VEX V5 के साथ जड़त्वीय सेंसर का उपयोग करना

विवरण

जड़त्वीय सेंसर एक 3-अक्ष (X, Y, और Z) एक्सेलेरोमीटर और एक 3-अक्ष जाइरोस्कोप का संयोजन है। एक्सेलेरोमीटर किसी भी दिशा में गति (त्वरण) में परिवर्तन का पता लगाएगा और जाइरोस्कोप इलेक्ट्रॉनिक रूप से एक संदर्भ स्थिति बनाए रखता है, ताकि वह इस संदर्भ के विरुद्ध किसी भी दिशा में स्थिति के घूर्णी परिवर्तन को माप सके।

एक सेंसर में इन दो उपकरणों का संयोजन प्रभावी और सटीक नेविगेशन के साथ-साथ रोबोट की गति में किसी भी परिवर्तन को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। गति में परिवर्तन का पता लगाने से रोबोट के गाड़ी चलाते समय या किसी बाधा पर चढ़ते समय गिरने की संभावना कम हो सकती है।

इस सेंसर के आवास में एक एकल माउंटिंग छेद है जो इसे रोबोट की संरचना में आसानी से माउंट करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, माउंटिंग छेद के सामने एक छोटा सा इंडेंटेशन होता है जो सेंसर के संदर्भ बिंदु को चिह्नित करता है। आवास के निचले भाग पर एक गोल बॉस होता है, जिसका आकार संरचनात्मक धातु के एक टुकड़े के वर्गाकार छेद में डालने के लिए होता है। इससे सेंसर अपने संलग्नक बिंदु पर स्थिर रहेगा। सेंसर हाउसिंग के पीछे एक V5 स्मार्ट पोर्ट है।

सेंसर का संदर्भ बिंदु	आवास के तल पर गोल बॉस

माउंटिंग छेद के बगल में आवास पर एक आरेख है जो जड़त्वीय सेंसर के लिए अक्ष के अभिविन्यास को इंगित करता है।

इनर्शियल सेंसर को V5 ब्रेन के साथ कार्यात्मक बनाने के लिए, सेंसर के V5 स्मार्ट पोर्ट और V5 ब्रेन के स्मार्ट पोर्ट को V5 स्मार्ट केबल के साथ जोड़ा जाना आवश्यक है। इनर्शियल सेंसर मस्तिष्क पर स्थित 21 स्मार्ट पोर्ट्स में से किसी के साथ काम करेगा। V5 स्मार्ट केबल को पोर्ट से कनेक्ट करते समय, सुनिश्चित करें कि केबल का कनेक्टर पोर्ट में पूरी तरह से लगा हुआ है और कनेक्टर का लॉकिंग टैब पूरी तरह से लगा हुआ है।

V5 आंतरिक सेंसर	जड़त्वीय सेंसर स्मार्ट पोर्ट	V5 ब्रेन स्मार्ट पोर्ट

जड़त्वीय सेंसर कैसे काम करता है

इस सेंसर का एक्सेलेरोमीटर भाग और जाइरोस्कोप भाग दोनों ही V5 ब्रेन को स्मार्ट सिग्नल फीडबैक प्रदान करते हैं।

एक्सेलेरोमीटर: एक्सेलेरोमीटर मापता है कि सेंसर कितनी तेजी से X-अक्ष, Y-अक्ष और/या Z-अक्ष के साथ अपनी गति बदलता है (त्वरित होता है)। ये अक्ष जड़त्वीय सेंसर के अभिविन्यास द्वारा निर्धारित होते हैं। उदाहरण के लिए, एक अभिविन्यास में रोबोट का X-अक्ष उसकी आगे और पीछे की गति के रूप में हो सकता है, Y-अक्ष उसकी अगल-बगल की गति के रूप में हो सकता है, तथा Z-अक्ष उसकी ऊपर और नीचे की गति के रूप में हो सकता है (जैसे कि रोबोट स्वयं को निलंबन पोल पर मैदान से ऊपर उठा रहा हो)।

एक्सेलेरोमीटर गति में परिवर्तन को तब मापता है जब इसके आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक्स जड़त्व में परिवर्तन का पता लगाते हैं और इससे इसकी रीडिंग में परिवर्तन होता है। गति में जितनी तेजी से परिवर्तन होगा, रीडिंग में भी उतना ही अधिक परिवर्तन होगा। नोट: यह अक्ष के साथ गति की दिशा के आधार पर बड़ा धनात्मक मान या बड़ा ऋणात्मक मान हो सकता है।

त्वरण को g (गुरुत्वीय त्वरण की इकाई) में मापा जाता है। जड़त्वीय सेंसर के एक्सेलेरोमीटर भाग के लिए अधिकतम माप सीमा 4g तक है। यह अधिकांश रोबोट व्यवहारों को मापने और नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त से अधिक है।

जाइरोस्कोप: जाइरोस्कोप, 3 अक्ष के साथ रैखिक गति को मापने के बजाय, 3 अक्ष के चारों ओर घूर्णी गति को मापता है। सेंसर इस घूर्णन को तब मापता है जब आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक्स एक निश्चित संदर्भ बिंदु बनाते हैं। जैसे ही सेंसर इस संदर्भ बिंदु से दूर घूमता है, यह आउटपुट सिग्नल को बदल देता है।

