koristite kratka stajanja, ostavite malo prostora ispod Arduino ploče za žice i bateriju.
Ugradite štitnik motora na Arduino UNO ploču.
Instalirajte Octoliner modul. Pritisnite ga uz platformu pomoću najlonskog vijka i matice M3.
To je važno!
Nemojte koristiti metalne pričvršćivače za postavljanje Octoliner -a. Neke montažne rupe na ploči za razbijanje lemljene su i koriste se kao IO igle. Da biste spriječili kratki spoj, upotrijebite plastični zatvarač, na primjer, najlon.
Korak 5: Kako sastaviti? Ožičenje
Povežite sve elektroničke komponente kako je prikazano na dijagramu. Modul Octoliner povezan je putem 4 žice (GND, 5V, SDA, SCL) na Arduino UNO. Priključite motore na štitnik motora. LiPo baterija povezana je s kontaktnim pločicama vanjskog izvora napajanja na štitu motora, kao i s VIN pinom na Arduino ploči. Umjesto VIN pina, možete koristiti utikač za napajanje dimenzija 5,5 mm x 2,1 mm na ploči.
To je važno!
Kada koristite štitnik motora, žice nisu potrebne. Dva kanala motora kontroliraju se pomoću 4 pina. 2 PWM pina odgovorna su za brzinu rotacije, dok 2 DIR pina za smjer rotacije. Obično su već povezani sa određenim pinovima Arduino ploče i njihovi indeksni brojevi mogu se razlikovati ovisno o proizvođaču štita. Na primjer, za moj štitnik motora brojevi su D4 D5 (DIR i PWM za prvi kanal) i D7 D6 (DIR i PWM za drugi kanal). Za originalni Arduino Motor štit, brojevi pinova odgovaraju D12 D3 (DIR i PWM za prvi kanal) i D13 D11 (DIR i PWM za drugi kanal).
To je važno!
Hobby LiPo baterije nemaju ploču za zaštitu od obrnutog polariteta! Slučajno kratki spoj pozitivnih i negativnih kontakata rezultirat će trajnim otkazom baterije ili požarom.
Korak 6: Kako programirati? XOD
Napraviti program za takvog trkaćeg robota čak je lakše nego ga sastaviti.
U svim svojim projektima koristim XOD vizuelno programsko okruženje koje mi omogućava da grafički kreiram Arduino programe bez pisanja koda. Ovo okruženje je idealno za brzo prototipiranje uređaja ili učenje algoritama programiranja. Pratite web stranicu XOD dokumentacije da biste pročitali više.
Da biste programirali ovog robota, trebate dodati samo jednu bibliotečku amperku/oktoliner u svoj XOD radni prostor. Neophodan je za rad sa osmokanalnim linijskim senzorom.
Korak 7: Kako programirati? Zakrpa
Program se zasniva na principu rada PID kontrolera. Ako želite znati što je PID-kontroler i kako funkcionira, možete pročitati još jedan članak na ovu temu.
Pogledajte zakrpu s robotskim programom. Pogledajmo koji su čvorovi prisutni na njemu i kako sve to funkcionira.
oktoliner linija
To je čvor za brzi početak iz XOD biblioteke amperka/oktoliner koji predstavlja modul Octoliner koji prati liniju. Izlazi "vrijednost praćenja linije" koja se nalazi u rasponu od -1 do 1. Vrijednost 0 pokazuje da je linija u središnjem položaju u odnosu na infracrvene senzore na Octoliner ploči (između CH3 i CH4). Vrijednost -1 odgovara krajnjem lijevom položaju (CH0), dok 1 ekstremno desno (CH1). Prilikom pokretanja čvor inicijalizira senzore optokaplera i postavlja njihove zadane parametre svjetline i osjetljivosti. Ulazi za ovaj čvor su I2C adresa uređaja (ADDR za ploču Octoliner je 0x1A) i stopa ažuriranja vrijednosti praćenja linija (UPD), postavio sam je kontinuiranom.
Vrijednosti praćenja linija unose se direktno u čvor pid-kontrolera.
pid-kontroler
Ovaj čvor implementira rad PID-kontrolera u XOD-u. Ciljna (TARG) vrijednost za njega je 0. To je stanje kada je linija točno u središtu ispod robota. Ako je vrijednost praćenja linije 0, PID-regulator se resetira putem RST pina. Ako je vrijednost praćenja linije različita od 0, PID-regulator pretvara ga pomoću koeficijenata Kp, Ki, Kd u vrijednosti brzine motora. Vrijednosti koeficijenata odabrane su eksperimentalno i jednake 1, 0,2 i 0,5, respektivno. Brzina ažuriranja (UPD) PID-kontrolera postavljena je na kontinuiranu.
Obrađena vrijednost PID-regulatora oduzima se od 1 i dodaje se 1. To se radi radi desinhronizacije motora, kako bi se oni rotirali u suprotnim smjerovima kada se linija izgubi. Vrijednost 1 u ovim čvorovima predstavlja maksimalnu brzinu motora. Brzinu možete smanjiti unosom niže vrijednosti.
h-bridge-dc-motor
Nekoliko ovih čvorova odgovorno je za upravljanje lijevim i desnim motorom robota. Ovdje postavite vrijednosti PWM i DIR pinova kroz koje vaš štitnik motora radi.
Iskoristite zakrpu i isprobajte svog trkačkog bota. Ako se točno pridržavate uputa za montažu, ne morate mijenjati zakrpu niti prilagođavati PID-kontroler. Navedene postavke su sasvim optimalne.
Gotov program možete pronaći u biblioteci gabbapeople/whiteboard-races