Arduino Line Follower Wallrides Classroom Whiteboard: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Det er for kedeligt at følge linjen på jorden!

Vi har forsøgt at se på en anden vinkel på line -følgere og bringe dem til et andet fly - til skolens whiteboard.

Se hvad der kom ud af det!

Trin 1: Hvad har du brug for?

Til en racerrobot:

Mekanik:

1 x 2WD miniQ Robot chassis; Det er en multifunktionel platform til oprettelse af enkle tohjulede robotter

2 x 6V mikro gearmotor med 1: 150 reduktionsforhold; Gearmotorer, der følger med miniQ -robotplatformen, har et gearforhold på 1:50 og er for hurtige. De bør erstattes af stærkere motorer, f.eks. Med 1: 150 eller højere gearforhold. Jo højere gearforhold jo langsommere kører robotten på tavlen, men jo mindre er chancen for at hjulene glider

4 x Neodymium magnet; Du har brug for små 3 mm tykkelsesmagneter med en diameter på 12 mm (for dem med en rund form) eller med 12 mm -siden (for dem med en firkantet form). Magneter skal også have et hul til maskinskruen med et forsænket hoved normalt til M3. Nogle gange angiver producenterne magnetkoblingens styrke. Det bør være i området 2 kg til 2,4 kg

Elektronik:

1 x Arduino UNO; Kørecomputeren. Den mest populære prototypeplatform

1 x Octoliner -modul; Øjne og forlygter på din racerbot. Octoliner er en cool line -sensor, der består af 8 separate infrarøde sensorer, der styres via et I2C -interface

1 x motorskærm; Næsten ethvert modul passer dig. Jeg brugte denne analoge baseret på L298p -chip

1 x 2-cellers 7,4V LiPo batteri; Det kan give en stor strøm, som motorer har brug for for at overvinde magneternes tiltrækning. Det 2-cellede batteri har en spænding i området 7,4V til 8,4V. Det er nok til 6V-motorer og den indbyggede spændingsregulator på Arduino Board. Enhver kapacitet kan vælges. Jo rummeligt batteriet er, desto længere kører robotten, men bemærk, at for stort batteri kan være tungt. Kapaciteten i intervallet 800mAh til 1300mAh er optimal

Diverse:

4 x Mand-Kvinde ledning;

4 x M3 afstandsstykke eller mand-kvinde afstand med 10 mm længde;

3 x M3-afstandsstykke eller mand-kvinde-standoff med 25 mm længde eller mere;

4 x M3x8 forsænket fladhovedskrue;

1 x M3 nylonskrue;

1 x M3 nylon sekskantmøtrik;

Eventuelle M3 skruer og sekskantmøtrikker

Til et klasseværelse:

Magnetisk whiteboard hængende på væggen;

Tykke sorte magnetiske bordmarkører;

Særlig LiPo batterioplader eller flere opladere, hvis du vil lave mange robotter og oplade dem separat

Trin 2: Hvordan samles? Saml chassis

Først skal du samle miniQ-chassisplatform, der forududskifter motorer fra sættet med mere kraftfulde med gearforholdet 1: 150. Glem ikke at lodde ledningerne til motorens kontakter!

Trin 3: Hvordan samles? Installer magneter

Installer magneterne på miniQ -platformen. Brug M3x10 standoffs, M3x8 eller M3x6 flade forsænkede skruer og M3 møtrikker. Påkrævede installationshuller er vist på billedet.

Det er vigtigt!

Afstandenes længde skal være præcis 10 mm. Efter installation af magneterne testes platformen på whiteboardet. Alle fire magneter skal støde op til magnetbrættet, og gummidækkene på miniQ -platformens hjul skal være forudindlæst og give en vis friktion med brættets overflade.

Flyt robot manuelt over hele linjen. Under turen skal magneterne ikke komme af brættet. Hvis der kommer en magnet, betyder det, at gummidækkene på hjulene belastes maksimalt. I dette tilfælde skal du øge afstanden på 10 mm for alle afstande med 1 eller 2 mm ved at tilføje et par M3 -skiver og prøve igen.

Trin 4: Hvordan samles? Tilføj elektronik

Monter Arduino UNO -kortet på platformen ved hjælp af M3x25 -afstandsstykker, M3 -skruer og M3 -møtrikker. Brug ikke korte afstande, lad der være plads under ledningen og batteriet under Arduino -kortet.

Installer motorafskærmningen på Arduino UNO -kortet.

Installer Octoliner -modulet. Tryk den mod platformen ved hjælp af en nylon M3 skrue og møtrik.

Det er vigtigt!

Brug ikke metalbeslag til montering af Octoliner. Nogle monteringshuller på breakout -kortet er loddet og bruges som IO -ben. For at forhindre kortslutninger skal du bruge plastik, f.eks. Nylon.

