Arduino Line Follower Wallrides Classroom Whiteboard: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Seguir la línia a terra és massa avorrit!

Hem intentat mirar un angle diferent als seguidors de la línia i portar-los a un altre avió: a la pissarra blanca de l’escola.

Mireu què en va sortir!

Pas 1: què necessiteu?

Per a un robot de carreres:

Mecànica:

1 xassís de robot miniQ 2WD; És una plataforma multifuncional per crear robots simples de dues rodes

Micromotor de 2 x 6V amb una relació de reducció 1: 150; Els motors d'engranatges inclosos amb la plataforma robot miniQ tenen una relació d'engranatges de 1:50 i són massa ràpids. S'han de substituir per motors més forts, per exemple, amb una relació de transmissió 1: 150 o superior. Com més gran sigui la relació d’engranatges, més lent es desplaça el robot a la pissarra, però menys possibilitats hi ha de relliscar les rodes

4 x imant de neodimi; Necessiteu imants petits de 3 mm de gruix amb un diàmetre de 12 mm (per a aquells amb forma rodona) o amb un costat de 12 mm (per a aquells amb forma quadrada). A més, els imants han de tenir un forat per al cargol de la màquina amb un cap avellinat normalment per al M3. De vegades, els fabricants especifiquen la força de l'acoblament de l'imant. Ha d’estar en el rang de 2 kg a 2,4 kg

Electrònica:

1 x Arduino UNO; L’ordinador de bord. La plataforma de prototipat més popular

1 mòdul Octoliner; Ulls i fars del vostre bot de carreres. Octoliner és un sensor de línia freda que consta de 8 sensors infrarojos independents controlats mitjançant una interfície I2C

1 x blindatge del motor; Gairebé qualsevol mòdul us convé. He utilitzat aquest analògic basat en el xip L298p

1 x bateria LiPo de 7,4 V de 2 cel·les; Pot donar un gran corrent que els motors necessiten per superar l'atracció dels imants. La bateria de 2 cel·les té una tensió que oscil·la entre 7.4V i 8.4V. N’hi ha prou amb motors de 6V i amb el regulador de voltatge incorporat a la placa Arduino. Es pot seleccionar qualsevol capacitat. Com més gran sigui la bateria, més temps el robot condueix, però tingueu en compte que la bateria massa àmplia pot ser pesada. La capacitat entre 800mAh i 1300mAh és òptima

Divers:

4 x filferro Home-Femella;

4 espaiadors M3 o enfrontament Home-Dona amb una longitud de 10 mm;

3 espaiadors M3 o enfrontament Home-Dona amb una longitud de 25 mm o més;

4 x cargol de cap pla avellinat M3x8;

1 cargol de niló M3;

1 femella hexagonal de niló M3;

Qualsevol cargol M3 i femelles hexagonals

Per a una aula:

Pissarra magnètica penjada a la paret;

Marcadors magnètics de tauler negre;

Carregador de bateria especial LiPo o diversos carregadors si voleu fabricar molts robots i carregar-los per separat

Pas 2: com muntar? Muntatge de xassís

Al principi, heu de muntar la plataforma del xassís miniQ prèviament a la substitució dels motors del kit per altres de més potents amb la relació d’engranatges 1: 150. No oblideu soldar els cables als contactes dels motors!

Pas 3: Com muntar? Instal·leu imants

Instal·leu els imants a la plataforma miniQ. Utilitzeu separadors M3x10, cargols avellanats plans M3x8 o M3x6 i femelles M3. Els forats d’instal·lació necessaris es mostren a la imatge.

Això és important.

La longitud dels separadors ha de ser exactament de 10 mm. Després d’instal·lar els imants, proveu la plataforma a la pissarra. Els quatre imants haurien d’estar adjacents al tauler magnètic i els pneumàtics de goma de les rodes de la plataforma miniQ haurien d’estar precarregats i proporcionar una mica de fricció amb la superfície del tauler.

Mou manualment el robot a través del tauler. Durant el trajecte, els imants no haurien de sortir del tauler. Si es desprèn algun imant, vol dir que els pneumàtics de goma de les rodes es carreguen al màxim. En aquest cas, augmenteu la distància de 10 mm de tots els separadors en 1 o 2 mm afegint un parell de volanderes M3 i torneu-ho a provar.

Pas 4: Com muntar? Afegeix electrònica

Munteu la placa Arduino UNO a la plataforma mitjançant separadors M3x25, cargols M3 i femelles M3. No feu servir separadors curts, deixeu una mica d’espai sota la placa Arduino per a cables i bateria.

Instal·leu el blindatge del motor a la placa Arduino UNO.

Instal·leu el mòdul Octoliner. Premeu-lo contra la plataforma mitjançant un cargol i una femella de niló M3.

Això és important.

No utilitzeu fixacions metàl·liques per muntar l'Octoliner. Alguns forats de muntatge al tauler de ruptura es solden i s’utilitzen com a pins IO. Per evitar curtcircuits, utilitzeu fixador de plàstic, per exemple, niló.

