Περιγραφή
Το Line Tracker είναι ένας αναλογικός αισθητήρας που αποτελείται από μια υπέρυθρη λυχνία LED και έναν αισθητήρα υπέρυθρου φωτός. Έχει μία μόνο οπή στήριξης και έχει σχεδιαστεί για να τοποθετείται κάτω από το πλαίσιο ενός ρομπότ. Το Line Tracker επιτρέπει σε ένα ρομπότ να ακολουθεί μια προσημασμένη διαδρομή. Είναι ένας από τους αισθητήρες της σειράς 3-Wire.
Οι αισθητήρες 3 καλωδίων είναι συμβατοί με το V5 Robot Brain ή το Cortex. Το καλώδιο του αισθητήρα τους μπορεί να επεκταθεί χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο επέκτασης συρμάτων.
Για να λειτουργήσει το Line Tracker με το V5 Brain, το καλώδιο του αισθητήρα πρέπει να σε μια θύρα 3 καλωδίων V5 Brain.
Το Line Tracker διατίθεται σε κιτ αισθητήρα Advance ή σε συσκευασία των 3 τεμαχίων και μπορεί να αγοραστεί εδώ.
| Παρακολούθηση γραμμών | Καλώδιο αισθητήρα πλήρως τοποθετημένο |
Πώς λειτουργεί το Line Tracker
Το Line Tracker λειτουργεί φωτίζοντας μια επιφάνεια με το υπέρυθρο LED του και στη συνέχεια ο αισθητήρας υπέρυθρου φωτός μετρά την ανακλώμενη υπέρυθρη ακτινοβολία. Με βάση την ένταση της ανακλώμενης ακτινοβολίας, το Line Tracker μπορεί να προσδιορίσει πόσο φωτεινή ή σκοτεινή είναι η επιφάνεια κάτω από τον αισθητήρα.
Οι ανοιχτόχρωμες επιφάνειες θα αντανακλούν περισσότερο υπέρυθρο φως από τις σκούρες επιφάνειες και θα φαίνονται πιο φωτεινές στον αισθητήρα. Αυτό επιτρέπει στον αισθητήρα να ανιχνεύει μια σκούρα γραμμή σε μια ανοιχτόχρωμη επιφάνεια ή μια ανοιχτόχρωμη γραμμή σε μια σκούρα επιφάνεια.
Το Line Tracker είναι ένας αναλογικός αισθητήρας, που σημαίνει ότι ο αισθητήρας υπερύθρων θα επιστρέψει μια τιμή τάσης οπουδήποτε μεταξύ 0v και 5v στον εγκέφαλο V5, ανάλογα με την ανακλώμενη υπέρυθρη ακτινοβολία. Ο εγκέφαλος V5 μετατρέπει στη συνέχεια αυτήν την τιμή σε ποσοστό ανακλαστικότητας. Αυτός ο τύπος μέτρησης απαιτεί ένα επαρκές όριο διαφοράς μεταξύ των αποχρώσεων της ανακλαστικότητας προκειμένου να ακολουθηθεί με επιτυχία μια γραμμή.
Για παράδειγμα, το Line Tracker δεν θα ακολουθήσει μια λωρίδα μαύρης μονωτικής ταινίας που τοποθετείται στα σκούρα γκρι πλακίδια αγωνιστικού πεδίου VEX, επειδή ο αισθητήρας θα επιστρέψει ποσοστά ανάκλασης πολύ κοντά μεταξύ τους για ένα όριο διαφοράς. Ωστόσο, μια λωρίδα λευκής μονωτικής ταινίας στα Πλακίδια Αγώνα VEX θα παρέχει μια μεγάλη διαφορά στις τιμές και ένα επαρκές όριο για να παρακολουθήσει το ρομπότ την ταινία.
Το Line Tracker πρέπει να συνδυαστεί με μια γλώσσα προγραμματισμού όπως η VEXcode V5ή η VEXcode Pro V5 για να δημιουργηθεί ένα πρόγραμμα χρήστη για τον εγκέφαλο, ώστε να χρησιμοποιεί την τιμή από το ποσοστό ανακλαστικότητας για τον έλεγχο του ρομπότ.
