Popis
Line Tracker je analogový senzor skládající se z infračervené LED a infračerveného světelného senzoru. Má jeden montážní otvor a je určen k montáži pod šasi robota. Line Tracker umožňuje robotovi sledovat předem vyznačenou cestu. Je to jeden ze snímačů řady 3-Wire.
3-vodičové senzory jsou kompatibilní s V5 Robot Brain nebo Cortex. Jejich senzorový kabel lze prodloužit pomocí 3-Wire Extension Cable.
Aby Line Tracker fungoval s V5 Brain, musí být kabel senzoru plně zasunut do V5 Brain 3-Wire Port.
Line Tracker je dodáván v Advance Sensor Kit nebo v balení po 3 a lze jej zakoupit zde.
| Line Tracker | Kabel snímače zcela zasunutý |
Jak funguje Line Tracker
Line Tracker funguje tak, že osvětlí povrch infračerveným světlem LED a poté infračervený světelný senzor měří odražené infračervené záření. Na základě intenzity odraženého záření může Line Tracker určit, jak světlý nebo tmavý je povrch pod senzorem.
Světle zbarvené povrchy budou odrážet více infračerveného světla než tmavé povrchy a budou se senzoru jevit jako jasnější. To umožňuje senzoru detekovat tmavou čáru na světlém povrchu nebo světlou čáru na tmavém povrchu.
Line Tracker je analogový senzor, což znamená, že infračervený senzor vrátí hodnotu napětí mezi 0 V a 5 V do mozku V5 v závislosti na odraženém infračerveném záření. V5 Brain pak tuto hodnotu převede na procento odrazivosti. Tento typ měření vyžaduje odpovídající práh rozdílu mezi odstíny odrazivosti, aby bylo možné úspěšně sledovat linii.
Například Line Tracker nebude sledovat pruh černé elektrické pásky umístěné na tmavě šedých dlaždicích VEX Competition Field Tiles, protože senzor vrátí procenta odrazu příliš blízko u sebe na prahovou hodnotu rozdílu. Proužek bílé elektrické pásky na dlaždicích VEX Competition Field Tiles však poskytne velký rozdíl v hodnotách a adekvátní práh, aby robot mohl pásku sledovat.
Line Tracker musí být spárován s programovacím jazykem, jako je VEXcode V5nebo VEXcode Pro V5, aby se vytvořil uživatelský program pro Brain, který použije hodnotu z procenta odrazivosti k ovládání robota.
Poznámka: blok (Odrazivost) vrátí jinou verzi hodnoty Line Tracker, než je hodnota na Dashboardu V5.
Umístění senzorů
Umístění sledovačů čar je pro funkci senzorů zásadní. Rozsah pro Line Tracker je přibližně 0,02” až 0,25” nad povrchem, který měří. Jeho optimální citlivost je 3 mm (asi ⅛”) a senzor by měl být umístěn co nejblíže k této vzdálenosti od povrchu.
Umístění Line Tracker na robota nad 0,25” (jako je připojení senzoru přímo pod hnací ústrojí pomocí 4” kol) vytvoří velmi špatnou sadu hodnot kvůli nízké úrovni odražené infračervené intenzity.
Kromě vzdálenosti nad povrchem, kde je senzor umístěn, je třeba vzít v úvahu vzdálenost od otočného bodu otáčení robota. Obvykle je tento otočný bod ve středu robota pro robota s pohonem všech kol a uprostřed mezi dvěma koly robota s pohonem dvou kol.
Čím blíže je Line Tracker umístěn k bodu otáčení, tím více se musí robot otočit, aby přemístil senzor. Je však možné umístit Line Trackery příliš daleko od otočného bodu, kde bude k přemístění senzoru potřeba pouze mírné otočení.
Doba odezvy linkového sledovače je 50 Hz. Pokud je rychlost pohybu robota příliš vysoká v kombinaci s velkou vzdáleností senzoru od otočného bodu robota, nemusí být doba odezvy Line Trackeru dostatečně velká, aby senzor sledoval linii.
Je také třeba poznamenat, že minimální šířka čáry, kterou může Line Tracker detekovat, je 0,25 palce.
Běžná použití Line Tracker:
Line Trackery lze použít jako jednu jednotku, pár Line Tracker nebo jako sadu tří Line Tracker pro sledování linky.
Single Unit: Single Line Tracker je obecně naprogramován tak, aby se otáčel směrem k lince, dokud linii nezjistí. Poté se robot odkloní od čáry a pohybuje se mírně dopředu a poté se otočí zpět k lince.
