Arduino Line Follower Wallrides Sınıf Beyaz Tahta: 8 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Yerde çizgiyi takip etmek çok sıkıcı!

Çizgi takipçilerine farklı bir açıdan bakmaya ve onları başka bir düzleme - okul beyaz tahtasına - getirmeye çalıştık.

Bakın içinden ne çıktı!

Adım 1: Neye İhtiyacınız Var?

Bir yarış robotu için:

mekanik:

1 x 2WD miniQ Robot kasası; Basit iki tekerlekli robotlar oluşturmak için çok işlevli bir platformdur

1:150 redüksiyon oranına sahip 2 x 6V Mikro dişli motor; miniQ robot platformuna dahil olan dişli motorlar 1:50 dişli oranına sahiptir ve çok hızlıdır. Örneğin 1:150 veya daha yüksek dişli oranına sahip daha güçlü motorlarla değiştirilmelidirler. Dişli oranı ne kadar yüksek olursa, robot beyaz tahtada o kadar yavaş hareket eder, ancak tekerleklerin kayma şansı o kadar az olur

4 x Neodimyum mıknatıs; 12 mm çapında (yuvarlak şekilli olanlar için) veya 12 mm kenarlı (kare şekilli olanlar için) 3 mm kalınlığında küçük mıknatıslara ihtiyacınız vardır. Ayrıca, mıknatıslar genellikle M3 için havşa başlı makine vidası için bir deliğe sahip olmalıdır. Bazen üreticiler, mıknatıs bağlantısının gücünü belirtir. 2kg ile 2.4kg arasında olmalıdır

Elektronik:

1 x Arduino UNO; Yerleşik bilgisayar. En popüler prototipleme platformu

1 x Octoliner modülü; Yarış botunuzun gözleri ve farları. Octoliner, bir I2C arayüzü üzerinden kontrol edilen 8 ayrı kızılötesi sensörden oluşan bir soğuk hat sensörüdür

1 x Motor kalkanı; Hemen hemen her modül size uyar. Bu analogu L298p çipine dayalı olarak kullandım

1 x 2 hücreli 7.4V LiPo pil; Mıknatısların çekiciliğinin üstesinden gelmek için motorların ihtiyaç duyduğu büyük bir akım verebilir. 2 hücreli pil, 7,4V ila 8,4V aralığında bir voltaja sahiptir. 6V motorlar ve Arduino Board üzerinde bulunan dahili voltaj regülatörü için yeterlidir. Herhangi bir kapasite seçilebilir. Pil ne kadar genişse, robot o kadar uzun süre hareket eder, ancak çok geniş pilin ağır olabileceğini unutmayın. 800mAh ila 1300mAh aralığındaki kapasite optimaldir

Çeşitli:

4 x Erkek-Dişi tel;

10 mm uzunluğunda 4 x M3 ara parçası veya Erkek-Dişi zıtlığı;

25 mm veya daha fazla uzunlukta 3 x M3 ara parçası veya Erkek-Dişi zıtlığı;

4 x M3x8 havşa başlı düz başlı vida;

1 x M3 Naylon vida;

1 x M3 Naylon altıgen somun;

Herhangi bir M3 vida ve altıgen somun

Bir sınıf için:

Duvarda asılı manyetik beyaz tahta;

Kalın siyah manyetik Pano işaretleri;

Çok sayıda robot yapıp ayrı ayrı şarj etmek isterseniz özel LiPo pil şarj cihazı veya çoklu şarj cihazları

Adım 2: Nasıl Birleştirilir? Şasi Birleştirin

İlk olarak, kitteki motorları 1:150 dişli oranına sahip daha güçlü motorlarla değiştirerek miniQ şasi platformunu monte etmeniz gerekir. Telleri motor kontaklarına lehimlemeyi unutmayın!

Adım 3: Nasıl Birleştirilir? Mıknatısları takın

Mıknatısları miniQ platformuna takın. M3x10 ayırıcılar, M3x8 veya M3x6 düz havşa başlı vidalar ve M3 somunlar kullanın. Gerekli montaj delikleri resimde gösterilmiştir.

Bu önemli!

Ayrılıkların uzunluğu tam olarak 10 mm olmalıdır. Mıknatısları taktıktan sonra platformu beyaz tahtada test edin. Dört mıknatısın tamamı manyetik panoya bitişik olmalı ve miniQ platformunun tekerlekleri üzerindeki lastik lastikler önceden yüklenmiş olmalı ve pano yüzeyi ile biraz sürtünme sağlamalıdır.

Robotu tahta üzerinde manuel olarak hareket ettirin. Sürüş sırasında mıknatıslar tahtadan çıkmamalıdır. Herhangi bir mıknatıs çıkarsa, tekerleklerdeki lastik lastiklerin maksimum yüklendiği anlamına gelir. Bu durumda, bir çift M3 pul ekleyerek tüm ayırıcıların 10 mm mesafesini 1 veya 2 mm artırın ve yeniden deneyin.

Adım 4: Nasıl Birleştirilir? Elektronik ekleyin

Arduino UNO Kartını M3x25 ayırıcılar, M3 vidalar ve M3 somunlar kullanarak platforma monte edin. Kısa mesafeler kullanmayın, Arduino kartının altında teller ve pil için biraz boşluk bırakın.

Motor kalkanını Arduino UNO Kartına takın.

Octoliner modülünü kurun. Bir naylon M3 vida ve somun kullanarak platforma bastırın.

Bu önemli!

Octoliner'ı monte etmek için metal bağlantı elemanları kullanmayın. Ara kartındaki bazı montaj delikleri lehimlidir ve IO pinleri olarak kullanılır. Kısa devreleri önlemek için naylon gibi plastik bir tutturucu kullanın.

