Կառավարման ալգորիթմների ուսուցման գծի հետևորդ ռոբոտ ՝ 3 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Ես նախագծեցի այս գծի հետևորդ ռոբոտը մի քանի տարի առաջ, երբ ես ռոբոտաշինության ուսուցիչ էի: Այս նախագծի նպատակը իմ ուսանողներին սովորեցնելն էր, թե ինչպես պետք է ծածկագրել մրցույթին հաջորդող ռոբոտին, ինչպես նաև համեմատել If/Else- ի և PID հսկողության միջև: Եվ ամենակարևորը, թե ինչպես է մեխանիկան և ռոբոտի երկարությունը ազդում այս կառավարման ալգորիթմների վրա: Նպատակն էր այն դարձնել ավելի արագ և հուսալի:

Ես պատրաստեցի ծրագրավորվել Arduino IDE- ով, բայց հնարավոր է նաև օգտագործել ձեր նախընտրած զարգացման IDE- ն: Այն ունի հզոր PIC32 ՝ USB բեռնիչով, այնպես որ ծրագրավորողի կարիք չունեք: Այն ունի նաև ON/OFF անջատիչ, վերակայում և մեկնարկի/ծրագրի կոճակ: LED- ները միացված են շարժիչների PWM ազդանշանին, այնպես որ կարող եք հեշտությամբ տեսնել ձեր ուժը:

Ռոբոտը լիովին մոդուլային է փորձերի համար և հեշտ է վերանորոգվել, եթե դրա հետ վթարի ենթարկվեք: Դա դարձնում է այս ռոբոտը կատարյալ գործիք ծրագրավորում սովորելու համար շատ զվարճալի ձևով: Իմ ուսանողները երկար ժամանակ օգտագործել էին այն և ամեն անգամ ինչ -որ նոր բան էին սովորում, նույնիսկ PID- ի վերահսկումը: Էլ չենք խոսում այն մասին, որ սենսորային սանդղակը օգտագործում է ալգորիթմ ՝ ամբողջ թիվը վերադարձնելու համար, բացասական արժեքը ռոբոտը ձախ կողմում է, դրական ՝ աջ, և cero- ն գծի կենտրոնում է:

Պարագաներ

2x 6V միկրո մետաղական փոխանցման շարժիչներ `երկարացված աջակցության փակագծերով (ցանկացած փոխանցման հարաբերակցություն նորմալ է, իմը` 10: 1)

1x Line Sensor տախտակ

1x Հիմնական կառավարման միավոր

1x 20 հարթ մետաղալարով, 1 մմ հեռավորությամբ: Իմն ունի 20 սմ երկարություն:

1x Ակրիլային կապիչ (կտրված է 3 մմ հստակ ակրիլով)

1x 1/8 պտտվող գնդակ (իմը մետաղական է)

2x Ռետինե անիվ, 3 սմ տրամագծով:

1x Lipo մարտկոց: Դուք կարող եք ռոբոտին սնուցել մինչև 10 վ, բայց հիշեք, որ շարժիչները գնահատվում են 6 վ:

Որոշ M2 պտուտակներ և ընկույզներ `ամեն ինչ միացնելու համար:

Եթե ցանկանում եք ինքներդ պատրաստել դիզայնի ֆայլերը, հաջորդ քայլին կցվում են սխեմաներ և այն կառուցելու ամեն ինչ:

Քայլ 1: Սարքավորումը

Ինչպես տեսնում եք նկարներում, բոլոր բաղադրիչները SMD են, կատարյալ հնարավորություն է կիրառելու ձեր զոդման հմտությունները: Այս ռոբոտը կպցրեցին իմ աշակերտներից 3 -ը, այնպես որ կարող եք դա անել առանց դժվարության: Բոլոր դիզայնի ֆայլերը կցված են, ֆայլերը կարող եք տեսնել EAGLE- ով: Gerbers- ը նույնպես ներառված է, եթե ցանկանում եք ձեր նախընտրած PCB արտադրողի տախտակները:

Երկու տախտակները միավորված են ակրիլային կտորով, ներառված է նաև լազերային կտրվածքի օրինակը: Ես օգտագործել եմ M2 պտուտակներ և ընկույզներ այն տեղում պահելու համար: Այստեղ տեղադրված է նաև գնդակի սկուտեղը: Եվ եթե վթարի ենթարկեք ռոբոտին, ակրիլը կկոտրվի և կպաշտպանի տախտակները վնասից, իդեալական փորձարկման համար: Հարթ մետաղալարն օգտագործվում է պրոցեսորի և տվիչների տախտակի միջև կապ հաստատելու համար: Շարժիչները լարերով հեշտությամբ միացված են պրոցեսորի տախտակին:

Նշում. PIC- ն օգտագործում է հատուկ որոնվածը, DP32- ի օրիգինալ որոնվածի փոփոխված տարբերակն է: Այստեղ կարող եք ձեռք բերել որոնվածը: ICSP կապը ներառված է պրոցեսորի տախտակի ներքևում:

Քայլ 2: Softwareրագրակազմ

Ես խորհուրդ եմ տալիս օգտագործել Arduino IDE- ն ՝ ռոբոտին ծրագրավորելու համար: Ինչպես արդեն ասացի ձեզ, այս գծի հետևորդը հիմնված է PIC32MX250- ի վրա և այն համատեղելի է դարձնում chipKIT DP32- ի հետ: Ձեզ անհրաժեշտ է միայն տեղադրել chipKIT փաթեթը Arduino IDE- ի փաթեթների կառավարչի վրա և պատրաստ եք գնալ: Նաև կարող եք այն ծրագրավորել MPLAB- ով կամ ձեր ուզած IDE- ով, բայց կարող եք սովորել հիմքը Arduino- ի վրա:

Մնացածը նման է Arduino- ի ցանկացած այլ տախտակի ծրագրավորման: Միացրեք ռոբոտը ձեր համակարգչին միկրո USB մալուխով և վերագործարկումը սեղմելուց անմիջապես հետո սեղմեք ծրագրի կոճակը: Այնուհետև ուղարկեք ուրվագիծը IDE- ի բեռնման կոճակով:

Այս ձեռնարկի վրա ես ներառեցի 3 ուրվագիծ: Առաջինը ստուգում է սենսորային զանգվածը, երկրորդը `If/Else գծի հետևորդ է, իսկ վերջինը` PID գծի հետևորդ: Ամեն ինչ արդեն աշխատում է, սակայն դիզայնը փոխելու դեպքում որոշ արժեքներ պետք է հարմարեցնեք: Եվ նաև ազատ զգացեք ձեր սեփականը: Կան գծերի հետևորդների ալգորիթմը կատարելու ավելի լավ եղանակներ, փորձերը հաջողության բանալին են:

Քայլ 3: Փորձարկումներ

Սա իսկապես ամենակարևոր մասն է, դուք պետք է փորձեք բոլոր հնարավորությունները և գտնեք այն, որը ձեզ հարմար է:

Ազատորեն փորձեք տարբեր տրամագծի անիվների և նյութերի հետ: Փոխեք ռոբոտի երկարությունը ՝ փոփոխելով ակրիլային հոդը: Օգտագործեք մեկ այլ մարտկոց, նույնիսկ այլ լարման դեպքում: Այն կարող է լինել նաև ավելի փոքր կամ ավելի մեծ: Գուցե շարժիչների այլ փոխանցման հարաբերակցություն:

Փոփոխեք ծրագրակազմը `ավելի քիչ սենսորներ օգտագործելու կամ նույնիսկ այլ ալգորիթմներ փորձելու համար, կարող եք զարմանալ, թե որքանով կարող է փոխվել կատարումը: Կամ ինչու ոչ, եթե առաջադեմ օգտվող եք, դա արեք MPLAB- ով:

Երկինքը սահման է:

Որպես լրացուցիչ հուշում… PID- ի ձեռքբերումները կարգավորելը հետաքրքրաշարժ ճանապարհորդություն է, որի ընթացքում կարող եք իմանալ ռոբոտի վրա ունեցած ազդեցությունները ՝ Kp, Kd և Ki տարբեր արժեքներով գծին հետևելիս: Սովորելու ժամերն ու ժամերը երաշխավորված են !!! Երեխաները չեն նկատի, որ նրանք իրականում մաթեմատիկա են օգտագործում `պահանջվող բոլոր առաջադրանքները կատարելու համար:

Հուսով եմ, որ ձեզ դուր կգա այս ուսանելի տարբերակը, եթե ինչ -որ բանի կարիք ունեք, մեկնաբանություններում հարցրեք ինձ: Շնորհակալություն կարդալու համար:)