קו רובוט עוקב אחר אלגוריתמים לבקרת הוראה: 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

תכננתי את הרובוט הזה של חסיד קו לפני כמה שנים כשהייתי מורה לרובוטיקה. מטרתו של פרויקט זה הייתה ללמד את תלמידי כיצד לקודד קו בעקבות רובוט לתחרות ולהשוות גם בין בקרת If/Else לבין PID. ולא פחות חשוב, כיצד המכניקה ואורך הרובוט משפיעים על אלגוריתמי בקרה אלה. המטרה הייתה להפוך אותו למהיר ואמין יותר.

עשיתי את זה כדי להיות מתוכנת עם ה- Arduino IDE, אבל אפשר גם להשתמש ב- IDE הפיתוח שאתה מעדיף. יש לו PIC32 רב עוצמה עם מטען אתחול USB, כך שאתה לא צריך מתכנת. יש לו גם מתג הפעלה/כיבוי, איפוס וכפתור התחלה/תכנית. נוריות ה- LED מחוברות לאות PWM המנועים, כך שתוכל לראות את העוצמה שאתה מפעיל בקלות.

הרובוט הוא מודולרי לחלוטין לניסויים וקל לתיקון למקרה שעברת תאונה איתו. זה הופך את הרובוט הזה לכלי המושלם ללימוד תכנות בצורה מהנה מאוד. התלמידים שלי השתמשו בו במשך תקופה ארוכה ולמדו משהו חדש בכל פעם, אפילו שליטה ב- PID. שלא לדבר על כך שסרגל החיישנים משתמש באלגוריתם להחזרת מספר שלם, ערך שלילי שהרובוט נמצא בצד שמאל, חיובי מימין ואפס נמצא במרכז הקו.

אספקה

מנועי מיקרו מתכת 2x 6V עם סוגרי תמיכה מורחבים (כל יחס הילוך בסדר, שלי 10: 1)

1x לוח חיישן קו

1x יחידת בקרה ראשית

1x 20 באמצעות חוט שטוח, מרווח של 1 מ"מ. אורך שלי הוא 20 ס"מ.

1x מקשר אקרילי (חתוך באקריליק שקוף 3 מ מ)

1x 1/8 כדור גלגלים (שלי מתכת)

2x גלגל גומי, קוטר 3 ס מ.

1x סוללת ליפו. אתה יכול להפעיל את הרובוט עד 10 וולט, אך זכור כי המנועים מדורגים ל -6 וולט.

כמה ברגים ואומים מסוג M2 לחיבור הכל יחד.

אם ברצונך ליצור בעצמך את קבצי העיצוב, סכמטים וכל מה לבנייתו מצורפים בשלב הבא.

שלב 1: החומרה

כפי שאתה יכול לראות בתמונות כל המרכיב הוא SMD, הוא ההזדמנות המושלמת לתרגל את כישורי ההלחמה שלך. הרובוט הזה מולחם על ידי 3 מתלמידי, כך שתוכל לעשות זאת ללא בעיות. כל קבצי העיצוב מצורפים, אתה יכול לראות את הקבצים עם EAGLE. גרברס כלולים גם אם אתה רוצה את הלוחות ליצרן ה- PCB האהוב עליך.

שני הלוחות מחוברים יחד עם חתיכת אקריליק, גם תבנית חיתוך הלייזר כלולה. השתמשתי בברגים ואומים מסוג M2 כדי לשמור אותו במקום. גלגלת הכדור מונחת גם כאן. ואם תתרסק את הרובוט האקריליק יישבר ויגן על הלוחות מפני נזקים, אידיאלי לבדיקה! החוט השטוח משמש לביצוע החיבור בין המעבד ללוח החיישנים. המנועים מתחברים בקלות עם חוטים ללוח המעבד.

הערה: ה- PIC משתמש בקושחה מותאמת אישית, היא גרסה שונה של הקושחה המקורית של DP32. אתה יכול להשיג את הקושחה כאן. חיבור ICSP כלול בתחתית לוח המעבד.

שלב 2: התוכנה

אני ממליץ להשתמש ב- Arduino IDE לתכנת הרובוט. כפי שאמרתי לך לפני ששורש זה מבוסס על PIC32MX250 והוא הופך אותו לתואם עם chipKIT DP32. אתה רק צריך להתקין את חבילת chipKIT במנהל החבילות ב- Arduino IDE ואתה מוכן לצאת לדרך. אתה יכול גם לתכנת אותו ב- MPLAB או ב- IDE שאתה רוצה, אבל אתה יכול ללמוד את הבסיס על Arduino.

השאר הוא כמו תכנות כל לוח ארדואינו אחר. חבר את הרובוט למחשב באמצעות כבל מיקרו USB ולחץ על כפתור התוכנית מיד לאחר לחיצה על איפוס. לאחר מכן שלח את הסקיצה עם כפתור ההעלאה ב- IDE.

כללתי 3 סקיצות במדריך זה. הראשון בודק את מערך החיישנים, השני הוא עוקב קו If/Else והאחרון הוא חסיד קו PID. הכל כבר עובד, אולם תצטרך להתאים כמה ערכים אם תשנה את העיצוב. וגם אתה מוזמן לעשות בעצמך! ישנן דרכים טובות יותר לבצע את האלגוריתם של חסיד השורות, ניסויים הם מפתח ההצלחה.

שלב 3: התנסות

זה באמת החלק החשוב ביותר, כדאי לנסות את כל האפשרויות ולמצוא את זו שמתאימה לך.

אל תהסס להתנסות בגלגלים וחומרים בקוטר שונה. שנה את אורך הרובוט המשנה את המפרק האקרילי. השתמש בסוללה אחרת, אפילו במתח שונה. זה יכול להיות גם קטן יותר או גדול יותר. אולי עוד יחס הילוכים למנועים.

שנה את התוכנה לשימוש פחות חיישנים או אפילו לנסות אלגוריתמים אחרים, אתה יכול להיות מופתע עד כמה הביצועים יכולים להשתנות. או מדוע לא, אם אתה משתמש מתקדם עשה זאת באמצעות MPLAB.

השמיים הם הגבול!

כטיפ נוסף … כוונון רווחי ה- PID הוא מסע מרתק בו תוכל ללמוד את ההשפעות על הרובוט כאשר אתה עוקב אחר הקו עם ערכים שונים של Kp, Kd ו- Ki. מובטחת שעות ושעות של למידה !!! הילדים לא ישימו לב שהם בעצם משתמשים במתמטיקה לביצוע כל המשימות הנדרשות.

אני מקווה שתיהנו מההדרכה הזו, אם אתם צריכים משהו שאלו אותי בתגובות. תודה שקראתם:)