Arduino Line Follower Wallrides Classroom Whiteboard: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang pagsunod sa linya sa lupa ay masyadong mainip!

Sinubukan naming tingnan ang ibang anggulo sa mga tagasunod sa linya at dalhin sila sa ibang eroplano - sa whiteboard ng paaralan.

Tingnan kung ano ang dumating dito!

Hakbang 1: Ano ang Kailangan Mo?

Para sa isang racing robot:

Mekanika:

1 x 2WD miniQ Robot chassis; Ito ay isang multi-functional platform para sa paglikha ng simpleng mga robot na may dalawang gulong

2 x 6V Micro na nakatuon sa motor na may 1: 150 na ratio ng pagbawas; Ang mga naka-motor na motor na kasama ang miniQ robot platform ay mayroong gear ratio na 1:50 at masyadong mabilis. Dapat silang mapalitan ng mas malakas na mga motor halimbawa ng 1: 150 o mas mataas na ratio ng gear. Ang mas mataas na ratio ng gear ay mas mabagal ang pagsakay ng robot sa whiteboard ngunit mas mababa ang pagkakataon na madulas ang mga gulong

4 x Neodymium magnet; Kailangan mo ng maliliit na 3mm na magneto ng kapal na may diameter na 12mm (para sa mga may bilog na hugis) o sa gilid na 12mm (para sa mga may parisukat na hugis). Gayundin, ang mga magnet ay dapat magkaroon ng isang butas para sa turnilyo ng makina na may isang countersunk head na karaniwang para sa isang M3. Minsan tinutukoy ng mga tagagawa ang lakas ng pagkabit ng magnet. Dapat ay nasa saklaw na 2kg hanggang 2.4kg

Elektronikong:

1 x Arduino UNO; Ang on-Board computer. Ang pinakatanyag na platform ng prototyping

1 x module ng Octoliner; Mga mata at headlight ng iyong racing bot. Ang Octoliner ay isang cool na sensor ng linya na binubuo ng 8 magkakahiwalay na mga infrared sensor na kinokontrol sa pamamagitan ng isang interface ng I2C

1 x Kalasag sa motor; Halos anumang module na nababagay sa iyo. Ginamit ko ang analogue na ito batay sa L298p chip

1 x 2-cell 7.4V LiPo na baterya; Maaari itong magbigay ng isang malaking kasalukuyang na kailangan ng mga motor upang mapagtagumpayan ang pang-akit ng mga magnet. Ang baterya ng 2-cell ay may boltahe sa saklaw na 7.4V hanggang 8.4V. Sapat na ito para sa 6V motors at ang built-in voltage regulator sa Arduino Board. Ang anumang kapasidad ay maaaring mapili. Ang capacious ang baterya, mas matagal ang drive ng robot ngunit tandaan na ang masyadong capacious na baterya ay maaaring maging mabigat. Ang kapasidad sa saklaw ng 800mAh hanggang 1300mAh ay pinakamainam

Iba't ibang:

4 x Lalake-Babae na kawad;

4 x M3 spacer o Pag-standoff ng Lalaki-Babae na may haba na 10mm;

3 x M3 spacer o Pag-standoff ng Lalaki-Babae na may haba na 25mm o higit pa;

4 x M3x8 countersunk flat head screw;

1 x M3 Nylon turnilyo;

1 x M3 Nylon hex nut;

Anumang mga M3 screws at hex nut

Para sa isang silid aralan:

Magnetic whiteboard na nakabitin sa dingding;

Makapal na mga marker ng itim na magnetic board;

Espesyal na charger ng baterya ng LiPo o maraming mga charger kung nais mong gumawa ng maraming mga robot at singilin ang mga ito nang hiwalay

Hakbang 2: Paano Magtipon? Magtipon ng Chassis

Sa una, kailangan mong tipunin ang miniQ chassis platform na paunang pagpapalit ng mga motor mula sa kit na may mas malakas na mga gamit ang 1: 150 gear ratio. Huwag kalimutan na maghinang ng mga wire sa mga contact sa motor!

