Description
Le capteur inertiel est une combinaison d'un accéléromètre 3 axes (X, Y et Z) et d'un gyroscope 3 axes. L'accéléromètre détectera un changement de mouvement (accélération) dans n'importe quelle direction et le gyroscope maintiendra électroniquement une position de référence afin de pouvoir mesurer un changement de position en rotation dans n'importe quelle direction par rapport à cette référence.
La combinaison de ces deux appareils dans un seul capteur permet une navigation efficace et précise, ainsi que le contrôle de tout changement dans le mouvement d'un robot. La détection d'un changement de mouvement peut contribuer à réduire le risque de chute d'un robot lorsqu'il roule ou lorsqu'il franchit un obstacle.
Le boîtier de ce capteur possède un seul trou de montage qui permet de le monter facilement sur la structure du robot. De plus, il y a une petite empreinte devant le trou de montage qui marque le point de référence du capteur. Au bas du boîtier se trouve un bossage rond dimensionné pour être inséré dans un trou carré d'une pièce de métal structurel. Cela maintiendra le capteur fixé à son point de fixation. À l'arrière du boîtier du capteur se trouve un port intelligent V5.
| Point de référence du capteur | Bossage rond sur la partie inférieure du boîtier |
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Il y a un schéma sur le boîtier à côté du trou de montage qui indique l'orientation de l'axe du capteur inertiel.
Pour que le capteur inertiel fonctionne avec le V5 Brain, le port intelligent V5 du capteur et le port intelligent d'un cerveau V5 doivent être connectés avec un câble intelligent V5. Le capteur inertiel fonctionnera avec l'un des 21 ports intelligents du cerveau. Lorsque vous connectez un câble intelligent V5 aux ports, assurez-vous que le connecteur du câble est entièrement inséré dans le port et que la languette de verrouillage du connecteur est entièrement engagée.
| Capteur inertiel V5 | Port intelligent du capteur inertiel | Port intelligent V5 Brain |
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Comment fonctionne le capteur inertiel
La partie accéléromètre et la partie gyroscope de ce capteur produisent un retour de signal intelligent vers le cerveau V5.
Accéléromètre : L'accéléromètre mesure la vitesse à laquelle le capteur modifie son mouvement (accélère) le long de l'axe X, de l'axe Y et/ou de l'axe Z. Ces axes sont déterminés par l'orientation du capteur inertiel. Par exemple, une orientation pourrait avoir l'axe X d'un robot comme mouvement vers l'avant et vers l'arrière, son axe Y comme mouvement latéral et son axe Z comme mouvement de haut en bas (comme le robot se soulevant d'un côté à l'autre). le terrain sur un poteau de suspension).
L'accéléromètre mesure un changement de mouvement lorsque son électronique interne détecte un changement d'inertie, ce qui crée un changement dans sa lecture. Plus le changement de mouvement est rapide, plus la lecture change. Remarque : Il peut s'agir d'une valeur positive plus grande ou d'une valeur négative plus grande en fonction de la direction du mouvement le long de l'axe.
L'accélération est mesurée en g (unité d'accélération gravitationnelle). La limite de mesure maximale pour la partie accéléromètre du capteur inertiel peut atteindre 4 g. C’est plus que suffisant pour mesurer et contrôler la plupart des comportements des robots.
Gyroscope : Le gyroscope, plutôt que de mesurer le mouvement linéaire le long des 3 axes, mesure le mouvement de rotation autour des 3 axes. Le capteur mesure cette rotation lorsque l'électronique interne crée un point de référence fixe. Lorsque le capteur s'éloigne de ce point de référence, il modifie le signal de sortie.
Il faut un court laps de temps à un gyroscope pour établir son point de référence (étalonnage). C'est ce qu'on appelle communément le temps d'initialisation ou de démarrage. (Remarque : il est recommandé d'utiliser 2 secondes pour un temps d'étalonnage ou de démarrer l'étalonnage du capteur dans la partie pré-automatique du modèle de compétition. Lors de l'utilisation du capteur dans les fonctions de transmission VEXcode V5/VEXcode Pro V5, l'étalonnage est inclus dans la fonction.)
Un gyroscope électronique a également une vitesse de rotation maximale. Autrement dit, si l'objet que le capteur mesure tourne plus vite que le gyroscope ne peut mesurer sa rotation, le capteur renverra des lectures incorrectes. La vitesse de rotation maximale du capteur inertiel peut atteindre 1 000 degrés/seconde. Encore une fois, c’est plus que suffisant pour mesurer et contrôler tous les comportements robots, sauf les extrêmes.
| Axe étiqueté sur le capteur inertiel | 3 axes | 3 axes de rotation |
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Le capteur inertiel doit être associé à un langage de programmation tel que VEXcode V5ou VEXcode Pro V5 pour créer un programme utilisateur permettant au V5 Brain d'utiliser les lectures du capteur pour contrôler le comportement du robot.
Le V5 Brain, de concert avec un programme utilisateur, peut être utilisé pour convertir les lectures du capteur inertiel en de nombreuses mesures, notamment : un cap, une quantité de rotation, une vitesse de rotation, une orientation et une quantité d'accélération.
Placement du capteur inertiel
L'emplacement du capteur inertiel est très important pour ses lectures précises. Comme mentionné précédemment, il est essentiel d'aligner le capteur inertiel le long de l'axe sur lequel le robot subira un changement de mouvement. Cet alignement détermine la manière dont le capteur produit des mesures en référence à l'orientation spatiale du robot. Ces mesures permettent au programme utilisateur de modifier le comportement du robot.
