A V5 inerciális érzékelő használata

Leírás

A VEX V5 inerciális érzékelő egy 3 tengelyes (X, Y és Z) gyorsulásmérő és egy 3 tengelyes giroszkóp kombinációja. A gyorsulásmérő érzékeli a mozgás (gyorsulás) bármely irányú változását, és a giroszkóp elektronikusan fenntart egy referenciapozíciót, így képes mérni a forgási pozíció bármely irányú változását ehhez a referenciaponthoz képest.

A két eszköz egy érzékelőben való kombinációja hatékony és pontos navigációt tesz lehetővé, valamint a robot mozgásában bekövetkező bármilyen változás szabályozását. A mozgás változásának észlelése csökkentheti annak az esélyét, hogy egy robot felboruljon vezetés közben, vagy miközben átmászik egy akadályon.

Ennek az érzékelőnek a háza egyetlen rögzítési furattal rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy könnyen felszerelje a robot szerkezetére. Ezenkívül a rögzítési furat előtt van egy kis bemélyedés, amely az érzékelő referenciapontját jelöli. A ház alján egy kerek kiemelkedés található, amely úgy van méretezve, hogy egy szerkezeti fémdarab négyzet alakú furatába illessze be. Ezzel az érzékelő a rögzítési pontjához rögzítve marad. Az érzékelőház hátulján egy V5 Smart Port található.

Az érzékelő referenciapontja Kerek domborulat a ház alján

sensorreferencepoint.png

roundbossonbottom.png

A házon a rögzítési furat mellett található egy diagram, amely az inerciális érzékelő tengelyének irányát mutatja.

Ahhoz, hogy az inerciális érzékelő működjön a V5 Brainnel, az érzékelő V5 intelligens portját és egy V5 Brain intelligens portját egy V5 intelligens kábellel kell csatlakoztatni. Az inerciális érzékelő az agy 21 intelligens portjának bármelyikével működik. Amikor V5 intelligens kábelt csatlakoztat a portokhoz, győződjön meg arról, hogy a kábel csatlakozója teljesen be van dugva a portba, és a csatlakozó reteszelő füle teljesen be van zárva.

V5 belső érzékelő Inerciális érzékelő intelligens portja V5 Brain intelligens port

v5_inertial_sensor.png

inertialsensorsmartport.png

v5brainsmartport.png

Hogyan működik az inerciális érzékelő

Ennek az érzékelőnek mind a gyorsulásmérő része, mind a giroszkóp része intelligens jel-visszacsatolást ad a V5 Brain felé.

Gyorsulásmérő: A gyorsulásmérő azt méri, hogy az érzékelő milyen gyorsan változtatja (gyorsul) a mozgását az X tengely, az Y tengely és/vagy a Z tengely mentén. Ezeket a tengelyeket az inerciális érzékelő tájolása határozza meg. Például az egyik orientáció lehet, hogy egy robot X-tengelye az előre és hátra, az Y-tengely az oldalirányú mozgása, a Z-tengely pedig a fel-le mozgása (például a robot felemeli magát a mezőt egy felfüggesztő oszlopon).

A gyorsulásmérő mozgásváltozást mér, amikor belső elektronikája a tehetetlenségi nyomaték változását észleli, és ez változást idéz elő a leolvasásban. Minél gyorsabb a mozgás változása, annál jobban változik az olvasás. Megjegyzés: Ez lehet nagyobb pozitív érték vagy nagyobb negatív érték a tengely mentén történő mozgás irányától függően.

A gyorsulást g-ben (a gravitációs gyorsulás mértékegysége) mérjük. Az inerciális érzékelő gyorsulásmérő részének maximális mérési határa 4 g. Ez több mint elég a legtöbb robot viselkedésének mérésére és ellenőrzésére.

Giroszkóp: A giroszkóp a 3 tengely mentén történő lineáris mozgás mérése helyett a 3 tengely körüli forgó mozgást méri. Az érzékelő ezt az elfordulást méri, amikor a belső elektronika rögzített referenciapontot hoz létre. Ahogy az érzékelő elfordul ettől a referenciaponttól, megváltoztatja a kimeneti jelet.