Adım 5: Nasıl Birleştirilir? Kablolama

Tüm elektronik bileşenleri şemada gösterildiği gibi bağlayın. Octoliner modülü 4 kablo (GND, 5V, SDA, SCL) üzerinden Arduino UNO'ya bağlanır. Motorları Motor kalkanına bağlayın. LiPo pil, Motor kalkanındaki harici güç kaynağının temas pedlerine ve ayrıca Arduino kartındaki VIN pinine bağlıdır. VIN pinini kullanmak yerine kart üzerindeki 5.5 mm x 2.1 mm elektrik fişini kullanabilirsiniz.

Bu önemli!

Motor kalkanını kullanırken kablo gerekmez. İki motor kanalı 4 pin ile kontrol edilir. 2 PWM pini dönüş hızından, 2 DIR pini ise dönüş yönünden sorumludur. Genellikle, belirli Arduino Board pinleriyle zaten bağlantılıdırlar ve indeks numaraları, kalkanın üreticisine bağlı olarak değişebilir. Örneğin, Motor kalkanım için sayılar D4 D5 (birinci kanal için DIR ve PWM) ve D7 D6 (ikinci kanal için DIR ve PWM). Orijinal Arduino Motor kalkanı için pin numaraları D12 D3'e (birinci kanal için DIR ve PWM) ve D13 D11'e (ikinci kanal için DIR ve PWM) karşılık gelir.

Bu önemli!

Hobby LiPo pillerinde ters polarite koruma kartı yoktur! Pozitif ve negatif kontakların yanlışlıkla kısa devre yapması, kalıcı pil arızasına veya yangına neden olur.

Adım 6: Nasıl Programlanır? XOD

Böyle bir yarış robotu için program yapmak, onu bir araya getirmekten bile daha kolaydır.

Tüm projelerimde kod yazmadan grafiksel olarak Arduino programları oluşturmamı sağlayan XOD görsel programlama ortamını kullanıyorum. Bu ortam, hızlı cihaz prototipleme veya programlama algoritmalarını öğrenmek için idealdir. Daha fazlasını okumak için XOD dokümantasyon web sayfasını takip edin.

Bu robotu programlamak için, XOD çalışma alanınıza yalnızca bir amperka/octoliner kitaplığı eklemeniz gerekir. Sekiz kanallı bir hat sensörü ile çalışmak için gereklidir.

Adım 7: Nasıl Programlanır? Yama

Program, bir PID-kontrolör işlemi prensibine dayanmaktadır. PID denetleyicisinin ne olduğunu ve nasıl çalıştığını öğrenmek istiyorsanız bu konuyla ilgili başka bir makaleyi okuyabilirsiniz.

Robot programı ile yamaya bir göz atın. Üzerinde hangi düğümlerin bulunduğunu ve hepsinin nasıl çalıştığını görelim.

oktoliner-çizgi

Hattı izleyen Octoliner modülünü temsil eden amperka/octoliner XOD kitaplığından bir hızlı başlangıç düğümüdür. -1 ila 1 aralığında yer alan "hat izleme değeri" verir. 0 değeri, hattın Octoliner kartındaki (CH3 ve CH4 arasında) kızılötesi sensörlere göre orta konumda olduğunu gösterir. -1 değeri aşırı sol konuma (CH0), 1 değeri ise aşırı sağa (CH1) karşılık gelir. Önyüklemede düğüm, optokuplör sensörlerini başlatır ve varsayılan parlaklık ve hassasiyet parametrelerini ayarlar. Bu düğüm için girişler cihazın I2C adresi (Octoliner kartı için ADDR 0x1A) ve hat takip değeri güncelleme hızı (UPD), sürekli olarak ayarlıyorum.

Çizgi izleme değerleri doğrudan pid denetleyici düğümüne beslenir.

pid denetleyicisi

Bu düğüm, PID denetleyicisinin çalışmasını XOD'da uygular. Bunun için hedef (TARG) değeri 0'dır. Çizginin robotun altında tam olarak merkezde olduğu durumdur. Hat izleme değeri 0 ise, PID kontrolörü RST pini üzerinden resetlenir. Hat izleme değeri 0'dan farklıysa, PID denetleyicisi bunu Kp, Ki, Kd katsayılarını kullanarak motor hız değerlerine dönüştürür. Katsayı değerleri deneysel olarak seçilmiştir ve sırasıyla 1, 0,2 ve 0,5'e eşittir. PID denetleyicisinin güncelleme hızı (UPD) sürekli olarak ayarlanır.

PID kontrolörünün işlenen değeri 1'den çıkarılır ve 1'e eklenir. Motorların senkronizasyonunu bozmak, hat kaybolduğunda ters yönlerde döndürmelerini sağlamak için yapılır. Bu düğümlerdeki 1 değeri, motorların maksimum hızını temsil eder. Alt değeri girerek hızı azaltabilirsiniz.

h-köprü-dc-motor

Bu düğümlerden birkaçı, sol ve sağ robot motorlarını kontrol etmekten sorumludur. Burada Motor kalkanınızın çalıştığı PWM ve DIR pin değerlerini ayarlayın.

Yamayı flaşlayın ve yarış botunuzu deneyin. Montaj talimatlarını tam olarak takip ederseniz, yamayı değiştirmenize veya PID denetleyicisini ayarlamanıza gerek yoktur. Belirtilen ayarlar oldukça optimaldir.

Bitmiş program gabbapeople/whiteboard-races kütüphanesinde bulunabilir.

Adım 8: Vitrin ve İpuçları