जाइरोस्कोप को अपना संदर्भ बिंदु (अंशांकन) स्थापित करने में थोड़ा समय लगता है। इसे सामान्यतः आरंभीकरण या स्टार्टअप समय कहा जाता है। (नोट: अंशांकन समय के लिए 2 सेकंड का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है या प्रतियोगिता टेम्पलेट के प्री-ऑटोन भाग के भीतर सेंसर का अंशांकन शुरू करें। VEXcode V5/VEXcode Pro V5 ड्राइवट्रेन फ़ंक्शन के भीतर सेंसर का उपयोग करते समय, कैलिब्रेशन फ़ंक्शन के भीतर शामिल होता है।)

इलेक्ट्रॉनिक जाइरोस्कोप की घूर्णन दर भी अधिकतम होती है। अर्थात्, यदि सेंसर जिस वस्तु को माप रहा है, वह जाइरोस्कोप द्वारा मापी जा सकने वाली गति से अधिक तेजी से घूम रही है, तो सेंसर गलत रीडिंग लौटाएगा। जड़त्वीय सेंसर के लिए अधिकतम घूर्णन दर 1000 डिग्री/सेकेंड तक है। एक बार फिर, यह चरम रोबोट व्यवहार को छोड़कर सभी को मापने और नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त से अधिक है।

जड़त्वीय सेंसर पर लेबल किया गया अक्ष	3 अक्ष	3 घूर्णन अक्ष

इनर्शियल सेंसर को प्रोग्रामिंग भाषा जैसे VEXcode V5या VEXcode Pro V5 के साथ जोड़ा जाना चाहिए, ताकि V5 ब्रेन के लिए एक उपयोगकर्ता प्रोग्राम बनाया जा सके, जो रोबोट के व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए सेंसर की रीडिंग का उपयोग कर सके।

उपयोगकर्ता प्रोग्राम के साथ मिलकर V5 ब्रेन का उपयोग जड़त्वीय सेंसर रीडिंग को कई मापों में परिवर्तित करने के लिए किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं: हेडिंग, घूर्णन की मात्रा, घूर्णन की दर, अभिविन्यास, और त्वरण की मात्रा।

जड़त्वीय सेंसर का स्थान

जड़त्वीय सेंसर का स्थान इसकी सटीक रीडिंग के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। जैसा कि पहले बताया गया है, जड़त्वीय सेंसर को उस अक्ष के साथ संरेखित करना आवश्यक है जिस पर रोबोट गति में परिवर्तन का अनुभव करेगा। यह संरेखण यह निर्धारित करता है कि सेंसर रोबोट के स्थानिक अभिविन्यास के संदर्भ में कैसे माप उत्पन्न करता है। ये माप उपयोगकर्ता प्रोग्राम को रोबोट के व्यवहार को बदलने की अनुमति देते हैं।

ऐसा एक अलग मामला हो सकता है जहां एक जड़त्वीय सेंसर को रोबोट के बाहरी घटक पर रखा जाएगा, लेकिन अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, सेंसर को ड्राइवट्रेन के चेसिस पर रखा जाएगा।

जड़त्वीय सेंसर अंशांकन करते समय हमेशा अपना अभिविन्यास समायोजित करता है, ताकि घूर्णन माप समान रहे। इससे सेंसर को 6 संभावित माउंटिंग स्थितियों में से किसी में भी रखा जा सकता है।

जड़त्वीय सेंसर के लिए छह संभावित माउंटिंग स्थितियाँ

जड़त्वीय सेंसर मान पढ़ना: जड़त्वीय सेंसर द्वारा लौटाए जा रहे मानों को देखने के लिए V5 ब्रेन पर डिवाइस जानकारी स्क्रीन का उपयोग करना सहायक होता है। यह कार्य मस्तिष्क से जुड़े सेंसर के माध्यम से इस प्रकार किया जा सकता है:

जड़त्वीय सेंसर को आगे-पीछे, एक ओर से दूसरी ओर, ऊपर-नीचे ले जाएं और इसे विभिन्न दिशाओं में घुमाएं। इससे स्क्रीन पर मान बदल जाएंगे और 3-डी क्यूब घूम जाएगा।

जड़त्वीय सेंसर के सामान्य उपयोग:

जड़त्वीय सेंसर कई माप उत्पन्न कर सकता है जिनका उपयोग रोबोट के व्यवहार को बदलने के लिए किया जा सकता है। इनमें से कुछ इस प्रकार हैं:

हेडिंग: जब रोबोट को हेडिंग पर ले जाने के लिए जड़त्वीय सेंसर का उपयोग किया जाता है, तो यह उस बिंदु के संदर्भ में एक निश्चित हेडिंग पर चला जाएगा जो सेंसर के कैलिब्रेट किए जाने पर स्थापित होता है। दूसरे शब्दों में, यदि रोबोट को उसकी प्रारंभिक स्थिति से 90^o की हेडिंग पर सेट किया जाता है, तो इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि रोबोट की वर्तमान हेडिंग 45^o है या 120^oकी हेडिंग है, यह 90^oकी हेडिंग तक पहुंचने के लिए मुड़ जाएगा।

