وصف
جهاز Line Tracker عبارة عن مستشعر تناظري يتكون من مصباح LED بالأشعة تحت الحمراء ومستشعر للضوء بالأشعة تحت الحمراء. يحتوي على فتحة تثبيت واحدة وهو مصمم ليتم تركيبه تحت هيكل الروبوت. يتيح جهاز Line Tracker للروبوت اتباع مسار محدد مسبقًا. إنه أحد أجهزة الاستشعار من سلسلة 3-Wire.
تتوافق المستشعرات ثلاثية الأسلاك مع V5 Robot Brain أو Cortex. يمكن تمديد كابل المستشعر الخاص بهم باستخدام كابل تمديد 3 أسلاك.
لكي يعمل Line Tracker مع V5 Brain، يجب أن يكون كابل المستشعر بالكامل مُدخلًا في منفذ V5 Brain ثلاثي الأسلاك.
يأتي Line Tracker في مجموعة أجهزة الاستشعار المتقدمة أو 3 عبوات ويمكن شراؤها هنا.
| تعقب الخط | تم إدخال كابل المستشعر بالكامل |
كيف يعمل جهاز تعقب الخط
يعمل جهاز Line Tracker عن طريق إضاءة السطح باستخدام ضوء LED بالأشعة تحت الحمراء ومن ثم يقوم مستشعر ضوء الأشعة تحت الحمراء بقياس الأشعة تحت الحمراء المنعكسة. واستنادًا إلى شدة الإشعاع المنعكس، يمكن لجهاز Line Tracker تحديد مدى سطوع أو قتامة السطح الموجود أسفل المستشعر.
ستعكس الأسطح ذات الألوان الفاتحة ضوء الأشعة تحت الحمراء أكثر من الأسطح الداكنة وستبدو أكثر سطوعًا للمستشعر. يتيح ذلك للمستشعر اكتشاف خط داكن على سطح شاحب، أو خط شاحب على سطح داكن.
جهاز Line Tracker عبارة عن مستشعر تناظري مما يعني أن مستشعر الأشعة تحت الحمراء سيعيد قيمة تتراوح بين 0 فولت و5 فولت من الجهد إلى دماغ V5 اعتمادًا على الأشعة تحت الحمراء المنعكسة. يقوم V5 Brain بعد ذلك بتحويل هذه القيمة إلى نسبة انعكاسية. يتطلب هذا النوع من القياس عتبة كافية للفرق بين ظلال الانعكاسية من أجل متابعة الخط بنجاح.
على سبيل المثال، لن يتبع جهاز Line Tracker شريطًا من الشريط الكهربائي الأسود الموضوع على بلاط حقل المنافسة VEX ذو اللون الرمادي الداكن لأن المستشعر سيعيد نسب الانعكاس قريبة جدًا من بعضها البعض بحيث لا تمثل عتبة الاختلاف. ومع ذلك، فإن وجود شريط من الشريط الكهربائي الأبيض على بلاط ساحة المنافسة VEX سيوفر فرقًا كبيرًا في القيم وعتبة مناسبة للروبوت لتتبع الشريط.
يحتاج Line Tracker إلى إقرانه بلغة برمجة مثل VEXcode V5أو VEXcode Pro V5 لإنشاء برنامج مستخدم للدماغ لاستخدام القيمة من نسبة الانعكاس للتحكم في الروبوت.
ملاحظة: ستعيد كتلة (انعكاس) نسخة مختلفة من قيمة Line Tracker عن القراءة الموجودة على لوحة معلومات V5.
وضع أجهزة الاستشعار
يعد وضع أجهزة تتبع الخط أمرًا بالغ الأهمية لوظيفة المستشعرات. يتراوح نطاق جهاز Line Tracker من 0.02 بوصة إلى 0.25 بوصة تقريبًا فوق السطح الذي يقيسه. تبلغ حساسيتها المثلى 3 مم (حوالي ⅛ بوصة) ويجب وضع المستشعر بالقرب من هذه المسافة من السطح قدر الإمكان.
