روبوت أتباع الخط لتدريس خوارزميات التحكم: 3 خطوات

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

لقد صممت هذا الروبوت التابع للخطوط منذ بضع سنوات عندما كنت مدرسًا للروبوتات. كان الهدف من هذا المشروع هو تعليم طلابي كيفية ترميز سطر يتبع الروبوت للمنافسة وأيضًا المقارنة بين عنصر تحكم If / Else و PID. وليس آخراً ، كيف تؤثر الميكانيكا وطول الروبوت على خوارزميات التحكم هذه. كان الهدف جعله أسرع ويمكن الاعتماد عليه.

لقد تم برمجتها باستخدام Arduino IDE ، ولكن من الممكن أيضًا استخدام IDE للتطوير الذي تفضله. يحتوي على PIC32 قوي مع محمل USB ، لذلك لا تحتاج إلى مبرمج. كما أن لديها مفتاح تشغيل / إيقاف ، وإعادة تعيين وزر بدء / برنامج. يتم توصيل مصابيح LED بإشارة PWM للمحركات ، حتى تتمكن من رؤية الطاقة التي تقوم بتطبيقها بسهولة.

الروبوت معياري تمامًا للتجربة وسهل الإصلاح في حالة تعرضك لحادث به. هذا يجعل هذا الروبوت الأداة المثالية لتعلم البرمجة بطريقة ممتعة للغاية. استخدمها طلابي لفترة طويلة وتعلموا شيئًا جديدًا في كل مرة ، حتى التحكم في PID. ناهيك عن أن شريط المستشعر يستخدم خوارزمية لإرجاع عدد صحيح ، وقيمة سالبة يكون الروبوت على اليسار ، وموجبة على اليمين ، و cero في منتصف الخط.

اللوازم

2x 6V محركات تروس معدنية صغيرة مع أقواس دعم ممتدة (أي نسبة تروس على ما يرام ، لي هي 10: 1)

1x خط لوحة الاستشعار

1x وحدة التحكم الرئيسية

1x 20 عبر سلك مسطح ، تباعد 1 مم. طول المنجم 20 سم.

رابط أكريليك 1x (قطع أكريليك شفاف 3 مللي متر)

1x 1/8 كرة دوارة (لي معدن)

عدد 2 عجلة مطاطية بقطر 3 سم.

1x بطارية ليبو. يمكنك تشغيل الروبوت حتى 10 فولت ، لكن ضع في اعتبارك أن المحركات مصنفة لـ 6 فولت.

بعض البراغي والصواميل M2 لربط كل شيء معًا.

إذا كنت ترغب في إنشاء ملفات التصميم الخاصة بك ، يتم إرفاق المخططات وكل شيء لإنشاءها في الخطوة التالية.

الخطوة 1: الأجهزة

كما ترون في الصور ، كل المكونات هي SMD ، وهي فرصة مثالية لممارسة مهارات اللحام الخاصة بك. تم لحام هذا الروبوت بواسطة 3 من طلابي ، لذا يمكنك القيام بذلك دون مشاكل. تم إرفاق جميع ملفات التصميم ، يمكنك رؤية الملفات باستخدام EAGLE. يتم تضمين Gerbers أيضًا إذا كنت تريد الألواح لمصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور المفضل لديك.

اللوحان متصلان بقطعة أكريليك ، كما يتم تضمين نمط القطع بالليزر. لقد استخدمت مسامير وصواميل M2 لإبقائها في مكانها. يتم وضع عجلة الكرة هنا أيضًا. وإذا تحطمت الروبوت ، فسوف ينكسر الأكريليك ويحمي الألواح من التلف ، وهي مثالية للاختبار! يتم استخدام السلك المسطح لإجراء الاتصال بين وحدة المعالجة المركزية ولوحة المستشعر. يتم توصيل المحركات بسهولة بواسطة الأسلاك بلوحة وحدة المعالجة المركزية.

ملاحظة: تستخدم الموافقة المسبقة عن علم برنامج ثابت مخصص ، وهو نسخة معدلة من البرنامج الثابت الأصلي DP32. يمكنك الحصول على البرامج الثابتة هنا. يتم تضمين اتصال ICSP في الجزء السفلي من لوحة وحدة المعالجة المركزية.

الخطوة 2: البرنامج

أوصي باستخدام Arduino IDE لبرمجة الروبوت. كما أخبرتك من قبل ، يعتمد متابع الخط هذا على PIC32MX250 ويجعله متوافقًا مع chipKIT DP32. ما عليك سوى تثبيت حزمة chipKIT على مدير الحزم على Arduino IDE وستكون جاهزًا للانطلاق. كما يمكنك برمجته على MPLAB أو IDE الذي ترغب فيه ، ولكن يمكنك تعلم الأساس على Arduino.

الباقي يشبه برمجة أي لوحة Arduino أخرى. قم بتوصيل الروبوت بجهاز الكمبيوتر الخاص بك باستخدام كابل USB صغير واضغط على زر البرنامج فورًا بعد الضغط على إعادة الضبط. ثم أرسل الرسم باستخدام زر التحميل في IDE.

لقد قمت بتضمين 3 رسومات تخطيطية في هذا البرنامج التعليمي. الأول يختبر صفيف المستشعر ، والثاني هو تابع خط If / Else والآخر هو تابع لخط PID. كل شيء يعمل بالفعل ، ولكن ستحتاج إلى تعديل بعض القيم إذا قمت بتغيير التصميم. وأيضًا لا تتردد في فعل ما تريد! هناك طرق أفضل للقيام بخوارزمية تتبع الخط ، التجريب هو مفتاح النجاح.

الخطوة الثالثة: التجربة

هذا هو الجزء الأكثر أهمية حقًا ، يجب أن تجرب كل الاحتمالات وتجد ما يناسبك.

لا تتردد في تجربة عجلات ومواد بأقطار مختلفة. قم بتغيير طول الروبوت بتعديل مفصل الأكريليك. استخدم بطارية أخرى ، حتى مع وجود جهد كهربائي مختلف. يمكن أيضًا أن تكون أصغر أو أكبر. ربما نسبة تروس أخرى للمحركات.

قم بتعديل البرنامج لاستخدام مستشعرات أقل أو حتى تجربة خوارزميات أخرى ، ستندهش من مدى تغير الأداء. أو لماذا لا ، إذا كنت مستخدمًا متقدمًا ، فافعل ذلك باستخدام MPLAB.

السماء هي الحدود!

كنصيحة إضافية … يعد ضبط مكاسب PID رحلة رائعة يمكنك من خلالها معرفة التأثيرات على الروبوت عند اتباع السطر بقيم مختلفة لـ Kp و Kd و Ki. ساعات وساعات من التعلم مضمونة !!! لن يلاحظ الأطفال أنهم يستخدمون الرياضيات بالفعل لأداء جميع المهام المطلوبة.

أتمنى أن تستمتع بهذه التعليمات ، إذا كنت بحاجة إلى شيء اسألني في التعليقات ، شكرًا على القراءة:)