V5-inertia-anturin käyttäminen

Kuvaus

VEX V5 Inertia-anturi on 3-akselisen (X, Y ja Z) kiihtyvyysmittarin ja 3-akselisen gyroskoopin yhdistelmä. Kiihtyvyysanturi havaitsee liikkeen (kiihtyvyyden) muutoksen mihin tahansa suuntaan, ja gyroskooppi säilyttää elektronisesti vertailuasennon, jotta se voi mitata kiertoliikkeen muutoksen mihin tahansa suuntaan tätä vertailua vastaan.

Näiden kahden laitteen yhdistelmä yhdessä anturissa mahdollistaa tehokkaan ja tarkan navigoinnin sekä robotin liikkeen muutoksen hallinnan. Liikkeen muutoksen havaitseminen voi auttaa vähentämään mahdollisuutta, että robotti kaatuu ajaessaan tai kiipeäessään esteen yli.

Tämän anturin kotelossa on yksi kiinnitysreikä, jonka ansiosta se on helppo asentaa robotin rakenteeseen. Lisäksi kiinnitysreiän edessä on pieni syvennys, joka merkitsee anturin vertailupistettä. Kotelon pohjassa on pyöreä uloke, joka on mitoitettu työnnettäväksi neliömäiseen rakennemetallipalan reikään. Tämä pitää anturin kiinnitettynä kiinnityskohtaansa. Anturin kotelon takana on V5 Smart Port.

Anturin vertailupiste	Pyöreä uloke kotelon pohjassa

Kotelossa asennusreiän vieressä on kaavio, joka osoittaa inertia-anturin akselin suunnan.

Jotta inertia-anturi toimisi V5 Brainin kanssa, anturin V5 Smart Port ja V5 Brainin Smart Port on yhdistettävä V5 Smart Cable -kaapelilla. Inertia-anturi toimii minkä tahansa aivojen 21 älyportin kanssa. Kun liität V5 Smart -kaapelin portteihin, varmista, että kaapelin liitin on työnnetty kokonaan porttiin ja liittimen lukituskieleke on kunnolla kiinni.

V5 sisäinen anturi	Inertiaalisensorin älyportti	V5 Brain Smart Port

Kuinka inertia-anturi toimii

Tämän anturin sekä kiihtyvyysanturi- että gyroskooppiosa tuottavat älykkään signaalin takaisinkytkennän V5-aivoille.

Kiihtyvyysanturi: Kiihtyvyysanturi mittaa kuinka nopeasti anturi muuttaa liikettä (kiihtyy) pitkin X-akselia, Y-akselia ja/tai Z-akselia. Nämä akselit määräytyvät inertia-anturin suunnan mukaan. Esimerkiksi yhdessä suunnassa robotin X-akseli voi olla sen eteen- ja taaksepäin liikkeenä, Y-akseli sen sivulta sivulle-liikkeenä ja Z-akseli sen ylös- ja alasliikenä (kuten robotti nostaa itsensä ylös kenttä ripustuspylvään päällä).

Kiihtyvyysanturi mittaa liikkeen muutosta, kun sen sisäinen elektroniikka havaitsee inertian muutoksen ja tämä aiheuttaa muutoksen sen lukemaan. Mitä nopeampi liikkeen muutos, sitä enemmän lukema muuttuu. Huomautus: Tämä voi olla suurempi positiivinen arvo tai suurempi negatiivinen arvo riippuen liikkeen suunnasta akselia pitkin.

Kiihtyvyys mitataan g:inä (painovoiman kiihtyvyyden yksikkö). Inertiaanturin kiihtyvyysanturiosan suurin mittausraja on enintään 4 g. Tämä on enemmän kuin tarpeeksi useimpien robottien käyttäytymisen mittaamiseen ja hallitsemiseen.

Gyroskooppi: Gyroskooppi ei mittaa lineaarista liikettä 3-akselilla, vaan mittaa pyörimisliikettä 3-akselin ympäri. Anturi mittaa tämän pyörimisen, kun sisäinen elektroniikka luo kiinteän vertailupisteen. Kun anturi pyörii poispäin tästä vertailupisteestä, se muuttaa lähtösignaalia.

Kestää lyhyen ajan ennen kuin gyroskooppi määrittää vertailupisteensä (kalibrointi). Tätä kutsutaan yleisesti alustus- tai käynnistysajaksi. (Huomaa: On suositeltavaa käyttää 2 sekuntia kalibrointiajaksi tai käynnistää anturin kalibrointi kilpailumallin esiautomaattiosassa. Kun anturia käytetään VEXcode V5/VEXcode Pro V5 -voimansiirron toiminnoissa, kalibrointi sisältyy toimintoon.)

Elektronisella gyroskoopilla on myös maksimipyörimisnopeus. Eli jos anturin mittaama kohde pyörii nopeammin kuin gyroskooppi pystyy mittaamaan sen kiertoa, anturi palauttaa virheelliset lukemat. Inertia-anturin suurin pyörimisnopeus on jopa 1000 astetta sekunnissa. Jälleen kerran tämä on enemmän kuin tarpeeksi mittaamaan ja hallitsemaan kaikkea muuta paitsi äärimmäistä robottikäyttäytymistä.

Inertia-anturiin merkitty akseli	3 akseli	3 Pyörimisakseli

Inertia-anturi on liitettävä ohjelmointikieleen, kuten VEXcode V5tai VEXcode Pro V5, jotta V5 Brainille voidaan luoda käyttäjäohjelma, joka käyttää anturin lukemia robotin toiminnan ohjaamiseen.

V5 Brainia yhdessä käyttäjäohjelman kanssa voidaan käyttää inertiaanturin lukemien muuntamiseen useiksi mittauksiksi, mukaan lukien: suunta, kiertonopeus, pyörimisnopeus, suunta ja kiihtyvyys.