Rövid időbe telik, amíg a giroszkóp megállapítja a referenciapontját (kalibrálás). Ezt általában inicializálási vagy indítási időnek nevezik. (Megjegyzés: Javasoljuk, hogy 2 másodpercet használjon a kalibrálási időhöz, vagy indítsa el az érzékelő kalibrálását a versenysablon preauton részében. Ha az érzékelőt a VEXcode V5/VEXcode Pro V5 hajtáslánc funkcióiban használja, a kalibrálást a funkció tartalmazza.)

Az elektronikus giroszkóp maximális forgási sebességgel is rendelkezik. Vagyis ha az érzékelő által mért tárgy gyorsabban forog, mint ahogy a giroszkóp meg tudja mérni a forgását, akkor az érzékelő hibás értékeket ad vissza. Az inerciális érzékelő maximális forgási sebessége 1000 fok/másodperc. Ez ismét több mint elég ahhoz, hogy mérjük és ellenőrizzük az extrém robotviselkedések kivételével.

A tengely az inerciális érzékelőn van feltüntetve 3 tengely 3 Forgástengely

axislabeledoninertial.png

3tengely.jpg

3rotationalaxis.jpg

Az inerciális érzékelőt párosítani kell egy programozási nyelvvel, például a VEXcode V5vagy VEXcode Pro V5 nyelvvel, hogy létrehozhassunk egy felhasználói programot a V5 Brain számára, amely felhasználja az érzékelő leolvasásait a robot viselkedésének szabályozására.

A V5 Brain egy felhasználói programmal együttműködve felhasználható az inerciális érzékelő leolvasott értékeinek számos mérésre konvertálására, beleértve: irányt, forgási sebességet, forgási sebességet, tájolást és gyorsulás mértékét.

Az inerciális érzékelő elhelyezése

Az inerciális érzékelő elhelyezése nagyon fontos a pontos leolvasáshoz. Amint korábban említettük, elengedhetetlen az inerciaérzékelőt annak a tengelynek a mentén igazítani, amelyen a robot mozgásában változást fog tapasztalni. Ez az igazítás határozza meg, hogy az érzékelő hogyan végez méréseket a robot térbeli orientációja alapján. Ezek a mérések lehetővé teszik a felhasználói program számára, hogy megváltoztassa a robot viselkedését.

Előfordulhat egy elszigetelt eset, amikor egy tehetetlenségi érzékelőt a robot külső alkatrészére helyeznek, de a legtöbb alkalmazásnál az érzékelőt a hajtáslánc alvázára helyezik.

Az inerciális érzékelő kalibráláskor mindig beállítja a tájolását, így a forgásmérés ugyanaz. Ez lehetővé teszi, hogy az érzékelőt a 6 lehetséges rögzítési pozíció bármelyikébe helyezze.

Az inerciális érzékelő hat lehetséges rögzítési pozíciója

Acrobat_2020-07-02_16-41-16.png


Inerciális érzékelő értékeinek leolvasása: Hasznos a V5 Brain Device Info képernyőjének használata az inerciális érzékelő által visszaadott értékek megtekintéséhez. Ez megtehető az agyhoz csatlakoztatott érzékelővel:

v5brainmagnetic.png

Távolítsa el a V5 Brain mágneses képernyővédő fóliát, kapcsolja be az Agyat, és érintse meg az Eszközök ikont.

inertialsensoricon.png

Érintse meg az Inerciális érzékelő ikont az Eszközinformáció képernyőn.

calibrateframeontheinertial.png

Érintse meg a Kalibrálás keretet az Inerciális képernyőn.

Mozgassa az inerciális érzékelőt előre és hátra, egyik oldalról a másikra, fel és le, és forgassa el különböző irányokba. Ennek módosítania kell a képernyőn megjelenő értékeket, és el kell forgatnia a 3D kockát.

Az inerciális érzékelő általános felhasználási területei:

Az inerciális érzékelő számos mérést tud végezni, amelyek segítségével megváltoztathatja a robot viselkedését. Ezek közül néhány a következőket tartalmazza:

Irány: Ha az inerciális érzékelőt használják a robot mozgatására egy irányra, akkor az egy rögzített irányra fog mozogni egy ponthoz képest, amelyet az érzékelő kalibrálásakor állapítottak meg. Más szóval, ha a robotot 90o irányra állítják a kiindulási helyzetéhez képest, akkor nem számít, hogy a robot aktuális iránya 45o vagy 120o, akkor meg fog fordulni. hogy elérje a 90o.