Hakbang 3: Paano Magtipon? Mag-install ng Magneto

I-install ang mga magnet sa miniQ platform. Gumamit ng M3x10 standoffs, M3x8 o M3x6 flat countersunk screws at M3 nut. Ang mga kinakailangang butas sa pag-install ay ipinapakita sa larawan.

Mahalaga yan!

Ang haba ng mga standoff ay dapat na eksaktong 10 mm. Pagkatapos i-install ang mga magnet, subukan ang platform sa whiteboard. Ang lahat ng apat na magnet ay dapat na katabi ng magnetic board at ang gulong goma sa mga gulong ng miniQ platform ay dapat na preloaded at magbigay ng ilang alitan sa ibabaw ng board.

Mano-manong ilipat ang robot sa board. Sa panahon ng pagsakay, ang mga magnet ay hindi dapat lumabas sa pisara. Kung may anumang magnet na nagmula nangangahulugan ito na ang gulong gulong sa mga gulong ay maximally na naglo-load. Sa kasong ito, taasan ang distansya ng 10mm ng lahat ng mga standoff ng 1 o 2 mm sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang pares ng M3 washers at subukang muli.

Hakbang 4: Paano Magtipon? Magdagdag ng Electronics

I-mount ang Arduino UNO Board sa platform gamit ang M3x25 standoffs, M3 screws at M3 nut. Huwag gumamit ng mga maikling standoff, mag-iwan ng ilang puwang sa ilalim ng Arduino board para sa mga wire at baterya.

I-install ang kalasag ng Motor sa Arduino UNO Board.

I-install ang module ng Octoliner. Pindutin ito laban sa platform gamit ang isang nylon M3 screw at nut.

Mahalaga yan!

Huwag gumamit ng mga metal fastener upang mai-mount ang Octoliner. Ang ilang mga tumataas na butas sa breakout board ay solder at ginagamit bilang mga IO pin. Upang maiwasan ang mga maikling circuit, gumamit ng plastic fastener, halimbawa, nylon.

Hakbang 5: Paano Magtipon? Kable

I-link ang lahat ng mga elektronikong sangkap tulad ng ipinakita sa diagram. Ang module ng Octoliner ay konektado sa pamamagitan ng 4 na mga wire (GND, 5V, SDA, SCL) sa Arduino UNO. Ikonekta ang mga motor sa kalasag ng Motor. Ang baterya ng LiPo ay naka-link sa mga contact pad ng panlabas na supply ng kuryente sa kalasag ng Motor pati na rin sa VIN pin sa Arduino board. Sa halip na gamitin ang VIN pin, maaari mong gamitin ang 5.5 mm x 2.1 mm power plug sa board.

Mahalaga yan!

Kapag gumagamit ng kalasag sa Motor ay hindi kinakailangan ng mga wire. Ang dalawang mga channel ng motor ay kinokontrol ng 4 na mga pin. Ang 2 PWM na pin ay responsable para sa bilis ng pag-ikot habang 2 DIR pin para sa direksyon ng pag-ikot. Karaniwan, naka-link na ang mga ito sa tukoy na mga pin ng Arduino Board at ang kanilang mga numero sa index ay maaaring magkakaiba depende sa tagagawa ng kalasag. Halimbawa, para sa aking Motor Shield, ang mga numero ay D4 D5 (DIR at PWM para sa unang channel) at D7 D6 (DIR at PWM para sa pangalawang channel). Para sa orihinal na kalasag ng Arduino Motor, ang mga numero ng pin ay tumutugma sa D12 D3 (DIR at PWM para sa unang channel) at D13 D11 (DIR at PWM para sa ikalawang channel).

Mahalaga yan!

Ang mga baterya ng libangan na LiPo ay walang pabalik na lupon ng proteksyon ng polarity! Ang hindi sinasadyang pag-ikli ng positibo at negatibong mga contact ay magreresulta sa permanenteng pagkabigo ng baterya o sunog.

Hakbang 6: Paano Mag-Program? XOD

Upang makagawa ng isang programa para sa naturang racing robot ay mas madali pa kaysa sa tipunin ito.

Sa lahat ng aking mga proyekto ginagamit ko ang XOD visual programming environment na nagpapahintulot sa akin na lumikha ng mga programang Arduino nang walang pagsulat ng code. Ang kapaligiran na ito ay mainam para sa mabilis na pag-prototyp ng aparato o pag-aaral ng mga algorithm ng programa. Sundin ang pahina ng dokumentasyon ng XOD upang mabasa ang higit pa.

Upang mai-program ang robot na ito, kailangan mong magdagdag ng isang library lang ng amperka / octoliner sa iyong XOD workspace. Ito ay kinakailangan para sa trabaho na may isang walong-channel na sensor sensor.

Hakbang 7: Paano Mag-Program? Patch

Ang programa ay batay sa prinsipyo ng isang operasyon na PID-controller. Kung nais mong malaman kung ano ang PID-controller at kung paano ito gumagana maaari kang magbasa ng isa pang artikulo sa paksang ito.

Tingnan ang patch sa programa ng robot. Tingnan natin kung anong mga node ang naroroon dito at kung paano ito gumagana.

linya ng octoliner

Ito ay isang mabilis na pagsisimula node mula sa amperka / octoliner XOD library na kumakatawan sa module ng Octoliner na sumusubaybay sa linya. Ito ay naglalabas ng "halaga ng pagsubaybay sa linya" na inilalagay sa saklaw na -1 hanggang 1. Ipinapakita ng 0 na halaga na ang linya ay nasa gitnang posisyon na may kaugnayan sa mga infrared sensor sa Octoliner board (sa pagitan ng CH3 at CH4). Ang -1 na halaga ay tumutugma sa matinding kaliwang posisyon (CH0) habang ang 1 hanggang sa matinding kanan (CH1). Sa boot node pinasimulan ang mga sensor ng optocoupler at itinatakda ang kanilang default na mga parameter ng ilaw at pagiging sensitibo. Ang mga pag-input para sa node na ito ay ang I2C address ng aparato (ADDR para sa Octoliner board na ito ay 0x1A) at ang rate ng rate ng pag-update ng halaga ng pagsubaybay (UPD), itinakda ko ito tuloy.

Ang mga halaga ng pagsubaybay sa linya ay direktang pinakain sa node ng pid-controller.

pid-controller

Ang node na ito ay nagpapatupad ng gawain ng PID-controller sa XOD. Ang halaga ng target (TARG) para dito ay 0. Ito ang estado kung ang linya ay eksaktong nasa gitna sa ilalim ng robot. Kung ang halaga ng pagsubaybay sa linya ay 0, i-reset ang PID-controller sa pamamagitan ng RST pin. Kung ang halaga ng pagsubaybay sa linya ay naiiba mula sa 0, ang PID-controller ay nagko-convert Ito gamit ang Kp, Ki, Kd coefficients sa mga halaga ng bilis ng motor. Ang mga halaga ng mga koepisyent ay napili bilang eksperimento at katumbas ng 1, 0.2 at 0.5, ayon sa pagkakabanggit. Ang rate ng pag-update (UPD) ng PID-controller ay nakatakda sa tuluy-tuloy.

Ang naproseso na halaga ng PID-controller ay ibabawas mula sa 1 at idinagdag sa 1. Ginagawa ito upang mai-disonchize ang mga motor, upang paikutin ang mga ito sa kabaligtaran ng mga direksyon kapag nawala ang linya. Ang 1 halaga sa mga node na ito ay kumakatawan sa maximum na bilis ng mga motor. Maaari mong bawasan ang bilis sa pamamagitan ng pagpasok ng mas mababang halaga.

h-tulay-dc-motor

Ang isang pares ng mga node na ito ay responsable para sa pagkontrol ng kaliwa at kanang mga robot ng robot. Itakda dito ang mga halaga ng PWM at DIR pin kung saan nagpapatakbo ang iyong Motor Shield.

I-flash ang patch at subukan ang iyong racing bot. Kung eksaktong sinusunod mo ang mga tagubilin sa pagpupulong, hindi mo kailangang baguhin ang patch o ayusin ang PID-controller. Ang tinukoy na mga setting ay lubos na pinakamainam.

Ang natapos na programa ay maaaring matagpuan sa gabbapeople / whiteboard-karera ng library

Hakbang 8: Showcase at Mga Tip