Σημείωση: το μπλοκ (Αντανάκλαση) θα επιστρέψει μια διαφορετική έκδοση της τιμής του Line Tracker από την ένδειξη στον Πίνακα Ελέγχου V5.
Τοποθέτηση των αισθητήρων
Η τοποθέτηση των ιχνηλατητών γραμμής είναι κρίσιμη για τη λειτουργία των αισθητήρων. Το εύρος για το Line Tracker είναι περίπου 0,02" έως 0,25" πάνω από την επιφάνεια που μετρά. Η βέλτιστη ευαισθησία του είναι στα 3 mm (περίπου ⅛”) και ο αισθητήρας πρέπει να τοποθετηθεί όσο το δυνατόν πιο κοντά σε αυτήν την απόσταση από την επιφάνεια.
Η τοποθέτηση ενός Line Tracker σε ένα ρομπότ με ύψος άνω των 0,25" (όπως η τοποθέτηση του αισθητήρα απευθείας κάτω από ένα σύστημα μετάδοσης κίνησης χρησιμοποιώντας τροχούς 4") θα παράγει ένα πολύ κακό σύνολο τιμών λόγω του χαμηλού επιπέδου έντασης της ανακλώμενης υπέρυθρης ακτινοβολίας.
Εκτός από την απόσταση πάνω από την επιφάνεια στην οποία τοποθετείται ο αισθητήρας, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και η απόσταση από το σημείο περιστροφής του ρομπότ. Συνήθως, αυτό το σημείο περιστροφής βρίσκεται στο κέντρο του ρομπότ για ένα ρομπότ με κίνηση σε όλους τους τροχούς και βρίσκεται στο κέντρο μεταξύ των δύο τροχών ενός ρομπότ με κίνηση στους δύο τροχούς.
Όσο πιο κοντά τοποθετείται ο Παρακολούθηση Γραμμής στο σημείο περιστροφής, τόσο περισσότερο χρειάζεται να περιστραφεί το ρομπότ για να μετατοπίσει τον αισθητήρα. Ωστόσο, είναι πιθανό να τοποθετήσετε τους ιχνηλάτες γραμμής πολύ μακριά από το σημείο περιστροφής, όπου θα χρειαστεί μόνο μια μικρή περιστροφή για να μετατοπίσετε τον αισθητήρα. Και τα δύο αυτά σενάρια εμφανίζονται στην παρακάτω κινούμενη εικόνα.
Ο χρόνος απόκρισης για τον ιχνηλάτη γραμμής είναι 50Hz. Εάν η ταχύτητα κίνησης του ρομπότ είναι πολύ μεγάλη, σε συνδυασμό με τη μεγάλη απόσταση του αισθητήρα από το σημείο περιστροφής του ρομπότ, ο χρόνος απόκρισης του Line Tracker ενδέχεται να μην είναι αρκετά μεγάλος για να ακολουθήσει ο αισθητήρας μια γραμμή.
Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι το ελάχιστο πλάτος γραμμής που μπορεί να ανιχνεύσει το Line Tracker είναι 0,25 ίντσες.
Κοινές χρήσεις του Line Tracker:
Οι ιχνηλάτες γραμμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μία μονάδα, ως ζεύγος ιχνηλατών γραμμών ή ως σύνολο τριών ιχνηλατών γραμμών για να ακολουθήσουν μια γραμμή.
Μία Μονάδα: Ένας μεμονωμένος Παρακολούθηση Γραμμής είναι γενικά προγραμματισμένος να στρέφεται προς μια γραμμή μέχρι να την ανιχνεύσει. Στη συνέχεια, το ρομπότ στρέφεται μακριά από τη γραμμή κινούμενο ελαφρώς προς τα εμπρός και στη συνέχεια γυρίζει πίσω προς τη γραμμή.
Αυτό παράγει μια πολύ αργή, σπασμωδική κίνηση κατά μήκος της γραμμής. Ωστόσο, είναι η ευκολότερη λογική προγραμματισμού στη χρήση, επειδή ελέγχει μόνο μία συνθήκη ελέγχου ανάδρασης: ανιχνεύεται η γραμμή ή όχι;
Ζεύγος ιχνηλατητών γραμμής: Δύο ιχνηλάτες γραμμής μπορούν να τοποθετηθούν έτσι ώστε η απόσταση που τους χωρίζει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από το πλάτος της γραμμής που ακολουθούν. Το ρομπότ τοποθετείται με έναν αισθητήρα σε κάθε πλευρά της γραμμής. Όταν κάποιος από τους ιχνηλάτες γραμμής ανιχνεύσει τη γραμμή, το πρόγραμμα χρήστη ζητά από το ρομπότ να γυρίσει ξανά τη γραμμή μεταξύ των δύο αισθητήρων.
Αυτή η ρύθμιση προσφέρει ομαλότερη κίνηση στο ρομπότ. Ωστόσο, αυτή η ρύθμιση απαιτεί πιο προηγμένο προγραμματισμό για να λειτουργήσει.
| Ανίχνευση γραμμής με ένα σετ τριών ιχνηλατών γραμμής |
Σετ τριών τεμαχίων: Μπορεί να τοποθετηθεί μια σειρά από τρεις ιχνηλάτες γραμμής, έτσι ώστε ο κεντρικός ιχνηλάτης να μπορεί να ανιχνεύσει τη γραμμή και οι δύο πλευρικοί ιχνηλάτες να τοποθετηθούν ακριβώς μετατοπισμένοι από κάθε πλευρά της γραμμής. Σε αυτήν τη ρύθμιση, μόλις ο κεντρικός αισθητήρας δεν ανιχνεύσει τη γραμμή και ένας από τους πλευρικούς αισθητήρες την ανιχνεύσει, το ρομπότ θα γυρίσει για να επαναφέρει τη γραμμή κάτω από τον κεντρικό αισθητήρα.
Το κύριο πλεονέκτημα του σετ τριών ιχνηλατητών γραμμών σε σχέση με ένα ζεύγος αισθητήρων είναι: εάν και οι τρεις ιχνηλάτες γραμμών δεν ανιχνεύουν γραμμή, το ρομπότ μπορεί να προγραμματιστεί να σταματήσει. Μόλις το ρομπότ σταματήσει, μπορεί να ξεκινήσει να σαρώνει μπρος-πίσω προσπαθώντας να βρει ξανά τη γραμμή. Αυτή η ρύθμιση απαιτεί τρεις βρόχους ελέγχου ανάδρασης και αρκετές διαφορετικές συνθήκες, καθιστώντας την την πιο σύνθετη λογική από τις τρεις επιλογές.
Άλλες χρήσεις
Και οι τρεις ρυθμίσεις του Line Tracker μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κινηθούν ευθεία προς τα εμπρός μέχρι να εντοπίσουν μια γραμμή και στη συνέχεια να σταματήσουν.
Το ζεύγος ιχνηλατών γραμμής και το σετ των τριών μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να ακολουθούν μια γραμμή και να ανιχνεύουν μια διασταυρούμενη γραμμή. Οι διασταυρούμενες γραμμές κατά μήκος της κύριας διαδρομής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αλλάξουν τη συμπεριφορά του ρομπότ. Για παράδειγμα, εάν η επιφάνεια κίνησης είναι σημειωμένη με ένα πλέγμα γραμμών, το ρομπότ θα μπορούσε να προγραμματιστεί να ακολουθεί μια γραμμή, να ανιχνεύει τρεις διασταυρούμενες γραμμές πλέγματος και στη συνέχεια να στρίβει δεξιά στην τέταρτη διασταυρούμενη γραμμή για να ακολουθήσει αυτήν τη γραμμή.
