Arduino Line Follower Wallrides السبورة البيضاء للفصل الدراسي: 8 خطوات (مع الصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

متابعة الخط على الأرض ممل للغاية!

لقد حاولنا النظر من زاوية مختلفة إلى المتابعين في الخط وإحضارهم إلى طائرة أخرى - إلى السبورة البيضاء بالمدرسة.

انظروا الى ما جاء منها!

الخطوة 1: ماذا تحتاج؟

لروبوت واحد للسباق:

علم الميكانيكا:

1 × 2WD miniQ روبوت الهيكل ؛ إنها منصة متعددة الوظائف لإنشاء روبوتات بسيطة ذات عجلتين

محرك ميكرو 2 × 6 فولت مع نسبة تخفيض 1: 150 ؛ تتميز المحركات الموجهة المضمنة في منصة الروبوت miniQ بنسبة تروس تبلغ 1:50 وهي سريعة جدًا. يجب استبدالها بمحركات أقوى على سبيل المثال بنسبة تروس 1: 150 أو أعلى. كلما زادت نسبة التروس ، كلما كان الروبوت أبطأ في ركوب السبورة البيضاء ، ولكن كلما قلت فرصة انزلاق العجلات

4 × مغناطيس نيوديميوم ؛ أنت بحاجة إلى مغناطيس صغير بسمك 3 مم بقطر 12 مم (لمن لديهم شكل دائري) أو مع جانب 12 مم (لمن لديهم شكل مربع). أيضًا ، يجب أن يكون للمغناطيس فتحة لمسمار الماكينة برأس غاطس عادةً لـ M3. في بعض الأحيان ، يحدد المصنعون قوة أداة التوصيل المغناطيسية. يجب أن يكون في حدود 2 كجم إلى 2.4 كجم

الإلكترونيات:

1 × اردوينو UNO ؛ الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة. منصة النماذج الأولية الأكثر شيوعًا

1 × وحدة Octoliner ؛ عيون وأضواء روبوت السباق الخاص بك. Octoliner عبارة عن مستشعر ذو خط بارد يتكون من 8 مستشعرات منفصلة تعمل بالأشعة تحت الحمراء يتم التحكم فيها عبر واجهة I2C

1 × درع المحرك ؛ تقريبا أي وحدة تناسبك. لقد استخدمت هذا التناظرية على أساس شريحة L298p

1 × 2 خلية 7.4 فولت بطارية LiPo ؛ يمكن أن يعطي تيارًا كبيرًا تحتاجه المحركات للتغلب على جاذبية المغناطيس. البطارية ثنائية الخلية لها جهد كهربائي يتراوح من 7.4 فولت إلى 8.4 فولت. يكفي لمحركات 6V ومنظم الجهد المدمج في لوحة Arduino. يمكن اختيار أي سعة. كلما زادت سعة البطارية ، كلما طالت مدة تشغيل الروبوت ، لكن لاحظ أن البطارية شديدة السعة يمكن أن تكون ثقيلة. السعة في حدود 800mAh إلى 1300mAh هي الأمثل

متنوع:

4 × سلك من الذكور والإناث ؛

فاصل 4 × M3 أو المواجهة بين الذكور والإناث بطول 10 مم ؛

فاصل 3 × M3 أو المواجهة بين الذكور والإناث بطول 25 مم أو أكثر ؛

4 × M3x8 برغي برأس مسطح غاطس ؛

1 × M3 نايلون برغي ؛

1 × M3 نايلون عرافة الجوز ؛

أي مسامير M3 وصواميل سداسية

للفصل الدراسي:

السبورة المغناطيسية معلقة على الحائط ؛

علامات السبورة المغناطيسية السميكة ؛

شاحن بطارية LiPo خاص أو شواحن متعددة إذا كنت تريد صنع العديد من الروبوتات وشحنها بشكل منفصل

الخطوة 2: كيفية التجميع؟ تجميع الهيكل

في البداية ، تحتاج إلى تجميع منصة هيكل miniQ للاستبدال المسبق للمحركات من المجموعة بأخرى أكثر قوة مع نسبة تروس 1: 150. لا تنسى لحام الأسلاك في جهات اتصال المحركات!

