Robot s sljedbenicima za podučavanje kontrolnih algoritama: 3 koraka

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

Dizajnirao sam ovog robota sljedbenika prije nekoliko godina kada sam bio učitelj robotike. Cilj ovog projekta bio je naučiti moje studente kako kodirati liniju koja slijedi robota za natjecanje, a također i usporediti If/Else i PID kontrolu. I ne manje važno, kako mehanika i duljina robota utječu na ove algoritme upravljanja. Cilj je bio učiniti ga bržim i pouzdanim.

Napravio sam ga za programiranje s Arduino IDE -om, ali također je moguće koristiti razvojni IDE koji vam se više sviđa. Ima snažan PIC32 s USB pokretačkim programom, pa vam ne treba programer. Također ima prekidač za uključivanje/isključivanje, reset i tipku za pokretanje/program. LED diode su spojene na PWM signal motora, tako da lako možete 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 su ga studenti dugo koristili i svaki put 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, a cero je u središtu linije.

Pribor

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

1x ploča senzorskog voda

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 kotačić (moja je metalna)

2x Gumeni kotač, promjera 3 cm.

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

Neki vijci i matice M2 za pričvršćivanje 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 vaših vještina lemljenja. Ovaj su robot 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 su ploče spojene akrilnim komadom, uključen je i uzorak laserskog rezanja. Koristio sam vijke i matice M2 za držanje na mjestu. Ovdje se nalazi i kotač. 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, modificirana je verzija izvornog firmvera DP32. Ovdje možete nabaviti firmver. ICSP veza nalazi se na dnu CPU ploče.

Korak 2: Softver

Preporučujem korištenje Arduino IDE -a za programiranje robota. Kao što sam vam rekao prije, ovaj se sljedbenik temelji na PIC32MX250 i čini ga kompatibilnim s chipKIT DP32. Potrebno je samo instalirati chipKIT paket na upravitelja paketa na Arduino IDE -u 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 računalo mikro USB kabelom i pritisnite tipku programa odmah nakon pritiska na reset. Zatim pošaljite skicu s gumbom za prijenos u IDE.

U ovaj sam vodič uključio 3 skice. 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 također slobodno napravite svoje! Postoje bolji načini za algoritam linijskog sljedbenika, eksperimentiranje je ključ uspjeha.

Korak 3: Eksperimentirajte

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

Slobodno eksperimentirajte s kotačima i materijalima različitih promjera. Promijenite duljinu robota mijenjajući akrilni spoj. Koristite drugu bateriju, čak i s različitim naponom. Također može biti 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 … Ugađanje PID dobitaka fascinantno je putovanje na kojem možete naučiti učinke na robota slijedeći liniju s različitim vrijednostima Kp, Kd i Ki. Zagarantirani 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:)