To vytváří velmi pomalý, trhavý pohyb podél linie. Je to však nejjednodušší programovací logika k použití, protože kontroluje pouze jednu podmínku řízení zpětné vazby: je linka detekována nebo ne?
Pár sledovačů čar: Dva sledovače čar lze namontovat tak, aby vzdálenost mezi nimi byla o něco větší než šířka čáry, kterou sledují. Robot je umístěn se senzorem na každé straně linky. Když kterýkoli ze sledovačů čáry detekuje čáru, uživatelský program nechá robota otočit tak, aby se čára mezi dvěma senzory znovu otočila.
Toto nastavení vytváří plynulejší pohyb robota. Toto nastavení však vyžaduje pokročilejší programování, aby fungovalo.
Sada tří: Řadu tří sledovačů linií lze namontovat tak, aby středový sledovač mohl detekovat linii a dva boční sledovače jsou namontovány s přesazením na každou stranu čáry. V tomto nastavení, jakmile středový senzor nedetekuje čáru a jeden z bočních senzorů čáru detekuje, robot se otočí, aby přivedl vlasec zpět pod středový senzor.
Hlavní výhodou sady tří Line Tracker oproti páru senzorů je: pokud všechny tři Line Tackery nedetekují čáru, robot může být naprogramován tak, aby se zastavil. Jakmile se robot zastaví, může začít skenovat tam a zpět a pokusit se znovu najít čáru. Toto nastavení vyžaduje tři zpětnovazební regulační smyčky a několik různých podmínek, což z něj činí nejsložitější logiku ze tří možností.
| Detekce linky se sadou tří Line Trackerů |
Další použití
Všechna tři nastavení Line Tracker lze použít k pohybu přímo vpřed, dokud nezachytí čáru a poté se zastaví.
Dvojici liniových sledovačů a sadu tří lze naprogramovat tak, aby sledovaly linii a detekovaly křížovou linii. Příčné čáry podél hlavní čáry lze použít ke změně chování robota. Například, pokud je jízdní plocha vyznačena mřížkou čar, robot by mohl být naprogramován tak, aby sledoval linii, detekoval tři mřížkové čáry a pak odbočil doprava na čtvrté linii, aby sledoval tuto čáru.
Použití sledovačů čar na soutěžním robotu:
Každý rok má herní pole VEX Robotics Competition jinou sadu bílých elektrických páskových linek. Ty obvykle označují různé zóny na hřišti. Linky mohou být během autonomního období také používány Line Trackery. Některé typy použití pro siločáry zahrnují:
Bodování: Robotovy sledovače čar mohou používat brankové čáry na hřišti k detekci bodovaných zón a poté je sladit, aby skórovali herní objekty do oblasti, jako jsou brankové čáry ve hře Nothing But Net z let 2015-2016.
Umístění herních prvků: Mnohokrát se herní prvky nacházejí podél pole. Sledovače čar lze použít ke sledování čáry k nalezení herního prvku, jeho zvednutí a následnému skórování. Příkladem toho byly látkové velké kostky, které byly umístěny na linii oddělující blízkou zónu a vzdálenou zónu během hry Starstruck 2016-2017.
Zarovnání: Line Trackers lze použít k vyrovnání robota podél čáry pole, aby mohl provést nějaký úkol nebo překalibrovat jeho polohu na poli. Ve hře 2018-2019 Turning Point mohly být linie expanzní zóny použity k vyrovnání robota tak, aby Caps mohly mít vysoké skóre.
Navigace: Jak již bylo zmíněno, Line Trackery lze použít ke sledování čáry nebo k zastavení robota, když je detekována čára. Příklad toho mohl být použit ve hře 2019–2020 Tower Takeover, Line Trackers mohli zabránit robotovi, aby prošel autonomní linií a přišel o autonomní bonus své Aliance.
Detekce objektů: Line Tracker lze namontovat zarovnaně mezi dva kusy konstrukčního kovu v rámci čelisti, dopravníkového systému nebo posuvného systému. Když herní prvek klouže přes Line Tracker, senzor může detekovat objekt.
Mnoho her má na hřišti překážky, o které se mohou Line Trackery zachytit, takže je důležité vzít to v úvahu při navrhování robota. Například umístění trasovačů čáry přímo mezi sadu kol může pomoci přenést je přes většinu překážek.