Line Follower Robot untuk Algoritma Kawalan Pengajaran: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Saya merancang robot pengikut baris ini beberapa tahun yang lalu ketika saya menjadi guru robotik. Objektif untuk projek ini adalah untuk mengajar pelajar saya bagaimana membuat kod baris robot berikut untuk pertandingan dan juga membandingkan antara kawalan If / Else dan PID. Dan tidak kurang pentingnya, bagaimana mekanik dan panjang robot mempengaruhi algoritma kawalan ini. Tujuannya adalah menjadikannya lebih pantas dan boleh dipercayai.

Saya membuatnya dapat diprogram dengan Arduino IDE, tetapi juga mungkin menggunakan IDE pengembangan yang anda sukai. Ia mempunyai PIC32 yang kuat dengan pemuat but USB, jadi anda tidak memerlukan programmer. Ia juga mempunyai suis ON / OFF, reset dan butang start / program. LED disambungkan ke isyarat PWM motor, jadi anda dapat melihat kekuatan yang anda gunakan dengan mudah.

Robot ini sepenuhnya modular untuk bereksperimen dan mudah diperbaiki sekiranya anda mengalami kemalangan dengannya. Itu menjadikan robot ini alat yang sempurna untuk belajar pengaturcaraan dengan cara yang sangat menyeronokkan. Pelajar saya telah menggunakannya untuk jangka masa yang panjang dan belajar sesuatu yang baru setiap masa, walaupun kawalan PID. Belum lagi bahawa bar sensor menggunakan algoritma untuk mengembalikan bilangan bulat, nilai negatif robot berada di sebelah kiri, positif di sebelah kanan dan cero berada di tengah garis.

Bekalan

Motor gear logam mikro 2x 6V dengan pendakap sokongan yang dilanjutkan (Nisbah gear apa-apa ok, tambang adalah 10: 1)

Papan Sensor Talian 1x

1x Unit kawalan utama

1x 20 melalui wayar rata, jarak 1mm. Tambang saya sepanjang 20 cm.

1x Penyambung akrilik (dipotong dalam akrilik jernih 3mm)

1x 1/8 bola kastor (tambang adalah logam)

Roda getah 2x, diameter 3 cm.

1x bateri Lipo. Anda boleh menghidupkan robot hingga 10v, tetapi perlu diingat bahawa motor dinilai 6v.

Beberapa skru dan mur M2 untuk melekatkan semuanya.

Sekiranya anda ingin membuat sendiri fail reka bentuk, skema dan semua yang dibina dilampirkan pada langkah seterusnya.

Langkah 1: Perkakasan

Seperti yang anda lihat dalam gambar, semua komponennya adalah SMD, adalah peluang terbaik untuk mempraktikkan kemahiran menyolder anda. Robot ini disolder oleh 3 orang pelajar saya, jadi anda boleh melakukannya tanpa masalah. Semua fail reka bentuk dilampirkan, anda dapat melihat fail dengan EAGLE. Gerbers juga disertakan jika anda ingin papan ke pengeluar PCB kegemaran anda.

Kedua-dua papan digabungkan bersama dengan kepingan akrilik, corak potongan laser juga disertakan. Saya menggunakan skru dan mur M2 untuk menyimpannya di tempat. Kastor bola juga diletakkan di sini. Dan jika anda menghancurkan robot, akrilik akan pecah dan melindungi papan dari kerosakan, sesuai untuk ujian! Kawat rata digunakan untuk melakukan hubungan antara CPU dan papan sensor. Motor mudah dihubungkan dengan wayar ke papan CPU.

Catatan: PIC menggunakan firmware tersuai, adalah versi firmware DP32 yang diubah suai. Anda boleh mendapatkan firmware di sini. Sambungan ICSP disertakan di bahagian bawah papan CPU.

Langkah 2: Perisian

Saya cadangkan untuk menggunakan Arduino IDE untuk memprogram robot. Seperti yang saya katakan sebelum ini pengikut baris berdasarkan PIC32MX250 dan menjadikannya serasi dengan chipKIT DP32. Anda hanya perlu memasang pakej chipKIT pada pengurus pakej di Arduino IDE dan anda sudah bersedia untuk pergi. Anda juga boleh memprogramnya di MPLAB atau IDE yang anda mahukan, tetapi anda boleh mempelajari asasnya di Arduino.

Selebihnya seperti memprogram papan Arduino yang lain. Pasang robot ke komputer anda dengan kabel USB mikro dan tekan butang program sebaik sahaja menekan semula. Kemudian hantarkan lakaran dengan butang muat naik di IDE.

Saya telah memasukkan 3 lakaran dalam tutorial ini. Yang pertama menguji array sensor, yang kedua adalah pengikut baris If / Else dan yang terakhir adalah pengikut baris PID. Semuanya sudah berfungsi, namun anda perlu menyesuaikan beberapa nilai jika anda mengubah reka bentuknya. Dan jangan ragu untuk melakukan sendiri! Terdapat cara yang lebih baik untuk membuat algoritma pengikut baris, percubaan adalah kunci kejayaan.

Langkah 3: Mengeksperimen

Ini adalah bahagian yang paling penting, anda harus mencuba semua kemungkinan dan mencari yang sesuai untuk anda.

Jangan ragu untuk bereksperimen dengan roda dan bahan diameter yang berbeza. Tukar panjang robot yang mengubah sendi akrilik. Gunakan bateri lain, walaupun dengan voltan yang berbeza. Ia juga boleh menjadi lebih kecil atau lebih besar. Mungkin nisbah gear lain untuk motor.

Ubah suai perisian untuk menggunakan sensor yang lebih sedikit atau bahkan mencuba algoritma lain, anda boleh terkejut berapa prestasi boleh berubah. Atau mengapa tidak, jika anda pengguna lanjutan melakukannya dengan MPLAB.

Langit adalah hadnya!

Sebagai petua tambahan… Menala keuntungan PID adalah perjalanan menarik di mana anda dapat mempelajari kesan pada robot ketika mengikuti garis dengan nilai Kp, Kd dan Ki yang berbeza. Jam dan jam belajar dijamin !!! Anak-anak tidak akan menyedari bahawa mereka benar-benar menggunakan matematik untuk melaksanakan semua tugas yang diperlukan.

Saya harap anda menikmati arahan ini, jika anda memerlukan sesuatu, tanyakan komen saya. Terima kasih kerana membaca:)