الخطوة 3: كيفية التجميع؟ تثبيت المغناطيس

قم بتثبيت المغناطيس على منصة miniQ. استخدم مسامير المواجهة M3x10 أو مسامير الغاطسة المسطحة M3x8 أو M3x6 وصواميل M3. تظهر ثقوب التثبيت المطلوبة في الصورة.

هذا مهم!

يجب أن يكون طول المواجهات 10 مم بالضبط. بعد تثبيت المغناطيس ، اختبر المنصة على السبورة البيضاء. يجب أن تكون جميع المغناطيسات الأربعة مجاورة للوحة المغناطيسية ويجب تحميل الإطارات المطاطية الموجودة على عجلات منصة miniQ مسبقًا وتوفير بعض الاحتكاك مع سطح اللوحة.

حرك الروبوت يدويًا عبر اللوحة. أثناء الركوب ، لا ينبغي أن يخرج المغناطيس من اللوح. إذا خرج أي مغناطيس ، فهذا يعني أن الإطارات المطاطية على العجلات يتم تحميلها إلى أقصى حد. في هذه الحالة ، قم بزيادة مسافة 10 مم لجميع المواجهات بمقدار 1 أو 2 مم عن طريق إضافة زوج من غسالات M3 وحاول مرة أخرى.

الخطوة 4: كيفية التجميع؟ أضف إلكترونيات

قم بتركيب لوحة Arduino UNO على المنصة باستخدام مواجهات M3x25 ومسامير M3 وصواميل M3. لا تستخدم المواضع القصيرة ، اترك بعض المساحة أسفل لوحة Arduino للأسلاك والبطارية.

قم بتثبيت واقي المحرك على لوحة Arduino UNO.

قم بتثبيت وحدة Octoliner. اضغط عليه مقابل المنصة باستخدام برغي وصامولة من النايلون M3.

هذا مهم!

لا تستخدم أدوات التثبيت المعدنية لتركيب Octoliner. يتم لحام بعض الثقوب المتصاعدة على لوحة القطع واستخدامها كدبابيس IO. لمنع حدوث ماس كهربائي ، استخدم قفلًا بلاستيكيًا ، على سبيل المثال ، النايلون.

الخطوة 5: كيفية التجميع؟ الأسلاك

ربط كافة المكونات الإلكترونية كما هو موضح في الرسم التخطيطي. يتم توصيل وحدة Octoliner عبر 4 أسلاك (GND ، 5V ، SDA ، SCL) إلى Arduino UNO. قم بتوصيل المحركات بدرع المحرك. ترتبط بطارية LiPo بوسادات التلامس الخاصة بمصدر الطاقة الخارجي على واقي المحرك بالإضافة إلى دبوس VIN على لوحة Arduino. بدلاً من استخدام دبوس VIN ، يمكنك استخدام قابس الطاقة 5.5 مم × 2.1 مم على اللوحة.

هذا مهم!

عند استخدام واقي المحرك ، لا حاجة إلى أسلاك. يتم التحكم في قناتين للمحرك بواسطة 4 دبابيس. 2 دبابيس PWM مسؤولة عن سرعة الدوران بينما 2 دبابيس DIR لاتجاه الدوران. عادةً ما يتم ربطها بالفعل بمسامير محددة من Arduino Board وقد تختلف أرقام الفهرس الخاصة بها اعتمادًا على الشركة المصنعة للدرع. على سبيل المثال ، بالنسبة لدرع المحرك الخاص بي ، فإن الأرقام هي D4 D5 (DIR و PWM للقناة الأولى) و D7 D6 (DIR و PWM للقناة الثانية). بالنسبة لدرع Arduino Motor الأصلي ، تتوافق أرقام المسامير مع D12 D3 (DIR و PWM للقناة الأولى) و D13 D11 (DIR و PWM للقناة الثانية).

هذا مهم!

لا تحتوي بطاريات Hobby LiPo على لوحة حماية قطبية عكسية! سيؤدي التقصير العرضي في جهات الاتصال الإيجابية والسلبية إلى حدوث عطل دائم في البطارية أو نشوب حريق.

