Papan Tulis Kelas Arduino Line Follower Wallrides: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Mengikuti garis di tanah terlalu membosankan!

Kami telah mencoba untuk melihat dari sudut pandang yang berbeda pada pengikut garis dan membawa mereka ke pesawat lain - ke papan tulis sekolah.

Lihat apa yang terjadi!

Langkah 1: Apa yang Anda Butuhkan?

Untuk satu robot balap:

Mekanika:

1 x 2WD miniQ sasis Robot; Ini adalah platform multi-fungsi untuk membuat robot roda dua sederhana

Motor roda gigi mikro 2 x 6V dengan rasio reduksi 1:150; Motor dengan roda gigi yang disertakan dengan platform robot miniQ memiliki rasio roda gigi 1:50 dan terlalu cepat. Mereka harus diganti dengan motor yang lebih kuat misalnya dengan rasio gigi 1:150 atau lebih tinggi. Semakin tinggi rasio roda gigi, semakin lambat robot melaju di papan tulis tetapi semakin kecil kemungkinan roda tergelincir

4 x magnet Neodymium; Anda membutuhkan magnet kecil setebal 3mm dengan diameter 12mm (untuk yang berbentuk bulat) atau dengan sisi 12mm (untuk yang berbentuk persegi). Juga, magnet harus memiliki lubang untuk sekrup mesin dengan kepala countersunk biasanya untuk yang M3. Terkadang pabrikan menentukan kekuatan kopling magnet. Itu harus dalam kisaran 2kg hingga 2,4kg

Elektronik:

1 x Arduino UNO; Komputer yang terpasang. Platform prototipe paling populer

1 x modul Octoliner; Mata dan lampu depan bot balap Anda. Octoliner adalah sensor garis keren yang terdiri dari 8 sensor inframerah terpisah yang dikontrol melalui antarmuka I2C

1 x Pelindung motor; Hampir semua modul cocok untuk Anda. Saya menggunakan yang analog ini berdasarkan chip L298p

1 x baterai LiPo 7.4V 2-sel; Ini dapat memberikan arus besar yang dibutuhkan motor untuk mengatasi daya tarik magnet. Baterai 2 sel memiliki tegangan pada kisaran 7.4V hingga 8.4V. Cukup untuk motor 6V dan pengatur tegangan bawaan di Papan Arduino. Kapasitas apa pun dapat dipilih. Semakin besar baterai, semakin lama robot mengemudi, tetapi perhatikan bahwa baterai yang terlalu besar dapat menjadi berat. Kapasitas di kisaran 800mAh hingga 1300mAh sudah optimal

Aneka ragam:

4 x Kawat Pria-Wanita;

4 x M3 spacer atau kebuntuan Pria-Wanita dengan panjang 10mm;

3 x M3 spacer atau kebuntuan Pria-Wanita dengan panjang 25mm atau lebih;

4 x M3x8 sekrup kepala datar countersunk;

1 x M3 Nylon sekrup;

1 x M3 Nylon hex mur;

Sekrup M3 dan mur hex apa saja

Untuk ruang kelas:

Papan tulis magnetik tergantung di dinding;

Spidol papan magnetik hitam tebal;

Pengisi daya baterai LiPo khusus atau pengisi daya ganda jika Anda ingin membuat banyak robot dan mengisi daya secara terpisah

Langkah 2: Bagaimana Cara Merakit? Merakit Sasis

Pada awalnya, Anda perlu merakit motor pra-pengganti platform sasis miniQ dari kit dengan yang lebih bertenaga dengan rasio gigi 1:150. Jangan lupa untuk menyolder kabel ke kontak motor!

Langkah 3: Bagaimana Cara Merakit? Pasang Magnet

Pasang magnet pada platform miniQ. Gunakan standoff M3x10, sekrup countersunk datar M3x8 atau M3x6 dan mur M3. Lubang pemasangan yang diperlukan ditunjukkan pada gambar.

Itu penting!

Panjang kebuntuan harus tepat 10 mm. Setelah memasang magnet, uji platform di papan tulis. Keempat magnet harus berdekatan dengan papan magnet dan ban karet pada roda platform miniQ harus dimuat sebelumnya dan memberikan sedikit gesekan dengan permukaan papan.

Gerakkan robot secara manual melintasi papan. Selama perjalanan, magnet tidak boleh lepas dari papan. Jika ada magnet yang terlepas itu berarti ban karet pada roda memuat secara maksimal. Dalam hal ini, tingkatkan jarak 10mm dari semua kebuntuan sebesar 1 atau 2 mm dengan menambahkan sepasang ring M3 dan coba lagi.

Langkah 4: Bagaimana Cara Merakit? Tambahkan Elektronik

Pasang Papan Arduino UNO pada platform menggunakan standoff M3x25, sekrup M3 dan mur M3. Jangan gunakan kebuntuan pendek, sisakan sedikit ruang di bawah papan Arduino untuk kabel dan baterai.

Pasang pelindung Motor pada Papan Arduino UNO.

Pasang modul Octoliner. Tekan ke platform menggunakan sekrup dan mur nilon M3.

Itu penting!

Jangan gunakan pengencang logam untuk memasang Octoliner. Beberapa lubang pemasangan pada papan breakout disolder dan digunakan sebagai pin IO. Untuk mencegah korsleting, gunakan pengikat plastik, misalnya nilon.