Χρήσεις των ιχνηλατητών γραμμής σε ένα ρομπότ αγώνων:
Το πεδίο παιχνιδιού του ετήσιου διαγωνισμού ρομποτικής VEX έχει τοποθετημένο ένα διαφορετικό σετ από λευκές γραμμές με ηλεκτρική ταινία. Αυτά συνήθως σηματοδοτούν διαφορετικές ζώνες στο γήπεδο. Οι γραμμές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν από τους Παρακολουθητές Γραμμών κατά την αυτόνομη περίοδο. Μερικοί τύποι χρήσης για τις γραμμές πεδίου περιλαμβάνουν:
Βαθμολογία: Οι ιχνηλάτες γραμμών ενός ρομπότ μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις γραμμές τέρματος στο γήπεδο για να ανιχνεύσουν ζώνες σκοραρίσματος και στη συνέχεια να ευθυγραμμιστούν με αυτές για να βάλουν αντικείμενα παιχνιδιού στην περιοχή, όπως με τις γραμμές τέρματος στο παιχνίδι 2015-2016, Nothing But Net.
Εντοπισμός Κομματιών Παιχνιδιού: Πολλές φορές τα κομμάτια παιχνιδιού βρίσκονται κατά μήκος μιας γραμμής γηπέδου. Τα Line Trackers μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ακολουθήσετε μια γραμμή για να εντοπίσετε ένα πιόνι παιχνιδιού, να το σηκώσετε και στη συνέχεια να βαθμολογήσετε. Ένα παράδειγμα αυτού ήταν με τους μεγάλους υφασμάτινους κύβους που τοποθετήθηκαν στη γραμμή που χωρίζει την κοντινή και την μακρινή ζώνη κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού Starstruck του 2016-2017. Η παρακάτω κινούμενη εικόνα δείχνει ένα ρομπότ που ακολουθεί μια γραμμή και στη συνέχεια συλλέγει έναν κύβο υφάσματος τοποθετημένο κατά μήκος της γραμμής.
Ευθυγράμμιση: Οι ιχνηλάτες γραμμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ευθυγράμμιση ενός ρομπότ κατά μήκος μιας γραμμής πεδίου για την εκτέλεση κάποιας εργασίας ή την επαναβαθμονόμηση της θέσης του στο πεδίο. Στο παιχνίδι Turning Point του 2018-2019, οι γραμμές ζώνης επέκτασης μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ευθυγράμμιση του ρομπότ, ώστε τα Caps να μπορούν να βαθμολογούνται υψηλά.
Πλοήγηση: Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι ιχνηλάτες γραμμών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ακολουθήσουν μια γραμμή ή να σταματήσουν το ρομπότ όταν εντοπιστεί μια γραμμή. Ένα παράδειγμα αυτού θα μπορούσε να είχε χρησιμοποιηθεί στο παιχνίδι Tower Takeover του 2019-2020. Οι Line Trackers θα μπορούσαν να είχαν σταματήσει ένα ρομπότ από το να περάσει πάνω από την Αυτόνομη Γραμμή και να χάσει το Αυτόνομο Μπόνους της Συμμαχίας του.
Ανίχνευση αντικειμένων: Ένας ιχνηλάτης γραμμής μπορεί να τοποθετηθεί στο ίδιο επίπεδο ανάμεσα σε δύο δομικά μεταλλικά κομμάτια μέσα σε μια γάντζο, ένα σύστημα μεταφορικού ιμάντα ή ένα σύστημα ολίσθησης. Καθώς ένα πιόνι παιχνιδιού γλιστράει πάνω από το Line Tracker, ο αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει το αντικείμενο.
Πολλά παιχνίδια έχουν εμπόδια στο γήπεδο στα οποία μπορούν να πιαστούν οι ιχνηλάτες γραμμών, επομένως είναι σημαντικό να το λάβετε αυτό υπόψη κατά το σχεδιασμό του ρομπότ. Για παράδειγμα, η τοποθέτηση των ιχνηλατητών γραμμής απευθείας ανάμεσα σε ένα σετ τροχών μπορεί να βοηθήσει στη μεταφορά τους πάνω από τα περισσότερα εμπόδια.