الخطوة السادسة: كيف تبرمج؟ XOD

إن صنع برنامج لروبوت السباق هذا أسهل من تجميعه.

في جميع مشاريعي ، أستخدم بيئة البرمجة المرئية XOD التي تسمح لي بإنشاء برامج Arduino بيانياً دون كتابة كود. هذه البيئة مثالية للنماذج الأولية السريعة للأجهزة أو تعلم خوارزميات البرمجة. اتبع صفحة ويب وثائق XOD لقراءة المزيد.

لبرمجة هذا الروبوت ، تحتاج إلى إضافة مكتبة واحدة فقط amperka / octoliner إلى مساحة عمل XOD الخاصة بك. من الضروري العمل مع مستشعر خط ثماني القنوات.

الخطوة السابعة: كيف تبرمج؟ رقعة قماشية

يعتمد البرنامج على مبدأ تشغيل وحدة تحكم PID. إذا كنت تريد معرفة ماهية وحدة التحكم PID وكيف تعمل ، يمكنك قراءة مقال آخر حول هذا الموضوع.

قم بإلقاء نظرة على التصحيح باستخدام برنامج الروبوت. دعونا نرى ما هي العقد الموجودة عليه وكيف يعمل كل شيء.

octoliner-line

إنها عقدة سريعة البدء من مكتبة amperka / octoliner XOD التي تمثل وحدة Octoliner التي تتبع الخط. إنه ينتج "قيمة تتبع الخط" التي تقع في النطاق من -1 إلى 1. توضح القيمة 0 أن الخط في الموضع المركزي بالنسبة إلى مستشعرات الأشعة تحت الحمراء على لوحة Octoliner (بين CH3 و CH4). تتوافق القيمة -1 مع الموضع الأيسر المتطرف (CH0) بينما 1 إلى أقصى اليمين (CH1). في عقدة التمهيد ، تقوم بتهيئة مستشعرات optocoupler وإعداد معلمات السطوع والحساسية الافتراضية الخاصة بها. مدخلات هذه العقدة هي عنوان I2C للجهاز (ADDR للوحة Octoliner هو 0x1A) ومعدل تحديث قيمة تتبع الخط (UPD) ، قمت بضبطه بشكل مستمر.

يتم تغذية قيم تتبع الخط مباشرة إلى عقدة تحكم pid.

تحكم pid

هذه العقدة تقوم بتنفيذ عمل وحدة تحكم PID في XOD. قيمة الهدف (TARG) لها هي 0. إنها الحالة التي يكون فيها الخط بالضبط في المركز أسفل الروبوت. إذا كانت قيمة تتبع الخط 0 ، تتم إعادة تعيين وحدة التحكم PID عبر دبوس RST. إذا كانت قيمة تتبع الخط مختلفة عن 0 ، تقوم وحدة التحكم PID بتحويلها باستخدام معاملات Kp و Ki و Kd إلى قيم سرعة المحرك. تم اختيار قيم المعاملات بشكل تجريبي وتساوي 1 و 0.2 و 0.5 على التوالي. تم ضبط معدل التحديث (UPD) لوحدة التحكم PID على مستمر.

يتم طرح القيمة المعالجة لوحدة التحكم PID من 1 وإضافتها إلى 1. ويتم ذلك لإلغاء تزامن المحركات ، لجعلها تدور في اتجاهين متعاكسين عند فقد الخط. تمثل القيمة 1 في هذه العقد السرعة القصوى للمحركات. يمكنك تقليل السرعة بإدخال القيمة الأقل.

h- جسر- العاصمة المحرك

زوجان من هذه العقد مسؤولان عن التحكم في محركات الروبوت اليمنى واليسرى. هنا قم بتعيين قيم دبوس PWM و DIR التي يعمل من خلالها درع المحرك.

قم بتفليش التصحيح وجرب روبوت السباق الخاص بك. إذا اتبعت إرشادات التجميع بالضبط ، فلن تحتاج إلى تغيير التصحيح أو ضبط وحدة تحكم PID. الإعدادات المحددة مثالية تمامًا.

يمكن العثور على البرنامج النهائي في مكتبة gabbapeople / whiteboard-races

الخطوة 8: العرض والنصائح