Line Follower Robot სწავლების კონტროლის ალგორითმებისათვის: 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

მე შევქმენი ეს ხაზის მიმდევარი რობოტი რამდენიმე წლის წინ, როდესაც მე ვიყავი რობოტიკის მასწავლებელი. ამ პროექტის მიზანი იყო ასწავლა ჩემს სტუდენტებს, როგორ დაეკოდირებინათ რობოტი კონკურსისთვის და ასევე შეადარონ If/Else და PID კონტროლს შორის. და არანაკლებ მნიშვნელოვანია, როგორ მოქმედებს მექანიკის და რობოტის სიგრძე ამ კონტროლის ალგორითმებზე. მიზანი იყო გახადოს ის უფრო სწრაფი და საიმედო.

მე შევძელი პროგრამირება Arduino IDE– ით, მაგრამ ასევე შესაძლებელია გამოვიყენო განვითარების IDE, რომელიც თქვენ გირჩევნიათ. მას აქვს მძლავრი PIC32 USB ჩამტვირთველი, ასე რომ თქვენ არ გჭირდებათ პროგრამისტი. მას ასევე აქვს ჩართვა/გამორთვა, გადატვირთვა და დაწყების/პროგრამის ღილაკი. LED- ები უკავშირდება ძრავების PWM სიგნალს, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ძალა, რომელსაც მარტივად იყენებთ.

რობოტი არის სრულიად მოდულარული ექსპერიმენტებისთვის და ადვილია მისი შეკეთება იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ უბედური შემთხვევა გექნებათ. ეს ხდის ამ რობოტს სრულყოფილ ინსტრუმენტად პროგრამირების შესასწავლად ძალიან სახალისო გზით. ჩემმა სტუდენტებმა გამოიყენეს იგი დიდი ხნის განმავლობაში და ისწავლეს რაღაც ახალი ყოველ ჯერზე, თუნდაც PID კონტროლი. აღარაფერი ვთქვათ, რომ სენსორული ზოლი იყენებს ალგორითმს მთელი რიცხვის დასაბრუნებლად, უარყოფითი მნიშვნელობა რობოტი არის მარცხნივ, დადებითი მარჯვნივ და cero არის ხაზის ცენტრში.

მარაგები

2x 6V მიკრო ლითონის გადაცემათა კოლოფი გაფართოებული საყრდენებით (ნებისმიერი გადაცემათა კოეფიციენტი ნორმალურია, ჩემი 10: 1)

1x ხაზის სენსორული დაფა

1x ძირითადი საკონტროლო განყოფილება

1x 20 ბრტყელი მავთულის მეშვეობით, 1 მმ ინტერვალით. ჩემი არის 20 სმ სიგრძის.

1x აკრილის დამაკავშირებელი (დაჭრილი 3 მმ გამჭვირვალე აკრილში)

1x 1/8 კასტერი (ჩემი არის მეტალი)

2x რეზინის ბორბალი, 3 სმ დიამეტრით.

1x ლიპო ბატარეა. თქვენ შეგიძლიათ ჩართოთ რობოტი 10 ვ -მდე, მაგრამ გახსოვდეთ, რომ ძრავები შეფასებულია 6 ვ.

ზოგიერთი M2 ხრახნი და თხილი ყველაფერს ერთმანეთზე მიამაგრეთ.

თუ გსურთ შექმნათ თქვენი საკუთარი დიზაინის ფაილები, სქემა და ყველაფერი მის ასაშენებლად მიმაგრებულია შემდეგ საფეხურზე.

ნაბიჯი 1: აპარატურა

როგორც სურათებზე ხედავთ, ყველა კომპონენტი არის SMD, არის შესანიშნავი შესაძლებლობა გამოიყენოთ თქვენი შედუღების უნარი. ეს რობოტი ჩემმა 3 სტუდენტმა გაყიდა, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ ამის გაკეთება უბედურების გარეშე. ყველა დიზაინის ფაილი თან ერთვის, თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ფაილები EAGLE– ით. Gerbers ასევე შედის თუ გსურთ დაფები თქვენი საყვარელი PCB მწარმოებელი.