घूर्णन की मात्रा: शीर्षक मान के विपरीत, घूर्णन की मात्रा में रोबोट अपने वर्तमान अभिविन्यास से एक निश्चित मात्रा में घूमता है। इस स्थिति में, यदि रोबोट 90^o घूमता है और फिर 90^o घूमता है, तो वह अपनी प्रारंभिक स्थिति से 180^o पर होगा।

घूर्णन की दर: घूर्णन की दर यह दर्शाती है कि रोबोट कितनी तेजी से घूमता है। चाहे रोबोट किसी दिशा में घूम रहा हो या किसी निश्चित मात्रा में घूम रहा हो, ड्राइव पहियों की गति से यह निर्धारित होगा कि रोबोट कितनी तेजी से घूमेगा। इसे मापने के लिए प्रयुक्त कुछ इकाइयाँ हैं डिग्री प्रति सेकंड (डीपीएस) और चक्कर प्रति मिनट (आरपीएम)।

त्वरण: जैसा कि पहले बताया गया है, जड़त्वीय सेंसर त्वरण को माप सकता है, अर्थात रोबोट किसी अक्ष के साथ अपनी गति को कितनी तेजी से बदलता है। दिलचस्प बात यह है कि जब रोबोट स्थिर होता है, तो उसके अगल-बगल तथा आगे और पीछे का त्वरण 0g होगा, लेकिन रोबोट का ऊपर और नीचे का त्वरण 1g होगा, क्योंकि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण रोबोट पर 1g बल लगा रहा है।

पेंडुलम: एक दिलचस्प कक्षा गतिविधि है एक जड़त्वीय सेंसर को संरचनात्मक धातु के एक लंबे टुकड़े पर लगाना और फिर दूसरे छोर को एक शाफ्ट या कंधे के पेंच के साथ एक स्थिर टॉवर से जोड़ना ताकि यह एक पेंडुलम की तरह नीचे झूल सके। इसके बाद, V5 ब्रेन/कंट्रोल सिस्टम और सेंसर के बीच एक लंबी स्मार्ट केबल जोड़ें। V5 ब्रेन को प्रोग्राम करें ताकि सेंसर के त्वरण मान को ब्रेन की रंगीन टच स्क्रीन पर प्रिंट किया जा सके। विद्यार्थियों को यह पता लगाने को कहें कि पेंडुलम के अंत में जड़त्व सेंसर को घुमाने से सेंसर के मान में किस प्रकार परिवर्तन होता है।

प्रतियोगिता रोबोट पर जड़त्वीय सेंसर का उपयोग:

जड़त्वीय सेंसर प्रतिस्पर्धी रोबोटों के लिए एक महान प्रतिस्पर्धात्मक लाभ प्रदान करेगा। इनमें से कुछ उपयोग इस प्रकार हैं:

नेविगेशन: रोबोट के घूमने के लिए दिशा या घूर्णन की मात्रा निर्धारित करने के अतिरिक्त, जड़त्वीय सेंसर रीडिंग का उपयोग रोबोट को प्रोग्राम करने के लिए किया जा सकता है, ताकि वह किसी दिए गए दिशा के साथ सीधी रेखा में यात्रा कर सके। यह विशेष रूप से मैच के स्वायत्त भाग के दौरान या प्रोग्रामिंग कौशल रन के दौरान सहायक होता है। इसके अलावा, कुछ उच्च-क्रम गणित के उपयोग के माध्यम से, त्वरण मानों का उपयोग करके एक फ़ंक्शन लिखना संभव है जो रोबोट की स्थिति में परिवर्तन को निर्धारित कर सकता है।

स्थिरता: शायद सबसे निराशाजनक चीजों में से एक यह है कि आपका रोबोट पलट जाने के बाद खेल के मैदान पर बिखरा हुआ दिखाई दे। जड़त्वीय सेंसर का उपयोग ऑपरेटर नियंत्रित और स्वायत्त दोनों अवधियों के दौरान यह पता लगाने के लिए किया जा सकता है कि क्या रोबोट झुकना शुरू कर रहा है और फिर उपयोगकर्ता प्रोग्राम रोबोट को स्वतः सुधारात्मक कार्रवाई करने के लिए कह सकता है। ऐसा तब हो सकता है जब रोबोट पूरी तरह से आगे बढ़ रहा हो या जब रोबोट किसी बाधा पर चढ़ने का प्रयास कर रहा हो।

इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि VEX इनर्शियल सेंसर का उपयोग किस अनुप्रयोग के लिए किया जाता है, इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह टीमों के लिए एक स्वागत योग्य अतिरिक्त होगा। सेंसर के मानों का कार्य उपयोगकर्ता की कल्पना पर निर्भर है।

जड़त्वीय सेंसर VEX वेबसाइटपर उपलब्ध है।