Zidna ploča Arduino Line Follower Wallrides za učionicu: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Slijediti liniju na zemlji previše je dosadno!

Pokušali smo sljedbenike linija pogledati iz drugog kuta i dovesti ih u drugi avion - na školsku ploču.

Pogledajte što je iz toga proizašlo!

Korak 1: Što 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 zupčasti motor sa omjerom smanjenja 1: 150; Zupčasti motori uključeni u platformu robota miniQ imaju omjer prijenosa 1:50 i prebrzi su. Trebali bi 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 četvrtastog oblika). Također, magneti bi trebali imati otvor za vijak stroja s upuštenom glavom obično za M3. Ponekad proizvođači navode snagu magnetske spojnice. Trebao bi biti u rasponu od 2 kg do 2,4 kg

Elektronika:

1 x Arduino UNO; Ugrađeno računalo. Najpopularnija platforma za izradu prototipova

1 x oktoliner modul; Oči i prednja svjetla 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; Gotovo svaki modul vam odgovara. Koristio sam ovaj analogni na bazi čipa L298p

1 x 2-ćelijska 7,4V LiPo baterija; Može dati veliku struju koju motori trebaju svladati 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 odabrati 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 duljine 10 mm;

3 x odstojnik M3 ili muško-ženski razmak duljine 25 mm ili više;

4 x vijak s ravnom glavom M3x8 s upuštenom glavom;

1 x M3 najlonski vijak;

1 x M3 najlonska šesterokutna matica;

Bilo koji M3 vijci i šesterokutne matice

Za učionicu:

Magnetska ploča koja visi na zidu;

Debeli crni magnetski 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 prijenosnim omjerom 1: 150. Ne zaboravite lemiti žice na kontakte motora!

Korak 3: Kako sastaviti? Ugradite magnete

Ugradite magnete na miniQ platformu. Upotrijebite odvojke M3x10, plosnate vijke M3x8 ili M3x6 i matice M3. Potrebne rupe za ugradnju prikazane su na slici.

To je važno!

Duljina rastojanja treba biti točno 10 mm. Nakon ugradnje magneta, testirajte platformu na ploči. Sva četiri magneta trebala bi biti u blizini magnetne ploče, a gumene gume na kotačima platforme miniQ trebaju biti prethodno učitane i pružati trenje površini ploče.

Ručno premjestite robota po ploči. Tijekom vožnje magneti ne smiju 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 svih odstupanja za 1 ili 2 mm dodavanjem para podložaka M3 i pokušajte ponovno.

Korak 4: Kako sastaviti? Dodajte elektroniku

Montirajte Arduino UNO ploču na platformu pomoću razmaka 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 rupe za montažu na ploči za izbijanje lemljene su i koriste se kao IO igle. Kako biste spriječili kratke spojeve, upotrijebite plastični zatvarač, na primjer, najlon.

Korak 5: Kako sastaviti? Ožičenje

Povežite sve elektroničke komponente kako je prikazano na dijagramu. Modul Octoliner spojen je putem 4 žice (GND, 5V, SDA, SCL) na Arduino UNO. Spojite motore na štitnik motora. LiPo baterija povezana je s kontaktnim pločicama vanjskog napajanja na štitu motora, kao i s VIN pinom na Arduino ploči. Umjesto VIN pina, na ploči možete koristiti utikač za napajanje dimenzija 5,5 mm x 2,1 mm.

To je važno!

Kad 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 s određenim pinovima Arduino ploče i njihovi se indeksni brojevi mogu 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! Slučajni spoj pozitivnih i negativnih kontakata rezultirat će trajnim otkazom baterije ili požarom.

Korak 6: Kako programirati? XOD

Napraviti program za takvog trkaćeg robota još je lakše nego ga sastaviti.

U svim svojim projektima koristim XOD vizualno programsko okruženje koje mi omogućuje grafičko stvaranje Arduino programa bez pisanja koda. Ovo okruženje idealno je za brzo prototipiranje uređaja ili učenje algoritama programiranja. Slijedite 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. Potrebno je za rad s osmokanalnim linijskim senzorom.

Korak 7: Kako programirati? Zakrpa

Program se temelji na principu rada PID-regulatora. Ako želite znati što je PID-kontroler i kako radi, možete pročitati još jedan članak na ovu temu.

Pogledajte zakrpu s programom robota. Pogledajmo koji su čvorovi prisutni na njemu i kako sve to funkcionira.

oktoliner-linija

To je čvor za brzo pokretanje iz XOD knjižnice amperka/oktoliner koji predstavlja modul Octoliner koji prati liniju. On emitira "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). Na čvornom čvoru 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 dovode se izravno na čvor pid-kontrolera.

pid-kontroler

Ovaj čvor provodi rad PID-kontrolera u XOD-u. Ciljna (TARG) vrijednost za nju 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 su 1, 0,2 i 0,5. Brzina ažuriranja (UPD) PID-regulatora 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 tim čvorovima predstavlja najveću 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.

Pojačajte zakrpu i isprobajte svog trkaćeg bota. Ako se točno pridržavate uputa za montažu, ne morate mijenjati zakrpu ili podešavati PID-regulator. Navedene postavke su sasvim optimalne.

Gotov program možete pronaći u knjižnici gabbapeople/whiteboard-races

Korak 8: Izlog i savjeti