سيؤدي وضع جهاز تعقب الخط على الروبوت الذي يزيد طوله عن 0.25 بوصة (مثل توصيل المستشعر مباشرةً أسفل مجموعة نقل الحركة باستخدام عجلات مقاس 4 بوصات) إلى مجموعة سيئة جدًا من القيم نظرًا لانخفاض مستوى كثافة الأشعة تحت الحمراء المنعكسة.
بالإضافة إلى المسافة فوق السطح الذي تم وضع المستشعر فيه، يجب مراعاة المسافة من نقطة محور دوران الروبوت. عادةً ما تكون هذه النقطة المحورية في وسط الروبوت بالنسبة لروبوت الدفع الرباعي وتتمركز بين عجلتي الروبوت ذو الدفع الثنائي.
كلما اقترب جهاز تعقب الخط من النقطة المحورية، زادت حاجة الروبوت إلى الدوران المحوري لإزاحة المستشعر. ومع ذلك، من الممكن وضع أجهزة تتبع الخط بعيدًا جدًا عن النقطة المحورية، حيث لن تكون هناك حاجة إلا إلى محور بسيط لإزاحة المستشعر.
زمن الاستجابة لمتعقب الخط هو 50 هرتز. إذا كانت سرعة سفر الروبوت كبيرة جدًا، بالإضافة إلى مسافة مستشعر كبيرة من النقطة المحورية للروبوت، فقد لا يكون وقت استجابة جهاز تعقب الخط كبيرًا بما يكفي لكي يتتبع المستشعر الخط.
تجدر الإشارة أيضًا إلى أن الحد الأدنى لعرض الخط الذي يمكن لـ Line Tracker اكتشافه هو 0.25 بوصة.
الاستخدامات الشائعة لجهاز تعقب الخط:
يمكن استخدام أجهزة تعقب الخط كوحدة واحدة، أو زوج من أجهزة تعقب الخط، أو كمجموعة من ثلاثة أجهزة تعقب الخط لتتبع الخط.
وحدة واحدة: تتم برمجة جهاز تعقب الخط الواحد بشكل عام للتوجه نحو الخط حتى يكتشف الخط. ثم يبتعد الروبوت عن الخط ويتحرك للأمام قليلًا ثم يعود للخلف باتجاه الخط.
ينتج عن هذا حركة بطيئة للغاية ومتشنجة على طول الخط. ومع ذلك، فهو منطق البرمجة الأسهل للاستخدام لأنه يتحقق فقط من شرط واحد للتحكم في ردود الفعل: هل تم اكتشاف الخط أم لا؟
زوج من أجهزة تتبع الخط: يمكن تركيب جهازي تتبع الخطين بحيث تكون المسافة التي تفصل بينهما أوسع قليلاً من عرض الخط الذي يتبعونه. يتم وضع الروبوت مع جهاز استشعار على كل جانب من الخط. عندما يكتشف أي من أجهزة تتبع الخط الخط، فإن برنامج المستخدم يجعل الروبوت يدير الخط بين المستشعرين مرة أخرى.
ينتج عن هذا الإعداد حركة أكثر سلاسة للروبوت. ومع ذلك، يحتاج هذا الإعداد إلى برمجة أكثر تقدمًا حتى يعمل.
مجموعة من ثلاثة: يمكن تركيب سلسلة من ثلاثة أجهزة تتبع الخط حتى يتمكن جهاز التتبع المركزي من اكتشاف الخط ويتم تركيب جهازي التتبع الجانبيين على كل جانب من جانبي الخط. في هذا الإعداد، بمجرد عدم اكتشاف المستشعر المركزي للخط واكتشاف أحد المستشعرات الجانبية للخط، سيستدير الروبوت لإعادة الخط أسفل المستشعر المركزي.
