Χρήση του αισθητήρα GPS με το VEX V5 – Βάση γνώσεων

Ο αισθητήρας GPS (Game Positioning System™) έχει σχεδιαστεί για να παρακολουθεί και να αναφέρει την τοποθεσία και την κατεύθυνση του αισθητήρα χρησιμοποιώντας τον Κωδικό Πεδίου στην περίμετρο του Πεδίου Διαγωνισμού Ρομποτικής VEX V5 (V5RC).

Αυτό το άρθρο περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του αισθητήρα GPS, τα δεδομένα που αναφέρονται και τον τρόπο προβολής και κατανόησης των δεδομένων αυτού του αισθητήρα στην οθόνη του V5 Brain, ώστε να μπορείτε να αρχίσετε να τον χρησιμοποιείτε αποτελεσματικά. Παρακολουθήστε το παρακάτω βίντεο για να μάθετε για τις έννοιες που καλύπτονται σε αυτό το άρθρο.

Πώς λειτουργεί ο αισθητήρας GPS

Ένας αισθητήρας GPS εμφανίζεται συνδεδεμένος σε ένα ρομπότ σε ένα αγωνιστικό πεδίο VEX V5. Τα τοιχώματα του χωραφιού εμφανίζουν ένα ασπρόμαυρο μοτίβο και ένα βέλος υποδεικνύει ότι ο αισθητήρας χρησιμοποιεί αυτό το μοτίβο για τον προσδιορισμό της θέσης.

Ο αισθητήρας GPS (Σύστημα Εντοπισμού Θέσης Παιχνιδιού) χρησιμοποιεί μια ροή βίντεο για να εξετάσει το μοτίβο στην περίμετρο του Γηπέδου. Με βάση το ανιχνευμένο μοτίβο, ο αισθητήρας αναφέρει δεδομένα σχετικά με την τοποθεσία του στο Πεδίο.

Γωνιακή όψη του Πεδίου V5RC, με διάγραμμα ενός πλέγματος συντεταγμένων επικαλυμμένου στο πεδίο. Το κέντρο του πεδίου σημειώνεται με 0, 0 και οι θετικές και αρνητικές κατευθύνσεις στους άξονες X και Y σημειώνονται.

Οι τοποθεσίες στο πεδίο VEX V5 Competition (V5RC) καθορίζονται από ένα σύστημα συντεταγμένων. Το (0, 0), ή η αρχή, βρίσκεται στο κέντρο του Πεδίου, όπως φαίνεται εδώ.

Κάτοψη του Πεδίου V5RC από ψηλά με ένα πλέγμα συντεταγμένων επικαλυμμένο στο πεδίο. Οι αποστάσεις σημειώνονται σε κάθε άξονα σε μέτρα και η άκρη του πεδίου βρίσκεται στο θετικό ή αρνητικό σημάδι των 1,8 μέτρων και στους δύο άξονες.

Το Πεδίο κυμαίνεται από περίπου –1,8 μέτρα (m) έως 1,8 μέτρα (m) κατά μήκος των αξόνων X και Y. Ο αισθητήρας GPS αναφέρει δεδομένα με βάση αυτό το σύστημα συντεταγμένων.

Ένα τμήμα του Κώδικα Πεδίου GPS εμφανίζεται ως παράδειγμα και αποτελείται από δύο σειρές ασπρόμαυρων ορθογωνίων διαφορετικού πλάτους.

Οι τοίχοι του Πεδίου έχουν τον Κωδικό Πεδίου GPS τυπωμένο απευθείας πάνω τους. Το μοτίβο που μοιάζει με σκακιέρα σε κάθε τοίχο δεν επαναλαμβάνεται και αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη περιοχή του Πεδίου.

Με βάση το ανιχνευμένο τμήμα του Κώδικα Πεδίου, ο Αισθητήρας GPS υπολογίζει τη συντεταγμένη θέση του αισθητήρα στο Πεδίο.

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Το μενού αναφέρει δεδομένα για τη θέση X, τη θέση Y και την κατεύθυνση σε μοίρες. Το μενού διαθέτει επίσης μια προεπισκόπηση βίντεο από τον αισθητήρα και μια επικάλυψη υποδεικνύει ότι ο αισθητήρας μπορεί να δει και να αναγνωρίσει τον Κωδικό Πεδίου GPS που εμφανίζεται στην προεπισκόπηση.

Με βάση την υπολογισμένη θέση, ο αισθητήρας GPS αναφέρει πληροφορίες σχετικά με την τοποθεσία του αισθητήρα:

Συντεταγμένη X του αισθητήρα στο Πεδίο
Συντεταγμένη Y του αισθητήρα στο Πεδίο
Κατεύθυνση του αισθητήρα στο πεδίο σε μοίρες
Ποιότητα σήματος (εμπιστοσύνη στα αναφερόμενα δεδομένα αισθητήρα)

Κάτοψη του πεδίου V5RC και του ρομπότ από ψηλά με ένα πλέγμα συντεταγμένων επικαλυμμένο στο πεδίο. Οι μονάδες του άξονα Χ επισημαίνονται με ετικέτες και το ρομπότ εμφανίζεται με τη συντεταγμένη Χ του περίπου στα 1,4 μέτρα.

Η θέση X είναι η αναφερόμενη θέση του αισθητήρα GPS κατά μήκος του άξονα X του Πεδίου.

Σε αυτό το παράδειγμα, η συντεταγμένη Χ είναι περίπου 1,4 m.

Κάτοψη του πεδίου V5RC και του ρομπότ από ψηλά με ένα πλέγμα συντεταγμένων επικαλυμμένο στο πεδίο. Οι μονάδες του άξονα Y επισημαίνονται με ετικέτες και το ρομπότ εμφανίζεται με τη συντεταγμένη Y του περίπου στα 1,2 μέτρα.

Η θέση Y είναι η αναφερόμενη θέση του αισθητήρα GPS κατά μήκος του άξονα Y του Πεδίου.

Σε αυτό το παράδειγμα, η συντεταγμένη Y είναι περίπου 1,2 m.

Κάτοψη του γηπέδου V5RC από ψηλά με έναν κύκλο και μοίρες περιστροφής σε επικάλυψη του γηπέδου. Οι μοίρες κυμαίνονται από 0 έως 359,9 και η ένδειξη 0 μοιρών είναι στραμμένη προς τη θέση 12 η ώρα ή «πάνω» σε αυτό το διάγραμμα.

Η επικεφαλίδα αντιστοιχεί στην επικεφαλίδα πεδίου, η οποία κυμαίνεται από 0º έως 359,9º δεξιόστροφα. Η ένδειξη 0º βρίσκεται στη θέση 12 η ώρα.

Κάτοψη του πεδίου V5RC και του ρομπότ με μοίρες περιστροφής σε επικάλυψη στο πεδίο. Εμφανίζεται μια γραμμή από το κέντρο του πεδίου προς το ρομπότ, η οποία σε αυτό το παράδειγμα έχει γωνία περίπου 40 μοιρών.

Σε αυτό το παράδειγμα, η κατεύθυνση είναι περίπου 40º.

Ξεκινώντας με τη χρήση του αισθητήρα GPS

Τοποθέτηση του αισθητήρα GPS

Τα δεδομένα από τον αισθητήρα GPS μπορούν να προβληθούν στο V5 Brain. Για να δείτε αυτά τα δεδομένα, πρέπει πρώτα να συνδέσετε τον αισθητήρα GPS στο ρομπότ σας.

Ο αισθητήρας GPS εμφανίζεται συνδεδεμένος στο πίσω μέρος ενός ρομπότ σε ένα αγωνιστικό πεδίο VEX V5.

Συνιστάται η τοποθέτηση του αισθητήρα GPS στο πίσω μέρος του ρομπότ, στραμμένου προς τα πίσω από το ρομπότ. Εάν τοποθετηθούν στο μπροστινό μέρος, τα στοιχεία παιχνιδιού θα μπορούσαν να εμποδίσουν το μεγαλύτερο μέρος της ορατότητας του αισθητήρα.

Σημείωση: Βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας GPS είναι τοποθετημένος με τη δεξιά πλευρά προς τα πάνω και το λογότυπο VEX σωστά προσανατολισμένο, διαφορετικά η θέση σας δεν θα αναφέρεται σωστά.

Ο αισθητήρας GPS εμφανίζεται συνδεδεμένος στο πίσω μέρος ενός ρομπότ σε ένα αγωνιστικό πεδίο VEX V5. Ένα βέλος υποδεικνύει το ύψος του αισθητήρα από το έδαφος και σε αυτό το παράδειγμα ο αισθητήρας βρίσκεται περίπου στο ύψος του Κωδικού Πεδίου GPS.

Συνιστάται επίσης ο αισθητήρας GPS να τοποθετείται στο ρομπότ αρκετά ψηλά από το έδαφος ώστε να είναι σύμφωνος με τον Κώδικα Πεδίου. Αυτό θα μειώσει την πιθανότητα άλλα πλανώμενα αντικείμενα στο Πεδίο ή στους μηχανισμούς του ρομπότ να επηρεάσουν την ικανότητα του αισθητήρα να ανιχνεύει τον Κώδικα Πεδίου.

Κάτοψη του αισθητήρα GPS που είναι προσαρτημένος στο πίσω μέρος ενός ρομπότ σε ένα αγωνιστικό πεδίο VEX V5. Ένα βέλος υποδεικνύει τη γωνία του αισθητήρα GPS και σε αυτό το παράδειγμα είναι παράλληλος με το πίσω μέρος του ρομπότ και στραμμένος ακριβώς προς τα πίσω.

Με παρόμοιο τρόπο, συνιστάται η τοποθέτηση του αισθητήρα παράλληλα με το πίσω μέρος του ρομπότ (όχι υπό γωνία). Αυτό μειώνει και πάλι την πιθανότητα παρεμβολών, ενώ παράλληλα μειώνει τα βήματα που απαιτούνται για τη διαμόρφωση του αισθητήρα στο VEXcode. Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη διαμόρφωση του ρομπότ στο VEXcode V5, ανατρέξτε σε αυτό το άρθρο.

Προβολή δεδομένων αισθητήρα GPS

Μόλις ο αισθητήρας τοποθετηθεί στο ρομπότ και το ρομπότ βρεθεί στο πεδίο, μπορείτε να ξεκινήσετε την προβολή δεδομένων από τον αισθητήρα GPS στο V5 Brain. Για να δείτε τις πληροφορίες συσκευής, ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα.

Η οθόνη Brain εμφανίζεται στο μενού Home με την επιλογή Devices (Συσκευές) επισημασμένη.

Ενεργοποιήστε το V5 Brain και επιλέξτε το εικονίδιο Συσκευές.

Η οθόνη Brain εμφανίζεται στο μενού Πληροφορίες συσκευής, το οποίο περιέχει μια λίστα με όλες τις έξυπνες θύρες του Brain και τις συνδεδεμένες συσκευές. Το εικονίδιο του αισθητήρα GPS στο μενού πληροφοριών συσκευής επισημαίνεται για να υποδείξει ότι μπορούν να επιλεγούν στοιχεία για να ανοίξουν τα μενού πληροφοριών τους.

Επιλέξτε το εικονίδιο του αισθητήρα GPS στην οθόνη πληροφοριών συσκευής.

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Το μενού αναφέρει δεδομένα για τη θέση X σε μέτρα, τη θέση Y σε μέτρα και την κατεύθυνση σε μοίρες. Το μενού περιέχει επίσης ένα διάγραμμα της θέσης και της κατεύθυνσης του αισθητήρα στο πεδίο.

Τώρα μπορείτε να μετακινήσετε το ρομπότ στο πεδίο για να παρατηρήσετε την τρέχουσα θέση και την κατεύθυνση του αισθητήρα που εμφανίζονται στην οθόνη του V5 Brain.

Γωνιακή άποψη του ρομπότ στο πεδίο V5RC. Το ρομπότ εμφανίζεται με την ίδια θέση και κατεύθυνση όπως υποδεικνύεται στο διάγραμμα του αισθητήρα.

Ας αναλύσουμε πώς αναπαρίσταται η θέση του αισθητήρα GPS στην οθόνη συσκευών του V5 Brain. Για αναφορά, αυτή είναι η θέση του ρομπότ στο Πεδίο.

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Το διάγραμμα προβολής τοποθεσίας είναι επισημασμένο και βοηθά στην οπτικοποίηση της τοποθεσίας και της κατεύθυνσης του αισθητήρα.

Στην προβολή Τοποθεσίας, μια γραφική αναπαράσταση του Πεδίου και του πλέγματος συντεταγμένων του μπορεί να φανεί στη δεξιά πλευρά.

Το κόκκινο βέλος αντιπροσωπεύει την τρέχουσα κατεύθυνση του αισθητήρα GPS. Ο λευκός κώνος που προέρχεται από το βέλος εμφανίζει το τρέχον οπτικό πεδίο του αισθητήρα.

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Οι τιμές θέσης X και Y επισημαίνονται. Σε αυτό το παράδειγμα, η θέση X δείχνει 0,21 μέτρα και η θέση Y δείχνει -0,38 μέτρα.

Η θέση X και Y του αισθητήρα GPS εμφανίζεται στην επάνω αριστερή πλευρά της οθόνης του Brain.

Σημείωση: Μπορείτε να αλλάξετε τις μονάδες μέτρησης που εμφανίζονται από μέτρα (m) σε ίντσες (in) επιλέγοντας τα πλαίσια που περιέχουν τη θέση X και Y στην οθόνη του Εγκεφάλου.

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Η τιμή Επικεφαλίδα επισημαίνεται και σε αυτό το παράδειγμα είναι -67,64 μοίρες. Αυτή η κατεύθυνση είναι σχεδόν στραμμένη «αριστερά» ή προς τον αρνητικό άξονα Χ.

Η τρέχουσα κατεύθυνση του αισθητήρα GPS εμφανίζεται επίσης σε μοίρες.

Κάτοψη του γηπέδου V5RC από ψηλά με έναν κύκλο και μοίρες περιστροφής σε επικάλυψη του γηπέδου. Οι μοίρες κυμαίνονται από -180 έως 180 και η ένδειξη 0 μοιρών είναι στραμμένη προς τη θέση 12 η ώρα ή «πάνω» σε αυτό το διάγραμμα. Οι θέσεις αρνητικών 180 και θετικών 180 μοιρών συναντώνται στη θέση 6 η ώρα ή «κάτω» σε αυτό το διάγραμμα.

Σημείωση:Η οθόνη V5 Brain εμφανίζει τις κατευθύνσεις του αισθητήρα GPS από –180 έως 180 μοίρες.

Ξεκινώντας από την τοποθεσία 0º:

Οι κατευθύνσεις δεξιόστροφα από 0º έως 180º είναι θετικές
Οι κατευθύνσεις προς τα αριστερά από 0º έως –180º είναι αρνητικές

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Το κουμπί Εικόνα στην κάτω αριστερή γωνία της οθόνης είναι επισημασμένο. Μπορείτε να επιλέξετε αυτήν την επιλογή για εναλλαγή μεταξύ της προβολής τοποθεσίας και της προεπισκόπησης βίντεο.

Μπορείτε να κάνετε εναλλαγή μεταξύ της προβολής πλέγματος τοποθεσίας και της πραγματικής προβολής κάμερας του αισθητήρα GPS επιλέγοντας το κάτω αριστερό πλαίσιο στην οθόνη του εγκεφάλου, όπως υποδεικνύεται στην εικόνα εδώ.

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Το κουμπί Εικόνα έχει επιλεγεί και τώρα εμφανίζεται μια ζωντανή προεπισκόπηση βίντεο αντί για το πλέγμα τοποθεσιών. Μια επικάλυψη υποδεικνύει ότι ο αισθητήρας μπορεί να δει και να παρακολουθήσει τον Κώδικα Πεδίου GPS. Το κουμπί Εικόνα πλέον εμφανίζει την ένδειξη Τοποθεσία.

Με την επιλογή εικόνας που εμφανίζεται, μπορείτε να δείτε τα στοιχεία που ανιχνεύονται από τον αισθητήρα:

το μοτίβο των ασπρόμαυρων κουτιών στις Field Strips
ο κωδικός πεδίου GPS τοποθεσίας (υποδεικνύεται από τις πράσινες γραμμές οριοθέτησης)
η απόσταση μεταξύ των ανιχνευμένων μοτίβων (υποδεικνύεται από τις κόκκινες κουκκίδες στις τομές των στοιχείων του μοτίβου)

Κατανόηση των δεδομένων από τον αισθητήρα GPS

Τώρα που ξέρετε πώς να βλέπετε δεδομένα του αισθητήρα GPS στην οθόνη Brain, μπορείτε να ξεκινήσετε να δοκιμάζετε τον αισθητήρα GPS μόνοι σας. Παρακάτω παρατίθενται ορισμένα παραδείγματα που δείχνουν πώς η θέση του ρομπότ και του αισθητήρα GPS συνδέεται με τα δεδομένα που εμφανίζονται στην οθόνη Brain, για να σας βοηθήσουν να ξεκινήσετε.

Επιλέξτε οποιαδήποτε εικόνα παρακάτω για μεγέθυνση.

Παράδειγμα 1

Γωνιακή άποψη του ρομπότ στο πεδίο V5RC. Το ρομπότ εμφανίζεται σε μια νέα θέση ως παράδειγμα.

Σε αυτό το παράδειγμα, μπορείτε να δείτε ότι το ρομπότ βρίσκεται στην επάνω δεξιά γωνία του Πεδίου, με τον αισθητήρα GPS στραμμένο προς τον τοίχο στα δεξιά.

Από αυτή τη θέση, μπορούμε να αναμένουμε:

μια θετική συντεταγμένη x
μια θετική συντεταγμένη y
κατεύθυνση περίπου 90 μοιρών

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Σε αυτό το παράδειγμα, η θέση X δείχνει 0,74 μέτρα, η θέση Y δείχνει 1,08 μέτρα και η κατεύθυνση δείχνει 88,68 μοίρες. Το μενού έχει επίσης ένα διάγραμμα της θέσης και της κατεύθυνσης του αισθητήρα στο πεδίο, το οποίο ταιριάζει με τη νέα θέση του ρομπότ.

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Οι τιμές είναι οι ίδιες, αλλά τώρα εμφανίζεται η προεπισκόπηση βίντεο από τον αισθητήρα αντί για την προβολή τοποθεσίας.

Παράδειγμα 2

Γωνιακή άποψη του ρομπότ στο πεδίο V5RC. Το ρομπότ εμφανίζεται σε μια νέα θέση ως παράδειγμα.

Σε αυτό το παράδειγμα, το ρομπότ βρίσκεται περίπου στην ίδια θέση στο Πεδίο, αλλά έχει περιστραφεί 180º, επομένως ο αισθητήρας GPS είναι στραμμένος προς τον αριστερό πλευρικό τοίχο.

Από αυτή τη θέση, μπορούμε να αναμένουμε:

μια θετική συντεταγμένη x
μια θετική συντεταγμένη y
κατεύθυνση περίπου -90º

Η οθόνη εγκεφάλου εμφανίζεται στο μενού του αισθητήρα GPS που παραθέτει τα δεδομένα του αισθητήρα. Σε αυτό το παράδειγμα, η θέση X δείχνει 0,58 μέτρα, η θέση Y δείχνει 0,91 μέτρα και η κατεύθυνση δείχνει -85,65 μοίρες. Το μενού έχει επίσης ένα διάγραμμα της θέσης και της κατεύθυνσης του αισθητήρα στο πεδίο, το οποίο ταιριάζει με τη νέα θέση του ρομπότ.

Επόμενα βήματα

Δείτε τα δεδομένα του αισθητήρα GPS μόνοι σας! Τοποθετήστε τον αισθητήρα GPS στο ρομπότ σας, τοποθετήστε τον στο πεδίο και χρησιμοποιήστε την οθόνη συσκευών για να δείτε δεδομένα αισθητήρα σε διαφορετικές τοποθεσίες.
Είστε έτοιμοι να ξεκινήσετε τον προγραμματισμό; Ξεκινήστε ρυθμίζοντας τον αισθητήρα GPS στο VEXcode V5. Δείτε αυτό το άρθρο για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τη διαμόρφωση του αισθητήρα GPS.