Arduino Line Follower Wallrides сыныптағы тақта: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Жердегі сызықты ұстану тым скучно!

Біз жол ізбасарларына басқа қырынан қарап, оларды басқа ұшаққа - мектеп тақтасына шығаруға тырыстық.

Қараңызшы, одан не пайда болды!

1 -қадам: Сізге не қажет?

Бір жарысушы робот үшін:

Механика:

1 x 2WD miniQ Robot шассиі; Бұл қарапайым екі доңғалақты роботтар жасауға арналған көп функциялы платформа

1: 150 төмендету коэффициентімен 2 х 6В шағын беріліс моторы; MiniQ робот платформасына кіретін редукторлы қозғалтқыштардың беріліс коэффициенті 1:50 құрайды және олар өте жылдам. Оларды мықты қозғалтқыштармен ауыстыру керек, мысалы, беріліс коэффициенті 1: 150 немесе одан жоғары. Беріліс коэффициенті неғұрлым жоғары болса, робот ақ тақтада баяу жүреді, бірақ доңғалақтардың сырғып кету мүмкіндігі аз болады

4 х неодимий магниті; Сізге диаметрі 12 мм (дөңгелек пішінділер үшін) немесе жағы 12 мм (шаршы пішінділер үшін) қалыңдығы 3 мм болатын шағын магниттер қажет. Сондай -ақ, магнитте, әдетте, M3 бұрандаға арналған басы бар станок бұрандасы үшін тесік болуы керек. Кейде өндірушілер магнит муфтасының беріктігін көрсетеді. Ол 2 -ден 2,4 кг -ға дейін болуы керек

Электроника:

1 x Arduino UNO; Борттық компьютер. Ең танымал прототиптік платформа

1 x Octoliner модулі; Жарыс ботының көздері мен фаралары. Octoliner - бұл I2C интерфейсі арқылы басқарылатын 8 бөлек инфрақызыл сенсордан тұратын салқын желі сенсоры

1 x Мотор қалқаны; Кез келген модуль сізге сәйкес келеді. Мен L298p чипіне негізделген осы аналогты қолдандым

1 х 2 ұялы 7.4V LiPo батареясы; Бұл қозғалтқыштар магнит тартымдылығын жеңу үшін қажет үлкен ток бере алады. Екі ұялы батареяның кернеуі 7,4 В-8,4 В аралығында. Бұл 6В қозғалтқыштары мен Arduino тақтасындағы кіріктірілген кернеу реттегіші үшін жеткілікті. Кез келген сыйымдылықты таңдауға болады. Батареяның сыйымдылығы неғұрлым көп болса, робот соғұрлым ұзақ жүреді, бірақ тым сыйымды батареяның ауыр болуы мүмкін екенін ескеріңіз. 800mAh - 1300mAh диапазонындағы сыйымдылық оңтайлы болып табылады

Әр түрлі:

4 x Аталық-Әйел сымы;

Ұзындығы 10 мм болатын 4 x M3 аралық немесе еркек-әйелге қарсы тұру;

Ұзындығы 25 мм немесе одан көп 3 x M3 аралық немесе еркек-әйелдік тоқтау;

4 x M3x8 есептегіш жазық бұранда;

1 x M3 нейлон бұрандасы;

1 x M3 нейлон алты бұрышты гайка;

Кез келген M3 бұрандалар мен алты бұрышты гайкалар

Сынып үшін:

Магниттік тақта қабырғаға ілулі;

Қалың қара магниттік тақта маркерлері;

Егер сіз көптеген роботтар жасап, оларды бөлек зарядтағыңыз келсе, арнайы LiPo аккумуляторлық зарядтағыш немесе бірнеше зарядтағыш

2 -қадам: Қалай жинау керек? Шасси жинау

Алдымен сізге 1: 150 беріліс коэффициенті бар қуатты қозғалтқыштар жиынтығынан алдын ала алмастыратын miniQ шасси платформасының қозғалтқыштарын жинау қажет. Сымдарды қозғалтқыш контактілеріне дәнекерлеуді ұмытпаңыз!