Langkah 5: Bagaimana Merakit? Pengkabelan

Hubungkan semua komponen elektronik seperti yang ditunjukkan pada diagram. Modul Octoliner terhubung melalui 4 kabel (GND, 5V, SDA, SCL) ke Arduino UNO. Hubungkan motor ke pelindung Motor. Baterai LiPo terhubung ke bantalan kontak catu daya eksternal pada pelindung Motor serta ke pin VIN pada papan Arduino. Alih-alih menggunakan pin VIN, Anda dapat menggunakan colokan listrik 5,5 mm x 2,1 mm pada board.

Itu penting!

Saat menggunakan pelindung Motor tidak diperlukan kabel. Dua saluran motor dikendalikan oleh 4 pin. 2 pin PWM bertanggung jawab untuk kecepatan putaran sedangkan 2 pin DIR untuk arah putaran. Biasanya, mereka sudah terhubung dengan pin Papan Arduino tertentu dan nomor indeksnya mungkin berbeda tergantung pada produsen pelindung. Misalnya, untuk pelindung Motor saya, angkanya adalah D4 D5 (DIR dan PWM untuk saluran pertama) dan D7 D6 (DIR dan PWM untuk saluran kedua). Untuk pelindung Motor Arduino asli, nomor pin sesuai dengan D12 D3 (DIR dan PWM untuk saluran pertama) dan D13 D11 (DIR dan PWM untuk saluran kedua).

Itu penting!

Baterai Hobby LiPo tidak memiliki papan pelindung polaritas terbalik! Hubungan pendek yang tidak disengaja dari kontak positif dan negatif akan mengakibatkan kegagalan baterai permanen atau kebakaran.

Langkah 6: Bagaimana Memprogram? XOD

Membuat program untuk robot balap seperti itu bahkan lebih mudah daripada merakitnya.

Dalam semua proyek saya, saya menggunakan lingkungan pemrograman visual XOD yang memungkinkan saya membuat program Arduino secara grafis tanpa menulis kode. Lingkungan ini sangat ideal untuk pembuatan prototipe perangkat cepat atau pembelajaran algoritma pemrograman. Ikuti halaman web dokumentasi XOD untuk membaca lebih lanjut.

Untuk memprogram robot ini, Anda hanya perlu menambahkan satu perpustakaan amperka/octoliner ke dalam ruang kerja XOD Anda. Hal ini diperlukan untuk bekerja dengan sensor garis delapan saluran.

Langkah 7: Bagaimana Memprogram? Tambalan

Program ini didasarkan pada prinsip operasi pengontrol PID. Jika Anda ingin tahu apa itu pengontrol PID dan cara kerjanya, Anda dapat membaca artikel lain tentang topik ini.

Lihatlah patch dengan program robot. Mari kita lihat node apa yang ada di dalamnya dan bagaimana semuanya bekerja.

garis oktoliner

Ini adalah simpul mulai cepat dari perpustakaan XOD amperka/octoliner yang mewakili modul Octoliner yang melacak garis. Ini mengeluarkan "nilai pelacakan garis" yang terletak di kisaran -1 hingga 1. Nilai 0 menunjukkan bahwa garis berada di posisi tengah relatif terhadap sensor inframerah pada papan Octoliner (antara CH3 dan CH4). Nilai -1 sesuai dengan posisi paling kiri (CH0) sedangkan 1 untuk paling kanan (CH1). Saat boot node menginisialisasi sensor optocoupler dan mengatur parameter kecerahan dan sensitivitas default. Input untuk node ini adalah alamat I2C perangkat (ADDR untuk papan Octoliner adalah 0x1A) dan laju pembaruan nilai pelacakan garis (UPD), saya mengaturnya terus menerus.

Nilai pelacakan garis diumpankan langsung ke node pid-controller.

pid-controller

Node ini mengimplementasikan pekerjaan pengontrol PID di XOD. Nilai target (TARG) untuk itu adalah 0. Ini adalah keadaan ketika garis tepat berada di tengah di bawah robot. Jika nilai pelacakan garis adalah 0, pengontrol PID direset melalui pin RST. Jika nilai pelacakan garis berbeda dari 0, kontroler PID mengubahnya menggunakan koefisien Kp, Ki, Kd menjadi nilai kecepatan motor. Nilai koefisien dipilih secara eksperimental dan masing-masing sama dengan 1, 0,2 dan 0,5. Tingkat pembaruan (UPD) pengontrol PID diatur ke kontinu.

Nilai pengontrol PID yang diproses dikurangi dari 1 dan ditambahkan ke 1. Hal ini dilakukan untuk mendesinkronisasi motor, untuk membuatnya berputar ke arah yang berlawanan ketika saluran terputus. Nilai 1 di node ini mewakili kecepatan maksimum motor. Anda dapat mengurangi kecepatan dengan memasukkan nilai yang lebih rendah.

h-jembatan-dc-motor

Beberapa node ini bertanggung jawab untuk mengendalikan motor robot kiri dan kanan. Di sini atur nilai pin PWM dan DIR di mana pelindung Motor Anda beroperasi.

Flash patch dan coba bot balap Anda. Jika Anda benar-benar mengikuti instruksi perakitan, Anda tidak perlu mengubah tambalan atau menyesuaikan pengontrol PID. Pengaturan yang ditentukan cukup optimal.

Program yang telah selesai dapat ditemukan di perpustakaan gabbapeople/whiteboard-races

Langkah 8: Pamerkan dan Tip