Pas 5: Com muntar? Cablejat

Enllaceu tots els components electrònics tal com es mostra al diagrama. El mòdul Octoliner es connecta mitjançant 4 cables (GND, 5V, SDA, SCL) a Arduino UNO. Connecteu els motors a la pantalla del motor. La bateria LiPo està connectada a les pastilles de contacte de la font d'alimentació externa del blindatge del motor, així com al pin VIN de la placa Arduino. En lloc d’utilitzar el pin VIN, podeu utilitzar el connector de 5,5 mm x 2,1 mm de la placa.

Això és important.

En utilitzar el blindatge del motor no calen cables. Dos canals de motor estan controlats per 4 pins. 2 pins PWM són responsables de la velocitat de rotació, mentre que 2 pins DIR per al sentit de rotació. Normalment, ja estan enllaçats amb pins específics de la placa Arduino i els seus números d’índex poden variar en funció del fabricant de l’escut. Per exemple, per al meu blindatge del motor, els números són D4 D5 (DIR i PWM per al primer canal) i D7 D6 (DIR i PWM per al segon canal). Per al blindatge original del motor Arduino, els números de pins corresponen a D12 D3 (DIR i PWM per al primer canal) i D13 D11 (DIR i PWM per al segon canal).

Això és important.

Les bateries Hobby LiPo no tenen cap placa de protecció contra polaritat inversa. Un curtcircuit accidental dels contactes positius i negatius provocarà una pèrdua permanent de la bateria o un incendi.

Pas 6: Com programar? XOD

Fer un programa per a aquest robot de carreres és encara més fàcil que muntar-lo.

En tots els meus projectes faig servir l'entorn de programació visual XOD que em permet crear programes Arduino gràficament sense escriure codi. Aquest entorn és ideal per fer prototips ràpids de dispositius o per aprendre algorismes de programació. Seguiu la pàgina web de documentació XOD per obtenir més informació.

Per programar aquest robot, heu d’afegir només una biblioteca amperka / octoliner al vostre espai de treball XOD. És necessari per treballar amb un sensor de línia de vuit canals.

Pas 7: Com programar? Pedaç

El programa es basa en el principi d’una operació del controlador PID. Si voleu saber què és i com funciona el controlador PID, podeu llegir un altre article sobre aquest tema.

Feu una ullada al pegat amb el programa robot. Vegem quins nodes hi són presents i com funciona tot.

línia octoliner

És un node d'inici ràpid de la biblioteca XOD amperka / octoliner que representa el mòdul Octoliner que fa un seguiment de la línia. Emet el "valor de seguiment de línia" que es troba entre -1 i 1. El valor 0 mostra que la línia es troba a la posició central en relació amb els sensors infrarojos de la placa Octoliner (entre CH3 i CH4). El valor -1 correspon a la posició extrema esquerra (CH0) mentre que l’1 a l’extrema dreta (CH1). En el node d’arrencada, s’inicialitzen els sensors d’optocoplador i s’estableixen els paràmetres de brillantor i sensibilitat per defecte. Les entrades d’aquest node són l’adreça I2C del dispositiu (ADDR per a la placa Octoliner és 0x1A) i la velocitat d’actualització del valor de seguiment de línia (UPD), l’he configurat continu.

Els valors de seguiment de línia s’alimenten directament al node controlador pid.

controlador de pid

Aquest node implementa el treball del controlador PID a XOD. El valor objectiu (TARG) és 0. És l'estat en què la línia es troba exactament al centre sota el robot. Si el valor de seguiment de línia és 0, el controlador PID es restableix mitjançant el pin RST. Si el valor de seguiment de línia és diferent de 0, el controlador PID el converteix utilitzant els coeficients Kp, Ki, Kd en valors de velocitat del motor. Els valors dels coeficients es van seleccionar experimentalment i eren iguals a 1, 0,2 i 0,5, respectivament. La velocitat d’actualització (UPD) del controlador PID s’estableix a contínua.

El valor processat del controlador PID es resta de l'1 i s'afegeix a l'1. Es fa per desincronitzar els motors, per fer-los girar en direccions oposades quan es perd la línia. El valor 1 en aquests nodes representa la velocitat màxima dels motors. Podeu reduir la velocitat introduint el valor inferior.

h-bridge-dc-motor

Un parell d’aquests nodes s’encarreguen de controlar els motors del robot esquerre i dret. Aquí configureu els valors de pin PWM i DIR a través dels quals funciona el vostre blindatge del motor.

Feu clic al pegat i proveu el vostre bot de carreres. Si seguiu exactament les instruccions de muntatge, no cal canviar el pegat ni ajustar el controlador PID. Els paràmetres especificats són força òptims.

El programa acabat es pot trobar a la biblioteca gabbapeople / whiteboard-races

Pas 8: aparador i consells