Elforgatás mértéke: Az irányértéktől eltérően a forgatás mértéke miatt a robot egy bizonyos mértéket elforgat az aktuális tájolásától. Ebben az esetben, ha a robot 90o fordulatot, majd ismét 90o at, akkor 180o fokban áll kiinduló helyzetébe.

Forgási sebesség: A forgási sebesség a robot pörgési sebessége. Függetlenül attól, hogy a robot egy irány felé fordul, vagy forog egy bizonyos mennyiséget, a meghajtó kerekek forgási sebessége határozza meg, hogy a robot milyen gyorsan fordul. Ennek mérésére használt mértékegységek egy része fok per másodperc (dps) és fordulat per perc (rpm).

Gyorsulás: Ahogy korábban említettük, az inerciális érzékelő képes mérni a gyorsulást, azt, hogy a robot milyen gyorsan változtatja a mozgását egy tengely mentén. Érdekes módon, amíg a robot áll, oldalról oldalra, illetve elülső és hátsó gyorsulása 0g lesz, de a robot fel-le gyorsulása 1g lesz, mert a Föld gravitációja 1g erőt fejt ki a robotra.

Inga: Érdekes tantermi tevékenység, hogy egy tehetetlenségi érzékelőt szerelünk egy hosszú szerkezeti fémdarabra, majd rögzítjük a másik végét egy álló toronyhoz egy tengellyel vagy vállcsavarral, hogy az ingaként lenghessen. Ezután csatlakoztasson egy hosszú intelligens kábelt a V5 Brain/Control System és az érzékelő közé. Programozza be a V5 Braint, hogy az érzékelő gyorsulási értékeit kinyomtassa a Brain színes érintőképernyőjére. A tanulók fedezzék fel, hogyan változtatja meg az érzékelő értékeit az inga végén lévő tehetetlenségi érzékelő lengetése.

Szárnyas robot

tumblerobot.png

Dobórobot: Egy másik szórakoztató osztálytermi tevékenység, hogy a tanulók összeállítanak egy bukórobotot. A bukórobotot úgy tervezték, hogy fejjel lefelé és jobb oldalával felfelé is tudjon vezetni. Kérje meg a tanulókat, hogy írjanak egy felhasználói programot az inerciális érzékelő segítségével az útvonalon való navigáláshoz. Ezután vizsgálja meg, hogyan változik meg a robot viselkedése, amikor fejjel lefelé halad.

Az inerciális érzékelő használata versenyrobotokon:

Az inerciális érzékelő nagy versenyelőnyt biztosít a versenyrobotok számára. Néhány ilyen felhasználás a következőket tartalmazza:

Navigáció: Az irányok vagy a robot forgási sebességének beállításán kívül az inerciális érzékelő leolvasásai felhasználhatók a robot programozására, hogy az egyenes vonalban haladjon egy adott irány mentén. Ez különösen hasznos a mérkőzés autonóm része vagy a programozási készségek futása során. Ezenkívül néhány magasabb rendű matematika segítségével a gyorsulási értékek segítségével olyan függvényt írhatunk, amely meghatározza a robot helyzetének változását.

Stabilitás: Talán az egyik legelszomorítóbb dolog az, ha azt látjuk, hogy a robot elterül a játéktéren, miután felborult. Az inerciális érzékelő a kezelő által vezérelt és autonóm időszakokban egyaránt használható annak észlelésére, ha a robot elkezd billenni, majd a felhasználói program automatikus korrekciós művelet végrehajtására késztetheti a robotot. Ez akkor történhet meg, amikor a robot teljesen kinyújtva vezet, vagy amikor a robot megpróbál megmászni egy akadályt.

Függetlenül attól, hogy milyen alkalmazásra használják a VEX V5 inerciális érzékelőt, kétségtelen, hogy szívesen látják a csapatok számára. Az érzékelő értékeinek funkciója a felhasználó fantáziájának függvénye.

A V5 inerciális érzékelő elérhető a VEX weboldalon.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

Last Updated: