Tablă albă de clasă Arduino Line Follower Wallrides: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Să urmezi linia de la sol este prea plictisitor!

Am încercat să privim un unghi diferit la adepții liniei și să-i aducem pe un alt avion - la tablă albă a școlii.

Uite ce s-a întâmplat!

Pasul 1: De ce ai nevoie?

Pentru un robot de curse:

Mecanică:

1 x șasiu robot 2WD miniQ; Este o platformă multifuncțională pentru crearea unor roboți simpli pe două roți

2 x 6V micro motor reductor cu raport de reducere 1: 150; Motoarele cu transmisie incluse în platforma robotului miniQ au un raport de transmisie de 1:50 și sunt prea rapide. Acestea ar trebui înlocuite cu motoare mai puternice, de exemplu cu raportul de transmisie 1: 150 sau mai mare. Cu cât raportul de transmisie este mai mare, cu atât robotul se deplasează mai încet pe tablă, dar cu atât mai puține șanse să alunece roțile

4 x magnet de neodim; Aveți nevoie de magneți mici de 3 mm cu diametrul de 12 mm (pentru cei cu formă rotundă) sau cu latura de 12 mm (pentru cei cu formă pătrată). De asemenea, magneții ar trebui să aibă o gaură pentru șurubul mașinii cu un cap îndoit, de obicei pentru cel M3. Uneori producătorii specifică rezistența cuplajului magnetic. Ar trebui să fie între 2 kg și 2,4 kg

Electronică:

1 x Arduino UNO; Computerul de la bord. Cea mai populară platformă de prototipare

1 x modul Octoliner; Ochii și farurile robotului dvs. de curse. Octoliner este un senzor de linie rece format din 8 senzori infrarosu separati controlati printr-o interfata I2C

1 x scut motor; Aproape orice modul ți se potrivește. Am folosit unul analogic bazat pe cipul L298p

1 x baterie LiPo de 2,4 celule de 7,4 V; Poate da un curent mare de care motoarele au nevoie pentru a depăși atracția magneților. Bateria cu 2 celule are o tensiune cuprinsă între 7,4V și 8,4V. Este suficient pentru motoarele de 6V și regulatorul de tensiune încorporat de pe placa Arduino. Orice capacitate poate fi selectată. Cu cât bateria este capabilă, cu atât robotul acționează mai mult, dar rețineți că bateria prea mare poate fi grea. Capacitatea cuprinsă între 800mAh și 1300mAh este optimă

Diverse:

4 x sârmă masculin-feminin;

4 x distanțier M3 sau distanță mascul-femeie cu lungimea de 10 mm;

3 x distanțier M3 sau distanță masculin-feminin cu lungimea de 25 mm sau mai mult;

4 x șurub cu cap plat M3x8;

1 x șurub din nailon M3;

1 x piuliță hexagonală din nailon M3;

Orice șuruburi M3 și piulițe hexagonale

Pentru o clasă:

Tablă magnetică agățată pe perete;

Marcatori magnetici de culoare neagră;

Încărcător special LiPo sau mai multe încărcătoare dacă doriți să fabricați mulți roboți și să îi încărcați separat

Pasul 2: Cum să asamblați? Asamblați șasiu

La început, trebuie să asamblați platforma șasiului miniQ preînlocuind motoarele din kit cu altele mai puternice cu raportul de transmisie 1: 150. Nu uitați să lipiți firele la contactele motoarelor!

Pasul 3: Cum să asamblați? Instalați magneți

Instalați magneții pe platforma miniQ. Utilizați distanțe M3x10, șuruburi M3x8 sau M3x6 și cu piulițe M3. Găurile de instalare necesare sunt prezentate în imagine.

Asta este important!

Lungimea distanțelor trebuie să fie exact de 10 mm. După instalarea magneților, testați platforma pe tablă. Toți cei patru magneți ar trebui să fie adiacenți cu placa magnetică, iar anvelopele de cauciuc de pe roțile platformei miniQ ar trebui să fie preîncărcate și să ofere o anumită frecare cu suprafața plăcii.

Mutați manual robotul peste tablă. În timpul călătoriei, magneții nu trebuie să se desprindă de pe tablă. Dacă vreun magnet se desprinde înseamnă că anvelopele de cauciuc de pe roți se încarcă maxim. În acest caz, măriți distanța de 10 mm a tuturor distanțelor cu 1 sau 2 mm adăugând o pereche de șaibe M3 și încercați din nou.

Pasul 4: Cum să asamblați? Adăugați produse electronice

Montați placa Arduino UNO pe platformă folosind separatoare M3x25, șuruburi M3 și piulițe M3. Nu utilizați distanțe scurte, lăsați puțin spațiu sub placa Arduino pentru fire și baterie.

Instalați scutul motorului pe placa Arduino UNO.

Instalați modulul Octoliner. Apăsați-l pe platformă folosind un șurub și piuliță din nailon M3.

Asta este important!

Nu utilizați elemente de fixare metalice pentru a monta Octoliner. Unele găuri de montare pe placa de rupere sunt lipite și utilizate ca știfturi IO. Pentru a preveni scurtcircuitele, utilizați dispozitiv de fixare din plastic, de exemplu, nailon.

Pasul 5: Cum să asamblați? Cablare

Conectați toate componentele electronice așa cum se arată în diagramă. Modulul Octoliner este conectat prin intermediul a 4 fire (GND, 5V, SDA, SCL) la Arduino UNO. Conectați motoarele la ecranul motorului. Bateria LiPo este legată de plăcuțele de contact ale sursei de alimentare externe de pe ecranul motorului, precum și de pinul VIN de pe placa Arduino. În loc să utilizați pinul VIN, puteți utiliza mufa de alimentare de 5,5 mm x 2,1 mm de pe placă.

Asta este important!

La utilizarea ecranului motorului nu sunt necesare fire. Două canale motor sunt controlate de 4 pini. 2 pini PWM sunt responsabili pentru viteza de rotație, în timp ce 2 pini DIR pentru direcția de rotație. De obicei, acestea sunt deja legate cu pinii Arduino specifici și numerele lor de index pot diferi în funcție de producătorul scutului. De exemplu, pentru ecranul meu Motor, numerele sunt D4 D5 (DIR și PWM pentru primul canal) și D7 D6 (DIR și PWM pentru al doilea canal). Pentru ecranul original al motorului Arduino, numerele pinilor corespund D12 D3 (DIR și PWM pentru primul canal) și D13 D11 (DIR și PWM pentru al doilea canal).

Asta este important!

Bateriile Hobby LiPo nu au o placă de protecție împotriva polarității! Scurtcircuitarea accidentală a contactelor pozitive și negative va duce la defectarea permanentă a bateriei sau la incendiu.

Pasul 6: Cum se programează? XOD

A face un program pentru un astfel de robot de curse este chiar mai ușor decât să-l asamblați.

În toate proiectele mele folosesc mediul de programare vizuală XOD care îmi permite să creez grafic programe Arduino fără să scriu cod. Acest mediu este ideal pentru prototiparea rapidă a dispozitivelor sau pentru învățarea algoritmilor de programare. Urmați pagina de documentare XOD pentru a citi mai multe.

Pentru a programa acest robot, trebuie să adăugați o singură bibliotecă amperka / octoliner în spațiul de lucru XOD. Este necesar pentru lucrul cu un senzor de linie cu opt canale.

Pasul 7: Cum se programează? Plasture

Programul se bazează pe principiul funcționării controlerului PID. Dacă doriți să știți ce este controlerul PID și cum funcționează, puteți citi un alt articol despre acest subiect.

Aruncați o privire la patch-ul cu programul robot. Să vedem ce noduri sunt prezente pe el și cum funcționează totul.

linia octoliner

Este un nod de pornire rapidă din biblioteca amperka / octoliner XOD care reprezintă modulul Octoliner care urmărește linia. Se afișează „valoarea de urmărire a liniei” care se află în intervalul de la -1 la 1. Valoarea 0 arată că linia se află în poziția centrală față de senzorii cu infraroșu de pe placa Octoliner (între CH3 și CH4). Valoarea -1 corespunde poziției extrem stânga (CH0) în timp ce 1 la extrema dreaptă (CH1). La pornirea nodului inițializează senzorii optocuplatorului și configurează parametrii impliciti de luminozitate și sensibilitate. Intrările pentru acest nod sunt adresa I2C a dispozitivului (ADDR pentru placa Octoliner este 0x1A) și rata de actualizare a valorii de urmărire a liniei (UPD), am setat-o continuă.

Valorile de urmărire a liniei sunt alimentate direct către nodul controlerului pid.

controler pid

Acest nod implementează activitatea controlerului PID în XOD. Valoarea țintă (TARG) pentru aceasta este 0. Este starea când linia este exact în centru sub robot. Dacă valoarea de urmărire a liniei este 0, controlerul PID se resetează prin pinul RST. Dacă valoarea de urmărire a liniei este diferită de 0, controlerul PID îl convertește folosind coeficienții Kp, Ki, Kd în valorile turației motorului. Valorile coeficienților au fost selectate experimental și egale cu 1, 0,2 și respectiv 0,5. Rata de actualizare (UPD) a controlerului PID este setată la continuu.

Valoarea procesată a controlerului PID este scăzută din 1 și adăugată la 1. Se face pentru a desincroniza motoarele, pentru a le face să se rotească în direcții opuse atunci când linia este pierdută. Valoarea 1 din aceste noduri reprezintă viteza maximă a motoarelor. Puteți reduce viteza introducând valoarea mai mică.

h-bridge-dc-motor

Câteva dintre aceste noduri sunt responsabile pentru controlul motoarelor robot stânga și dreapta. Aici setați valorile pinului PWM și DIR prin care funcționează ecranul motorului.

Blițează patch-ul și încearcă botul de curse. Dacă urmați exact instrucțiunile de asamblare, nu este nevoie să schimbați patch-ul sau să reglați controlerul PID. Setările specificate sunt destul de optime.

Programul terminat poate fi găsit în biblioteca gabbapeople / whiteboard-races

Pasul 8: Vitrină și sfaturi