3 -қадам: Қалай жинау керек? Магниттерді орнатыңыз

Магниттерді miniQ платформасына орнатыңыз. M3x10 тежегіштерін, M3x8 немесе M3x6 тегіс бұрандаларды және M3 гайкаларын қолданыңыз. Қажетті орнату тесіктері суретте көрсетілген.

Бұл маңызды!

Кедергілердің ұзындығы дәл 10 мм болуы керек. Магниттерді орнатқаннан кейін платформаны тақтада тексеріңіз. Барлық төрт магнит магниттік тақтаға жақын орналасуы керек және miniQ платформасының доңғалақтарындағы резеңке шиналар алдын ала жүктеліп, тақтай бетіне біраз үйкеліс әкелуі керек.

Роботты тақтаға қолмен жылжытыңыз. Жүру кезінде магниттер тақтадан түспеуі керек. Егер қандай да бір магнит шықса, бұл доңғалақтардағы резеңке доңғалақтар максималды жүктеледі. Бұл жағдайда M3 шайбаларын қосу арқылы барлық тоқтаулардың 10 мм қашықтықты 1 немесе 2 мм -ге арттырып, қайталап көріңіз.

4 -қадам: Қалай жинау керек? Электрониканы қосыңыз

Arduino UNO тақтасын M3x25 тетіктерін, M3 бұрандаларын және M3 гайкаларын қолданып платформаға орнатыңыз. Қысқа тоқтамауды қолданбаңыз, сымдар мен батареяға арналған Arduino тақтасының астында бос орын қалдырыңыз.

Мотор қалқанын Arduino UNO тақтасына орнатыңыз.

Octoliner модулін орнатыңыз. М3 нейлонды бұранда мен гайканы қолданып оны платформаға басыңыз.

Бұл маңызды!

Октолайнерді бекіту үшін металл бекітпелерді қолданбаңыз. Бөлу тақтасындағы кейбір бекіту тесіктері дәнекерленген және IO түйреуіштері ретінде пайдаланылады. Қысқа тұйықталудың алдын алу үшін пластикалық бекіткішті қолданыңыз, мысалы, нейлон.

5 -қадам: Қалай жинау керек? Сымдар

Барлық электрондық компоненттерді диаграммада көрсетілгендей байланыстырыңыз. Octoliner модулі 4 сым арқылы (GND, 5V, SDA, SCL) Arduino UNO -ға қосылады. Қозғалтқыштарды қозғалтқыш қалқанына қосыңыз. LiPo аккумуляторы мотор қалқанындағы сыртқы қуат көзінің контактілеріне, сондай -ақ Arduino тақтасындағы VIN түйреуішіне қосылады. VIN істікшесін пайдаланудың орнына тақтадағы 5,5 мм х 2,1 мм қуат ашасын пайдалануға болады.

Бұл маңызды!

Қозғалтқыш қалқанын пайдаланған кезде сым қажет емес. Екі қозғалтқыш каналы 4 түйреуішпен басқарылады. 2 PWM түйреуіші айналу жылдамдығына жауап береді, ал айналу бағыты үшін 2 DIR түйреуіші. Әдетте олар Arduino тақтасының арнайы түйреуіштерімен байланысты және олардың индекстері қалқан өндірушісіне байланысты әр түрлі болуы мүмкін. Мысалы, менің Мотор қалқымам үшін сандар D4 D5 (бірінші арна үшін DIR және PWM) және D7 D6 (екінші арна үшін DIR және PWM). Түпнұсқа Arduino Motor қалқаны үшін түйреуіштердің нөмірлері D12 D3 (бірінші арна үшін DIR және PWM) және D13 D11 (екінші арна үшін DIR және PWM) сәйкес келеді.

Бұл маңызды!

Hobby LiPo батареяларында кері полярлықтан қорғайтын тақта жоқ! Оң және теріс контактілердің кездейсоқ қысқа тұйықталуы батареяның тұрақты істен шығуына немесе өртке әкеледі.

6 -қадам: қалай бағдарламалау керек? XOD

Мұндай жарысатын роботқа бағдарлама жасау оны құрастырудан да оңай.

