Lynvolgrobot vir onderrigbeheeralgoritmes: 3 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Ek het hierdie lynvolger -robot 'n paar jaar gelede ontwerp toe ek 'n onderwyser in robotika was. Die doel van hierdie projek was om my studente te leer hoe om 'n lyn na die robot vir 'n kompetisie te kodeer en ook te vergelyk tussen If/Else en PID -beheer. En nie minder nie, hoe die meganika en die lengte van die robot hierdie beheeralgoritmes beïnvloed. Die doel was om dit vinniger en betroubaarder te maak.

Ek het dit gemaak om geprogrammeer te word met die Arduino IDE, maar dit is ook moontlik om die ontwikkelings -IDE te gebruik wat u verkies. Dit het 'n kragtige PIC32 met 'n USB -laaier, sodat u nie 'n programmeerder nodig het nie. Dit het ook 'n AAN/UIT -skakelaar, 'n reset en 'n begin-/programknoppie. Die LED's is gekoppel aan die motors PWM -sein, sodat u die krag wat u toepas maklik kan sien.

Die robot is heeltemal modulêr om te eksperimenteer en maklik om te herstel as u 'n ongeluk daarmee ondervind. Dit maak hierdie robot die perfekte hulpmiddel om programme op 'n baie prettige manier te leer. My studente het dit 'n lang tyd gebruik en elke keer iets nuuts geleer, selfs PID -beheer. Om nie te praat dat die sensorbalk 'n algoritme gebruik om 'n heelgetal terug te gee nie, die negatiewe waarde wat die robot aan die linkerkant, die positiewe regterkant en die nul in die middel van die lyn is.

Voorrade

2x 6V mikrometaalmotors met uitgebreide steunbeugels (enige ratverhouding is ok, myne is 10: 1)

1x lyn sensorbord

1x hoofbeheereenheid

1x 20 via plat draad, afstand van 1 mm. Myne is 20 cm lank.

1x Akriel -skakelaar (in 3 mm helder akriel gesny)

1x 1/8 rolbal (myne is van metaal)

2x rubberwiel, 3 cm in deursnee.

1x Lipo battery. U kan die robot tot 10v voed, maar hou in gedagte dat die motors 6v is.

'N Paar M2 skroewe en moere om alles aan mekaar vas te maak.

As u die ontwerplêers self wil maak, word die skemas en alles om dit te bou, by die volgende stap aangeheg.

Stap 1: Die hardeware

Soos u op die foto's kan sien, is al die komponente SMD, die ideale geleentheid om u soldeervaardighede te oefen. Hierdie robot is deur 3 van my studente gesoldeer, sodat u dit sonder moeite kan doen. Al die ontwerp lêers is aangeheg; u kan die lêers met EAGLE sien. Gerbers is ook ingesluit as u die borde na u gunsteling PCB -vervaardiger wil stuur.

Die twee borde word met 'n akrielstuk verbind, die lasersnitpatroon is ook ingesluit. Ek het M2 -skroewe en moere gebruik om dit op sy plek te hou. Die balhouer word ook hier geplaas. En as u met die robot vasval, breek die akriel en beskerm die planke teen skade, ideaal om te toets! Die plat draad word gebruik om die verbinding tussen die SVE en die sensorbord te maak. Die motors kan maklik met drade aan die CPU -bord gekoppel word.

Let wel: die PIC gebruik 'n pasgemaakte firmware, is 'n aangepaste weergawe van die oorspronklike firmware van DP32. U kan die firmware hier kry. 'N ICSP -verbinding is onderaan die CPU -kaart ingesluit.

Stap 2: Die sagteware

Ek beveel aan dat u die Arduino IDE gebruik om die robot te programmeer. Soos ek u vroeër gesê het, is hierdie volgeling gebaseer op die PIC32MX250 en dit maak dit verenigbaar met die chipKIT DP32. U hoef slegs die chipKIT -pakket op die pakketbestuurder op die Arduino IDE te installeer, en u is gereed. U kan dit ook programmeer op MPLAB of die IDE wat u wil, maar u kan die basis leer oor Arduino.

Die res is soos die programmering van enige ander Arduino -bord. Koppel die robot met 'n mikro -USB -kabel aan u rekenaar en druk op die programknoppie onmiddellik nadat u op reset gedruk het. Stuur dan die skets met die oplaai -knoppie in die IDE.

Ek het 3 sketse in hierdie tutoriaal ingesluit. Die eerste toets die sensorreeks, die tweede een is 'n If/Else -lynvolger en die laaste een is 'n PID -lynvolger. Alles werk reeds, maar u moet 'n paar waardes aanpas as u die ontwerp verander. En doen ook gerus jou eie! Daar is beter maniere om die lynvolger -algoritme te doen; eksperimentering is die sleutel tot sukses.

Stap 3: Eksperimenteer

Dit is regtig die belangrikste deel; u moet al die moontlikhede probeer en die een vind wat by u pas.

Eksperimenteer gerus met wiele en materiale met verskillende deursnee. Verander die lengte van die robot wat die akrielverbinding verander. Gebruik 'n ander battery, selfs met 'n ander spanning. Dit kan ook kleiner of groter wees. Miskien 'n ander ratverhouding vir die motors.

Pas die sagteware aan om minder sensors te gebruik of probeer selfs 'n ander algoritme, u kan verbaas wees hoeveel die prestasie kan verander. Of waarom nie, as u 'n gevorderde gebruiker is, doen dit dan met MPLAB.

Die hemel is die grens!

As 'n ekstra wenk … Die afstemming van die PID -winste is 'n fassinerende reis waarin u die effekte op die robot kan leer wanneer u die lyn volg met verskillende waardes van Kp, Kd en Ki. Ure en ure se leer gewaarborg !!! Die kinders sal nie agterkom dat hulle eintlik wiskunde gebruik om al die nodige take uit te voer nie.

Ek hoop dat u hierdie instruksies geniet, as u iets nodig het, vra my in die kommentaar. Dankie dat u gelees het:)