ორი დაფა გაერთიანებულია აკრილის ნაჭერთან ერთად, ასევე შედის ლაზერული ჭრის ნიმუში. მე გამოვიყენე M2 ხრახნები და თხილი, რომ შევინარჩუნო ის. ბურთის კასტერიც აქ არის განთავსებული. და თუ რობოტს დაარტყამთ, აკრილი დაარღვევს და დაიცავს დაფებს დაზიანებისგან, იდეალურია გამოცდისთვის! ბრტყელი მავთული გამოიყენება პროცესორსა და სენსორულ დაფას შორის კავშირის დასადგენად. ძრავები ადვილად უკავშირდება მავთულს CPU დაფაზე.

შენიშვნა: PIC იყენებს მორგებულ პროგრამულ უზრუნველყოფას, არის DP32 ორიგინალური პროგრამული უზრუნველყოფის შეცვლილი ვერსია. თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ firmware აქ. ICSP კავშირი შედის პროცესორის დაფის ბოლოში.

ნაბიჯი 2: პროგრამული უზრუნველყოფა

მე გირჩევთ გამოიყენოთ Arduino IDE რობოტის დასაპროგრამებლად. როგორც უკვე გითხარით, ამ ხაზის მიმდევარი ემყარება PIC32MX250 და ის თავსებადია chipKIT DP32– თან. თქვენ მხოლოდ უნდა დააინსტალიროთ chipKIT პაკეტი პაკეტის მენეჯერზე Arduino IDE– ზე და მზად ხართ წასასვლელად. ასევე შეგიძლიათ მისი დაპროგრამება MPLAB- ზე ან თქვენთვის სასურველ IDE- ზე, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ ისწავლოთ არდუინოს საფუძველზე.

დანარჩენი ჰგავს ნებისმიერი სხვა Arduino დაფის პროგრამირებას. შეაერთეთ რობოტი თქვენს კომპიუტერს მიკრო USB კაბელით და გადატვირთვის დაჭერისთანავე დააჭირეთ პროგრამის ღილაკს. შემდეგ გაგზავნეთ ესკიზი IDE– ში ატვირთვის ღილაკით.

მე შევიტანე 3 ესკიზი ამ გაკვეთილზე. პირველი შეამოწმებს სენსორების მასივს, მეორე არის თუ/სხვა ხაზის მიმდევარი და ბოლო არის PID ხაზის მიმდევარი. ყველაფერი უკვე მუშაობს, თუმცა დიზაინის შეცვლის შემთხვევაში დაგჭირდებათ გარკვეული მნიშვნელობების მორგება. და ასევე მოგერიდებათ საკუთარი თავის გაკეთება! არსებობს უკეთესი გზები ხაზის მიმდევართა ალგორითმის გასაკეთებლად, ექსპერიმენტი არის წარმატების გასაღები.

ნაბიჯი 3: ექსპერიმენტირება

ეს მართლაც ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილია, თქვენ უნდა გამოსცადოთ ყველა შესაძლებლობა და იპოვოთ ის, რაც თქვენთვის მუშაობს.

მოგერიდებათ ექსპერიმენტი სხვადასხვა დიამეტრის ბორბლებსა და მასალებზე. შეცვალეთ რობოტის სიგრძე, რომელიც შეცვლის აკრილის სახსარს. გამოიყენეთ სხვა ბატარეა, თუნდაც განსხვავებული ძაბვის დროს. ის ასევე შეიძლება იყოს უფრო პატარა ან უფრო დიდი. შესაძლოა სხვა სიჩქარის თანაფარდობა ძრავებისთვის.

შეცვალეთ პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ გამოიყენოთ ნაკლები სენსორები ან თუნდაც სცადოთ სხვა ალგორითმები, გაგიკვირდებათ რამდენად შეიძლება შეიცვალოს შესრულება. ან რატომ არა, თუ მოწინავე მომხმარებელი ხართ, გააკეთეთ ეს MPLAB– ით.

ცა ზღვარია!

როგორც დამატებითი რჩევა… PID– ის მოგების დარეგულირება არის მომხიბლავი მოგზაურობა, რომლის დროსაც თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ გავლენა რობოტზე, როდესაც მიჰყვებით ხაზს Kp, Kd და Ki სხვადასხვა მნიშვნელობებით. სწავლის საათები და საათები გარანტირებულია !!! ბავშვები ვერ შეამჩნევენ, რომ ისინი რეალურად იყენებენ მათემატიკას ყველა საჭირო დავალების შესასრულებლად.

ვიმედოვნებ, რომ ისიამოვნებთ ამ სასწავლო ინსტრუქციით, თუ რამე დაგჭირდებათ კომენტარებში მკითხეთ. მადლობა კითხვისთვის:)