Trin 5: Hvordan samles? Ledninger

Forbind alle elektroniske komponenter som vist i diagrammet. Octoliner -modulet er forbundet via 4 ledninger (GND, 5V, SDA, SCL) til Arduino UNO. Tilslut motorer til motorafskærmningen. LiPo -batteriet er forbundet til kontaktpuderne på den eksterne strømforsyning på motorskærmen samt til VIN -stiften på Arduino -kortet. I stedet for at bruge VIN -stiften kan du bruge 5,5 mm x 2,1 mm strømstik på kortet.

Det er vigtigt!

Ved brug af motorafskærmningen er der ikke behov for ledninger. To motorkanaler styres af 4 ben. 2 PWM -ben er ansvarlige for rotationshastigheden, mens 2 DIR -ben for rotationsretningen. Normalt er de allerede forbundet med specifikke Arduino Board -pins, og deres indeksnumre kan variere afhængigt af producenten af skjoldet. For eksempel, for mit motorskjold, er tallene D4 D5 (DIR og PWM for den første kanal) og D7 D6 (DIR og PWM for den anden kanal). For det originale Arduino Motor -skjold svarer stifterne til D12 D3 (DIR og PWM for den første kanal) og D13 D11 (DIR og PWM til den anden kanal).

Det er vigtigt!

Hobby LiPo -batterier har ikke et omvendt polaritetsbeskyttelsestavle! Utilsigtet kortslutning af de positive og negative kontakter vil resultere i permanent batterisvigt eller brand.

Trin 6: Hvordan programmeres? XOD

At lave et program til en sådan racerobot er endnu lettere end at samle det.

I alle mine projekter bruger jeg XOD visuelt programmeringsmiljø, som giver mig mulighed for at oprette Arduino -programmer grafisk uden at skrive kode. Dette miljø er ideelt til hurtig prototyping af enheder eller læring af programmeringsalgoritmer. Følg XOD -dokumentationswebstedet for at læse mere.

For at programmere denne robot skal du kun tilføje et bibliotek amperka/octoliner til dit XOD -arbejdsområde. Det er nødvendigt for arbejde med en otte-kanals linjesensor.

Trin 7: Hvordan programmeres? Lappe

Programmet er baseret på princippet om en PID-controller operation. Hvis du vil vide, hvad PID-controlleren er, og hvordan den fungerer, kan du læse en anden artikel om dette emne.

Tag et kig på lappen med robotprogrammet. Lad os se, hvilke noder der er til stede på det, og hvordan det hele fungerer.

octoliner-line

Det er en hurtigstartsknude fra amperka/octoliner XOD-biblioteket, der repræsenterer Octoliner-modulet, der sporer linjen. Det udsender "liniesporingsværdien", der ligger i området -1 til 1. Værdien 0 viser, at linjen er i midterpositionen i forhold til de infrarøde sensorer på Octoliner -kortet (mellem CH3 og CH4). -1 -værdien svarer til den yderste venstre position (CH0), mens 1 til den yderste højre (CH1). Ved opstartsknudepunkt initialiserer optokoblingssensorerne og opsætter deres standardparametre for lysstyrke og følsomhed. Indgangene til denne knude er enhedens I2C -adresse (ADDR for Octoliner -kortet er 0x1A) og opdateringshastigheden for linjesporingsværdi (UPD), jeg indstiller den kontinuerligt.

Liniesporingsværdierne føjes direkte til pid-controller-noden.

pid-controller

Denne knude implementerer PID-controllerens arbejde i XOD. Målværdien (TARG) for den er 0. Det er tilstanden, når linjen er nøjagtigt i midten under robotten. Hvis liniesporingsværdien er 0, nulstilles PID-controlleren via RST-pin. Hvis liniesporingsværdien er forskellig fra 0, konverterer PID-controlleren den ved hjælp af Kp, Ki, Kd koefficienter til motorhastighedsværdierne. Koefficientværdierne blev valgt eksperimentelt og lig med henholdsvis 1, 0,2 og 0,5. Opdateringshastigheden (UPD) for PID-controlleren er indstillet til kontinuerlig.

Den behandlede værdi af PID-controlleren trækkes fra 1 og tilføjes til 1. Det gøres for at desynkronisere motorer for at få dem til at rotere i modsatte retninger, når linjen er tabt. Værdien 1 i disse noder repræsenterer motorernes maksimale hastighed. Du kan reducere hastigheden ved at indtaste den lavere værdi.

h-bridge-dc-motor

Et par af disse noder er ansvarlige for at styre venstre og højre robotmotorer. Her indstilles PWM- og DIR -pinværdierne, som dit motorskærm fungerer igennem.

Flash patch og prøv din racing bot. Hvis du nøjagtigt følger monteringsinstruktionerne, behøver du ikke ændre patch eller justere PID-controlleren. De angivne indstillinger er ret optimale.

Det færdige program findes i bibliotekets gabbapeople/whiteboard-løb

Trin 8: Showcase og tips