Inertia-anturin sijoitus

Inertia-anturin sijoitus on erittäin tärkeä sen tarkkojen lukemien kannalta. Kuten aiemmin mainittiin, on olennaista kohdistaa inertia-anturi akselille, jolla robotti kokee liikkeen muutoksen. Tämä kohdistus määrittää, kuinka anturi tuottaa mittauksia robotin avaruudellisen suunnan perusteella. Näiden mittausten avulla käyttäjäohjelma voi muuttaa robotin käyttäytymistä.

Saattaa olla yksittäinen tapaus, jossa inertia-anturi sijoitetaan robotin ulkoiseen komponenttiin, mutta useimmissa sovelluksissa anturi sijoitetaan voimansiirron runkoon.

Inertia-anturi säätää aina suuntaa kalibroitaessa niin, että pyörimismitta on sama. Tämä mahdollistaa anturin sijoittamisen mihin tahansa kuudesta mahdollisesta asennusasennosta.

Inertia-anturin kuusi mahdollista asennusasentoa

Inertia-anturin arvojen lukeminen: On hyödyllistä käyttää V5 Brainin Laitetiedot-näyttöä nähdäksesi arvot, jotka inertia-anturi palauttaa. Tämä voidaan tehdä aivoihin liitetyn anturin avulla:

Siirrä inertia-anturia eteenpäin ja taaksepäin, sivulta toiselle, ylös ja alas ja kierrä sitä eri suuntiin. Tämän pitäisi muuttaa näytön arvoja ja kiertää 3D-kuutiota.

Inertia-anturin yleiset käyttötarkoitukset:

Inertia-anturi voi tuottaa useita mittauksia, joiden avulla voidaan muuttaa robotin käyttäytymistä. Jotkut näistä sisältävät:

Suunta: Kun inertia-anturia käytetään robotin siirtämiseen suuntaan, se siirtyy kiinteään suuntaan suhteessa pisteeseen, joka määritettiin anturin kalibroinnin yhteydessä. Toisin sanoen, jos robotti on asetettu suuntaan 90^o lähtöasennostaan, sillä ei ole väliä onko robotin nykyinen suunta 45^o vai 120^o, se kääntyy. saavuttaa 90^o.

Pyörimismäärä: Toisin kuin suunnan arvo, kiertomäärä saa robotin pyörimään tietyn määrän nykyisestä asennostaan. Tässä tapauksessa, jos robotti kääntyy 90^o ja sitten taas 90^o , se on 180^o lähtöasentoonsa.

Pyörimisnopeus: Pyörimisnopeus kertoo kuinka nopeasti robotti pyörii. Kääntyykö robotti tiettyyn suuntaan tai pyöriikö tietty määrä, vetopyörien pyörimisnopeus määrittää kuinka nopeasti robotti kääntyy. Jotkut tämän mittaamiseen käytetyistä yksiköistä ovat asteita sekunnissa (dps) ja kierroksia minuutissa (rpm).

Kiihtyvyys: Kuten aiemmin mainittiin, inertia-anturi voi mitata kiihtyvyyttä, kuinka nopeasti robotti muuttaa liikettä akselilla. Mielenkiintoista on, että kun robotti on paikallaan, sen sivulta toiselle sekä sen etu- ja takakiihtyvyys on 0 g, mutta robotin ylös ja alas kiihtyvyys on 1 g, koska Maan painovoima kohdistaa robottiin 1 g voimaa.

Heiluri: Mielenkiintoinen luokkahuonetehtävä on asentaa inertia-anturi pitkälle rakennemetallikappaleelle ja sitten kiinnittää toinen pää kiinteään torniin akselilla tai olkapääruuvilla, jotta se voi heilua alas kuin heiluri. Kiinnitä seuraavaksi pitkä älykaapeli V5 Brain/Control Systemin ja anturin väliin. Ohjelmoi V5 Brain tulostamaan anturin kiihtyvyysarvot Brainin värikosketusnäytölle. Pyydä oppilaita tutkimaan, kuinka inertia-anturin heiluttaminen heilurin päässä muuttaa anturin arvoja.

Inertia-anturin käyttötarkoitukset kilpailurobotissa:

Inertia-anturi tarjoaa suuren kilpailuedun kilpailuroboteille. Joitakin näistä käyttötavoista ovat:

Navigointi: Suuntien tai robotin kääntymisnopeuden asettamisen lisäksi inertia-anturin lukemia voidaan käyttää robotin ohjelmointiin niin, että se kulkee suorassa linjassa tiettyä suuntaa pitkin. Tämä on erityisen hyödyllistä ottelun itsenäisen osan tai ohjelmointitaitojen aikana. Lisäksi jonkin korkeamman asteen matematiikan avulla on mahdollista kirjoittaa kiihtyvyysarvojen avulla funktio, joka voi määrittää robotin sijainnin muutoksen.

Vakaus: Ehkä yksi masentavimmista asioista on nähdä robottisi leviävän pelikentälle sen kaatumisen jälkeen. Inertia-anturia voidaan käyttää sekä käyttäjän ohjaamana että autonomisena aikana havaitsemaan, alkaako robotti kaatua, ja sitten käyttäjäohjelma voi saada robotin suorittamaan automaattisen korjaustoimenpiteen. Tämä voi tapahtua robotin ajaessa täysin ojennettuna tai kun robotti yrittää kiivetä esteeseen.

Riippumatta siitä, mihin sovellukseen VEX V5 -inertia-anturia käytetään, se on epäilemättä tervetullut lisä tiimeille. Anturin arvojen toiminta on avoin käyttäjän mielikuvitukselle.

V5-inertia-anturi on saatavilla VEX -verkkosivustolla.