Барлық жобаларымда мен XOD визуалды бағдарламалау ортасын қолданамын, бұл маған код жазбай Arduino бағдарламаларын графикалық түрде құруға мүмкіндік береді. Бұл орта жылдам құрылғы прототиптеу немесе бағдарламалау алгоритмдерін үйрену үшін өте қолайлы. Толығырақ оқу үшін XOD құжаттамасының веб -бетіне өтіңіз.

Бұл роботты бағдарламалау үшін XOD жұмыс кеңістігіне бір ғана амперка/октолинер кітапханасын қосу қажет. Бұл сегіз каналды сенсормен жұмыс істеу үшін қажет.

7 -қадам: қалай бағдарламалау керек? Патч

Бағдарлама PID-контроллерінің жұмыс принципіне негізделген. Егер сіз PID-контроллердің не екенін және оның қалай жұмыс істейтінін білгіңіз келсе, сіз осы тақырып бойынша басқа мақаланы оқи аласыз.

Робот бағдарламасымен патчты қараңыз. Онда қандай түйіндер бар екенін және олардың барлығы қалай жұмыс істейтінін көрейік.

октолинер сызығы

Бұл сызықты қадағалайтын Octoliner модулін білдіретін amperka/octoliner XOD кітапханасының тез басталатын түйіні. Ол -1 -ден 1 -ге дейінгі диапазондағы «сызықты бақылау мәнін» шығарады. 0 мәні сызықтың октолайнер тақтасындағы инфрақызыл датчиктерге қатысты (CH3 және CH4 арасында) орталық позицияда екенін көрсетеді. -1 мәні шеткі сол жақ позицияға сәйкес келеді (CH0), ал 1 оң жақ шетіне (CH1). Жүктеу түйінінде оптикалық қосқыш датчиктері инициализацияланады және олардың әдепкі жарықтық пен сезімталдық параметрлері орнатылады. Бұл түйінге кірулер - бұл құрылғының I2C адресі (Octoliner тақтасы үшін ADDR - бұл 0x1A) және жолды бақылау мәнін жаңарту жылдамдығы (UPD), мен оны үздіксіз орнатамын.

Жолды бақылау мәндері тікелей pid-controller түйініне беріледі.

pid-контроллер

Бұл түйін POD-контроллердің жұмысын XOD-та жүзеге асырады. Мақсатты (TARG) мәні - бұл 0. Бұл сызық робот астындағы дәл дәл ортасында орналасқан күй. Егер жолды бақылау мәні 0 болса, PID контроллері RST түйреуіші арқылы қалпына келтіріледі. Егер сызықты бақылау мәні 0-ден өзгеше болса, PID-контроллері оны Kp, Ki, Kd коэффициенттерін қолданып қозғалтқыш жылдамдығының мәндеріне түрлендіреді. Коэффициенттер мәндері эксперименталды түрде таңдалды және сәйкесінше 1, 0,2 және 0,5 -ке тең болды. PID контроллерінің жаңарту жылдамдығы (UPD) үздіксіз күйге орнатылады.

PID-контроллердің өңделген мәні 1-ден алынады және 1-ге қосылады. Бұл қозғалтқыштардың синхронизациясынан, желі жоғалған кезде оларды қарама-қарсы бағытта айналдырудан тұрады. Бұл түйіндердегі 1 мәні қозғалтқыштардың максималды жылдамдығын көрсетеді. Сіз төменгі мәнді енгізу арқылы жылдамдықты төмендете аласыз.

h-көпір-тұрақты ток қозғалтқышы

Бұл түйіндердің екеуі роботтардың сол және оң қозғалтқыштарын басқаруға жауап береді. Мұнда мотор қалқаны жұмыс істейтін PWM және DIR пин мәндерін орнатыңыз.

Патчты жарқылдап, жарыс ботыңызды көріңіз. Егер сіз құрастыру нұсқауларын дәл орындасаңыз, патчты өзгертудің немесе PID контроллерін реттеудің қажеті жоқ. Көрсетілген параметрлер өте оңтайлы.

Дайын бағдарламаны gabbapeople/whiteboard-races кітапханасынан табуға болады

8 -қадам: Көрме және кеңестер