الميزة الرئيسية لمجموعة أجهزة تتبع الخط الثلاثة مقارنة بزوج من أجهزة الاستشعار هي: إذا لم تكتشف أجهزة تتبع الخط الثلاثة خطًا، فيمكن برمجة الروبوت لإيقافه. بمجرد توقف الروبوت، يمكنه البدء في المسح ذهابًا وإيابًا في محاولة للعثور على الخط مرة أخرى. يتطلب هذا الإعداد ثلاث حلقات للتحكم في ردود الفعل والعديد من الشروط المختلفة مما يجعله المنطق الأكثر تعقيدًا بين الخيارات الثلاثة.
| كشف الخط مع مجموعة من ثلاثة أجهزة تتبع الخط |
استخدامات اخرى
يمكن استخدام جميع إعدادات Line Tracker الثلاثة للتحرك بشكل مستقيم للأمام حتى تكتشف خطًا ثم تتوقف.
يمكن برمجة زوج Line Trackers والمجموعة المكونة من ثلاثة أجهزة لتتبع خط واكتشاف خط متقاطع. يمكن استخدام الخطوط المتقاطعة على طول مسار الخط الرئيسي لتغيير سلوك الروبوت. على سبيل المثال، إذا تم تحديد سطح السفر بشبكة من الخطوط، فيمكن برمجة الروبوت لتتبع خط ما، واكتشاف ثلاثة خطوط متقاطعة للشبكة، ثم الانعطاف يمينًا عند الخط المتقاطع الرابع لتتبع هذا الخط.
استخدامات أجهزة تتبع الخط على روبوت المنافسة:
يحتوي ميدان اللعب في مسابقة VEX Robotics كل عام على مجموعة مختلفة من خطوط الأشرطة الكهربائية البيضاء الموضوعة في الأسفل. تحدد هذه عادةً مناطق مختلفة في الملعب. يمكن أيضًا استخدام الخطوط بواسطة Line Trackers خلال فترة الحكم الذاتي. تتضمن بعض أنواع الاستخدام لخطوط المجال ما يلي:
التسجيل: يمكن لأجهزة تتبع الخط الخاصة بالروبوت استخدام خطوط المرمى في الملعب لاكتشاف مناطق التسجيل ثم محاذاتها لتسجيل أهداف اللعبة في المنطقة، كما هو الحال مع خطوط المرمى في لعبة 2015-2016، لا شيء سوى الشبكة.
تحديد موقع قطع اللعبة: تم العثور على قطع اللعبة في كثير من الأحيان على طول خط الحقل. يمكن استخدام Line Trackers لتتبع خط لتحديد موقع قطعة اللعبة والتقاطها ثم التسجيل. مثال على ذلك كان مع المكعبات القماشية الكبيرة التي تم وضعها على الخط الفاصل بين المنطقة القريبة والمنطقة البعيدة خلال مباراة 2016-2017، ستارستروك.
المحاذاة: يمكن استخدام Line Trackers لمحاذاة الروبوت على طول خط الحقل لأداء بعض المهام أو إعادة معايرة موقعه في الحقل. في لعبة Turning Point لعام 2018-2019، يمكن استخدام خطوط منطقة التوسيع لمحاذاة الروبوت بحيث يمكن تسجيل النقاط العالية.
التنقل: كما ذكرنا سابقًا، يمكن استخدام أجهزة تتبع الخط لتتبع خط أو إيقاف الروبوت عند اكتشاف خط. يمكن استخدام مثال على ذلك في لعبة 2019-2020، Tower Takeover، كان بإمكان Line Trackers إيقاف الروبوت من المرور فوق الخط المستقل وفقدان المكافأة المستقلة لتحالفهم.
اكتشاف الأشياء: يمكن تركيب جهاز تعقب الخط بين قطعتين من المعدن الهيكلي داخل مخلب أو نظام ناقل أو نظام منزلق. عندما تنزلق قطعة اللعبة فوق Line Tracker، يستطيع المستشعر اكتشاف الكائن.
تحتوي العديد من الألعاب على عوائق في الملعب يمكن لـ Line Trackers اكتشافها، لذا من المهم أخذ ذلك في الاعتبار عند تصميم الروبوت. على سبيل المثال، يمكن أن يساعد وضع أجهزة Line Trackers مباشرة بين مجموعة من العجلات في حملها فوق معظم العوائق.