ربات Line Follower برای آموزش الگوریتم های کنترل: 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

من این ربات دنبال کننده خط را چند سال پیش زمانی که معلم رباتیک بودم طراحی کردم. هدف این پروژه این بود که به دانش آموزانم آموزش دهم که چگونه یک ربات زیر را برای مسابقه کدگذاری کنند و همچنین بین If/Else و PID control مقایسه کنند. و مهم نیست که چگونه مکانیک و طول روبات بر الگوریتم های کنترل تأثیر می گذارد. هدف این بود که سریعتر و قابل اطمینان تر شود.

من آن را با Arduino IDE برنامه ریزی کردم ، اما همچنین می توان از IDE توسعه ای که شما ترجیح می دهید استفاده کرد. این دستگاه دارای PIC32 قدرتمند با بوت لودر USB است ، بنابراین نیازی به برنامه نویس ندارید. همچنین دارای کلید روشن/خاموش ، تنظیم مجدد و دکمه شروع/برنامه است. LED ها به سیگنال PWM موتورها متصل شده اند ، بنابراین شما می توانید قدرت مورد استفاده خود را به راحتی مشاهده کنید.

این ربات کاملاً ماژولار برای آزمایش است و در صورت تصادف با آن تعمیر آسان است. این باعث می شود این ربات به یک ابزار عالی برای یادگیری برنامه نویسی به شیوه ای بسیار سرگرم کننده تبدیل شود. دانش آموزان من برای مدت طولانی از آن استفاده کرده بودند و هر بار چیز جدیدی آموختند ، حتی کنترل PID. ناگفته نماند که نوار حسگر از یک الگوریتم برای بازگشت یک عدد صحیح استفاده می کند ، مقدار منفی روبات در سمت چپ ، مثبت در سمت راست و cero در مرکز خط است.

تدارکات

موتورهای دنده 2x 6V میکرو فلزی با براکت های پشتیبانی طولانی (هر نسبت دنده ای مناسب است ، مال من 10: 1 است)

برد سنسور 1x خط

1x واحد کنترل اصلی

1x 20 از طریق سیم تخت ، 1 میلی متر فاصله. طول من 20 سانتی متر است.

1x پیوند دهنده اکریلیک (برش داده شده در 3 میلی متر اکریلیک شفاف)

1x 1/8 توپ کاستور (مال من فلزی است)

2 برابر چرخ لاستیکی ، قطر 3 سانتی متر.

1 برابر باتری لیپو شما می توانید ربات را تا 10 ولت تغذیه کنید ، اما به خاطر داشته باشید که موتورها 6 ولت هستند.

چند پیچ و مهره M2 برای اتصال همه چیز به یکدیگر.

اگر می خواهید فایل های طراحی را خودتان تهیه کنید ، نمودارها و همه چیز برای ساخت آن در مرحله بعدی پیوست شده است.

مرحله 1: سخت افزار

همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید همه اجزای SMD هستند ، فرصتی مناسب برای تمرین مهارت های لحیم کاری است. این ربات توسط 3 نفر از دانش آموزان من لحیم شد ، بنابراین می توانید این کار را بدون مشکل انجام دهید. همه فایل های طراحی پیوست شده است ، می توانید فایل ها را با EAGLE مشاهده کنید. اگر می خواهید تخته ها را به سازنده PCB مورد علاقه خود برسانید ، Gerbers نیز گنجانده شده است.

دو تخته با یک قطعه اکریلیک به هم متصل شده اند ، الگوی برش لیزری نیز گنجانده شده است. من از پیچ و مهره M2 برای ثابت نگه داشتن آن استفاده کردم. کاستور توپ نیز در اینجا قرار داده شده است. و اگر روبات را خراب کنید ، اکریلیک می شکند و تخته ها را از آسیب محافظت می کند ، ایده آل برای آزمایش! سیم تخت برای انجام اتصال بین CPU و برد سنسور استفاده می شود. موتورها به راحتی با سیم به برد CPU متصل می شوند.

توجه: PIC از سیستم عامل سفارشی استفاده می کند ، نسخه اصلاح شده سیستم عامل اصلی DP32 است. می توانید سیستم عامل را از اینجا دریافت کنید. اتصال ICSP در پایین برد CPU موجود است.

مرحله 2: نرم افزار

من توصیه می کنم از Arduino IDE برای برنامه ریزی روبات استفاده کنید. همانطور که قبلاً به شما گفتم این دنبال کننده خط بر اساس PIC32MX250 است و آن را با chipKIT DP32 سازگار می کند. شما فقط باید بسته chipKIT را روی مدیر بسته در Arduino IDE نصب کنید و آماده کار هستید. همچنین می توانید آن را در MPLAB یا IDE مورد نظر خود برنامه ریزی کنید ، اما می توانید بر اساس Arduino یاد بگیرید.

بقیه مانند برنامه نویسی سایر بردهای آردوینو است. روبات را با کابل میکرو USB به رایانه خود وصل کرده و دکمه برنامه را بلافاصله پس از فشار دادن تنظیم مجدد فشار دهید. سپس طرح را با دکمه بارگذاری در IDE ارسال کنید.

من 3 طرح در این آموزش آورده ام. اولین مورد آرایه سنسور را آزمایش می کند ، دومی یک دنبال کننده خط If/Else و آخرین یکی یک دنبال کننده خط PID است. همه چیز در حال کار است ، اما اگر طرح را تغییر دهید ، باید مقادیری را تنظیم کنید. و همچنین با خیال راحت کار خود را انجام دهید! روشهای بهتری برای انجام الگوریتم دنبال کننده خط وجود دارد ، آزمایش کلید موفقیت است.

مرحله 3: آزمایش

این واقعاً مهمترین بخش است ، شما باید تمام امکانات را امتحان کنید و یکی را که برای شما مناسب است بیابید.

با خیال راحت با چرخ ها و مواد با قطر مختلف آزمایش کنید. تغییر طول روبات اصلاح کننده اتصال آکریلیک. از باتری دیگری حتی با ولتاژ متفاوت استفاده کنید. همچنین می تواند کوچکتر یا بزرگتر باشد. شاید نسبت دنده دیگری برای موتورها باشد.

نرم افزار را تغییر دهید تا از سنسورهای کمتری استفاده کنید یا حتی الگوریتم های دیگری را امتحان کنید ، می توانید تعجب کنید که عملکرد چقدر می تواند تغییر کند. یا چرا که نه ، اگر کاربر پیشرفته ای هستید این کار را با MPLAB انجام دهید.

آسمان حد است!

به عنوان یک راهنمایی بیشتر … تنظیم دستاوردهای PID یک سفر جذاب است که در آن می توانید هنگام پیگیری خط با مقادیر مختلف Kp ، Kd و Ki ، روی ربات اثرات آن را بیاموزید. ساعت و ساعت یادگیری تضمینی !!! بچه ها متوجه نمی شوند که در واقع از ریاضی برای انجام تمام کارهای مورد نیاز استفاده می کنند.

امیدوارم از این آموزش لذت ببرید ، اگر به چیزی نیاز دارید در نظرات از من بپرسید. با تشکر از خواندن:)