Robot za praćenje algoritama za podučavanje: 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Dizajnirao sam ovog robota za praćenje linija prije nekoliko godina kada sam bio učitelj robotike. Cilj ovog projekta bio je naučiti moje studente kako kodirati liniju koja slijedi robota za takmičenje, a takođe i uporediti If/Else i PID kontrolu. I ne najmanje važno, kako mehanika i dužina robota utječu na ove algoritme upravljanja. Cilj je bio učiniti ga bržim i pouzdanim.

Napravio sam ga za programiranje s Arduino IDE -om, ali je moguće koristiti i razvojni IDE koji želite. Ima snažan PIC32 sa USB pokretačkim programom, pa vam ne treba programer. Takođe ima prekidač za uključivanje/isključivanje, reset i dugme za pokretanje/program. LED diode su spojene na PWM signal motora, tako da možete lako vidjeti snagu koju primjenjujete.

Robot je potpuno modularni za eksperimentiranje i jednostavan za popravak u slučaju da se s njim dogodi nesreća. To čini ovog robota savršenim alatom za učenje programiranja na vrlo zabavan način. Moji učenici su ga koristili duže vrijeme i svaki put su naučili nešto novo, čak i PID kontrolu. Da ne spominjem da senzorska traka koristi algoritam za vraćanje cijelog broja, negativna vrijednost je robot s lijeve strane, pozitivna s desne strane i cero je u središtu linije.

Supplies

2x 6V mikromotorni metalni motori sa produženim potpornim nosačima (svaki omjer je u redu, moji su 10: 1)

1x Line Line senzorska ploča

1x Glavna upravljačka jedinica

1x 20 preko ravne žice, razmak 1 mm. Moj je dugačak 20 cm.

1x akrilna poveznica (izrezana u prozirni akril od 3 mm)

1x 1/8 kotačića (moja je metalna)

2x Gumeni točak, prečnika 3 cm.

1x Lipo baterija. Robota možete napajati do 10v, ali imajte na umu da su motori predviđeni za 6v.

Neki vijci i matice M2 za spajanje sve zajedno.

Ako želite sami izraditi datoteke dizajna, sheme i sve za njihovu izradu, prilažu se u sljedećem koraku.

Korak 1: Hardver

Kao što možete vidjeti na slikama, sve komponente su SMD, savršena je prilika za vježbanje vještina lemljenja. Ovaj robot su zalemila 3 moja učenika, tako da to možete učiniti bez problema. Sve datoteke dizajna su priložene, datoteke možete vidjeti pomoću programa EAGLE. Gerberi su također uključeni ako želite ploče do vašeg omiljenog proizvođača PCB -a.

Dvije ploče su spojene akrilnim komadom, uključen je i uzorak laserskog rezanja. Koristio sam vijke i matice M2 da bih ih držao na mjestu. Ovde se nalazi i točkić za kuglu. A ako srušite robota, akril će se slomiti i zaštititi ploče od oštećenja, idealno za testiranje! Ravna žica koristi se za povezivanje CPU -a i ploče senzora. Motori se lako povezuju žicama na CPU ploču.

Napomena: PIC koristi prilagođeni firmver, modifikovana je verzija originalnog firmvera DP32. Ovdje možete nabaviti firmver. ICSP veza se nalazi na dnu CPU ploče.

Korak 2: Softver

Preporučujem da koristite Arduino IDE za programiranje robota. Kao što sam vam rekao prije, ovaj sljedbenik linije zasnovan je na PIC32MX250 i čini ga kompatibilnim sa chipKIT DP32. Samo trebate instalirati chipKIT paket na upravitelja paketa na Arduino IDE i spremni ste za rad. Također ga možete programirati na MPLAB -u ili IDE -u koji želite, ali možete naučiti osnove na Arduinu.

Ostatak je poput programiranja bilo koje druge Arduino ploče. Priključite robota na računar pomoću mikro USB kabla i pritisnite dugme za program odmah nakon pritiska na reset. Zatim pošaljite skicu s gumbom za prijenos u IDE.

Uključio sam 3 skice u ovaj vodič. Prvi testira niz senzora, drugi je sljedbenik linije If/Else, a posljednji je sljedbenik PID linije. Sve već radi, međutim morat ćete prilagoditi neke vrijednosti ako promijenite dizajn. I slobodno napravite svoje! Postoje bolji načini za algoritam linijskog sljedbenika, eksperiment je ključ uspjeha.

Korak 3: Eksperimentirajte

Ovo je zaista najvažniji dio, trebali biste isprobati sve mogućnosti i pronaći onu koja vam odgovara.

Slobodno eksperimentirajte s kotačima i materijalima različitih promjera. Promijenite dužinu robota mijenjajući akrilni spoj. Koristite drugu bateriju, čak i s različitim naponom. Može biti i manji ili veći. Možda još jedan prijenosni omjer za motore.

Izmijenite softver tako da koristi manje senzora ili čak isprobajte druge algoritme, možete se iznenaditi koliko se performanse mogu promijeniti. Ili zašto ne, ako ste napredni korisnik, učinite to s MPLAB -om.

Nebo je granica!

Kao dodatni savjet … Podešavanje PID dobitka fascinantno je putovanje na kojem možete naučiti učinke na robota kada slijedite liniju s različitim vrijednostima Kp, Kd i Ki. Zagarantovani sati i sati učenja !!! Djeca neće primijetiti da zapravo koriste matematiku za izvršavanje svih potrebnih zadataka.

Nadam se da ćete uživati u ovom uputstvu, ako vam nešto zatreba, pitajte me u komentarima. Hvala na čitanju:)