Il peut y avoir un cas isolé où un capteur inertiel sera placé sur le composant externe d'un robot, mais pour la plupart des applications, le capteur sera placé sur le châssis de la transmission.
Le capteur inertiel ajuste toujours son orientation lors de l'étalonnage afin que la mesure de rotation soit la même. Cela permet au capteur d'être placé dans l'une des 6 positions de montage possibles.
| Six positions de montage possibles pour le capteur inertiel |
Lecture des valeurs du capteur inertiel : Il est utile d'utiliser l'écran d'informations sur l'appareil sur le V5 Brain pour voir les valeurs renvoyées par le capteur inertiel. Cela peut être fait avec le capteur connecté au cerveau en :
Retirez le protecteur d'écran magnétique V5 Brain, allumez le Brain et touchez l'icône des appareils.
Touchez l'icône du capteur inertiel sur l'écran d'informations sur l'appareil.
Touchez le cadre Calibrer sur l’écran Inertiel.
Déplacez le capteur inertiel d'avant en arrière, d'un côté à l'autre, de haut en bas, et faites-le pivoter dans différentes directions. Cela devrait changer les valeurs à l'écran et faire pivoter le cube 3D.
Utilisations courantes du capteur inertiel :
Le capteur inertiel peut produire plusieurs mesures qui peuvent être utilisées pour modifier le comportement du robot. Certains d'entre eux incluent :
Cap : Lorsque le capteur inertiel est utilisé pour déplacer le robot vers un cap, il se déplacera vers un cap fixe en référence à un point établi lors de l'étalonnage du capteur. En d'autres termes, si le robot est réglé sur un cap de 90o depuis sa position de départ, peu importe que le robot ait un cap actuel de 45o ou un cap de 120o, il tournera pour atteindre un cap de 90o.
Quantité de rotation : Contrairement à la valeur de cap, la quantité de rotation fait tourner le robot d'une certaine quantité par rapport à son orientation actuelle. Dans ce cas, si le robot tourne à 90o puis tourne à nouveau à 90o , il sera à 180o jusqu'à sa position de départ.
Taux de rotation : Le taux de rotation correspond à la vitesse à laquelle le robot tourne. Que le robot tourne vers un cap ou tourne sur un certain montant, la vitesse à laquelle les roues motrices tournent déterminera la vitesse à laquelle le robot tourne. Certaines des unités utilisées pour mesurer cela sont les degrés par seconde (dps) et les tours par minute (rpm).
Accélération : Comme mentionné précédemment, le capteur inertiel peut mesurer l'accélération, à quelle vitesse le robot change de mouvement le long d'un axe. Fait intéressant, lorsque le robot est stationnaire, son accélération latérale et son accélération avant et arrière seront de 0 g, mais l'accélération de haut en bas du robot indiquera 1 g car la gravité terrestre exerce 1 g de force sur le robot.
Pendule : Une activité intéressante en classe consiste à monter un capteur inertiel sur un long morceau de métal structurel, puis à fixer l'autre extrémité à une tour fixe avec un arbre ou une vis à épaulement afin qu'il puisse pivoter vers le bas comme un pendule. Ensuite, fixez un long câble intelligent entre un système de contrôle/cerveau V5 et le capteur. Programmez le V5 Brain pour imprimer les valeurs d'accélération du capteur sur l'écran tactile couleur du cerveau. Demandez aux élèves d'explorer comment le fait de balancer le capteur d'inertie situé à l'extrémité du pendule modifie les valeurs du capteur.
| Robot dégringolant |
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Tumble Robot : Une autre activité amusante en classe consiste à demander aux élèves d'assembler un Tumble Robot. Un robot Tumble est conçu pour pouvoir rouler aussi bien à l’envers qu’à l’endroit. Demandez aux élèves d'écrire un programme utilisateur utilisant le capteur inertiel pour parcourir un chemin. Demandez-leur ensuite d'étudier comment le comportement du robot change lorsqu'il roule à l'envers.
Utilisations du capteur inertiel sur un robot de compétition :
Le capteur inertiel offrira un grand avantage concurrentiel aux robots de compétition. Certaines de ces utilisations incluent :
Navigation : En plus de définir les caps ou la quantité de rotation du robot à tourner, les lectures du capteur inertiel peuvent être utilisées pour programmer le robot afin qu'il se déplace en ligne droite le long d'un cap donné. Ceci est particulièrement utile pendant la partie autonome d’un match ou lors d’une exécution de compétences en programmation. De plus, grâce à l'utilisation de certaines mathématiques d'ordre supérieur, il est possible d'utiliser les valeurs d'accélération pour écrire une fonction capable de déterminer le changement de position du robot.
Stabilité : L'une des choses les plus décourageantes est peut-être de voir votre robot étalé sur le terrain de jeu après s'être renversé. Le capteur inertiel peut être utilisé pendant les périodes contrôlées par l'opérateur et autonomes pour détecter si le robot commence à basculer, puis le programme utilisateur peut obliger le robot à prendre une action auto-corrective. Cela peut se produire lorsque le robot roule en extension complète ou lorsqu'il tente de franchir un obstacle.
Quelle que soit l’application pour laquelle le capteur inertiel VEX est utilisé, il ne fait aucun doute qu’il sera un ajout bienvenu pour les équipes. La fonction des valeurs du capteur est ouverte à l'imagination de l'utilisateur.
Le capteur inertiel est disponible sur le site Web VEX.