Menggunakan Sensor Inersia dengan VEX V5 – Perpustakaan VEX

Keterangan

Sensor Inersia merupakan kombinasi akselerometer 3 sumbu (X, Y, dan Z) dan giroskop 3 sumbu. Akselerometer akan mendeteksi perubahan gerak (percepatan) dalam arah mana pun dan giroskop secara elektronik mempertahankan posisi referensi sehingga dapat mengukur perubahan posisi rotasi dalam arah mana pun terhadap referensi ini.

Kombinasi kedua perangkat ini dalam satu sensor memungkinkan navigasi yang efektif dan akurat, serta mengendalikan setiap perubahan dalam gerakan robot. Deteksi perubahan gerakan dapat membantu mengurangi kemungkinan robot terjatuh saat sedang mengemudi atau saat sedang memanjat rintangan.

Rumah sensor ini memiliki lubang pemasangan tunggal yang memungkinkannya dipasang dengan mudah pada struktur robot. Selain itu, ada lekukan kecil di depan lubang pemasangan yang menandai titik referensi sensor. Pada bagian bawah rumah, terdapat tonjolan bundar yang ukurannya dirancang untuk dimasukkan ke dalam lubang persegi pada sepotong logam struktural. Ini akan menjaga sensor tetap pada titik pemasangannya. Di bagian belakang rumah sensor terdapat V5 Smart Port.

Tampilan sudut Sensor Inersia V5 dengan titik referensi Sensor kecilnya disorot.

Bagian belakang Sensor Inersia V5 dengan satu sisipan berulir untuk sekrup VEX #8-32 ditampilkan dan bos bundarnya disorot.

Ada diagram pada rumah di sebelah lubang pemasangan yang menunjukkan orientasi sumbu untuk Sensor Inersia.

Agar sensor Inersia berfungsi dengan V5 Brain, Port Cerdas V5 sensor dan Port Cerdas V5 Brain perlu dihubungkan dengan Kabel Cerdas V5. Sensor Inersia akan bekerja dengan salah satu dari 21 Port Cerdas di Otak. Saat menyambungkan Kabel Pintar V5 ke port, pastikan konektor kabel terpasang sepenuhnya ke port dan tab pengunci konektor terpasang sepenuhnya.

Pandangan sudut dari Sensor Inersia V5. Diagram cetak yang menunjukkan orientasi Sensor Inersia terlihat dari sudut ini.

Sisi Sensor Inersia V5 dengan Port Cerdasnya ditampilkan.

Cara Kerja Sensor Inersia

Baik bagian akselerometer maupun giroskop dari sensor ini menghasilkan umpan balik sinyal pintar ke V5 Brain.

Akselerometer: Akselerometer mengukur seberapa cepat sensor mengubah gerakannya (mempercepat) sepanjang sumbu X, sumbu Y, dan/atau sumbu Z. Sumbu ini ditentukan oleh orientasi sensor inersia. Misalnya, satu orientasi dapat memiliki sumbu X robot sebagai gerakan maju dan mundur, sumbu Y sebagai gerakan samping ke samping, dan sumbu Z sebagai gerakan atas dan bawah (seperti robot yang mengangkat dirinya sendiri dari lapangan pada tiang suspensi).

Akselerometer mengukur perubahan gerakan saat elektronik internalnya mendeteksi perubahan inersia dan ini menciptakan perubahan dalam pembacaannya. Makin cepat perubahan gerakan, makin banyak pula perubahan bacaan. Catatan: Ini mungkin nilai positif yang lebih besar atau nilai negatif yang lebih besar tergantung pada arah gerakan sepanjang sumbu.

Percepatan diukur dalam g (satuan percepatan gravitasi). Batas pengukuran maksimum untuk bagian akselerometer dari Sensor Inersia adalah hingga 4g. Ini lebih dari cukup untuk mengukur dan mengendalikan sebagian besar perilaku robot.

Giroskop: Giroskop, alih-alih mengukur gerak linear sepanjang sumbu 3, mengukur gerak rotasi di sekitar sumbu 3. Sensor mengukur putaran ini saat elektronik internal membuat titik referensi tetap. Saat sensor berputar menjauhi titik acuan ini, sinyal keluarannya berubah.

Diperlukan waktu singkat bagi giroskop untuk menetapkan titik rujukannya (kalibrasi). Ini umumnya disebut waktu inisialisasi atau permulaan. (Catatan: Disarankan menggunakan 2 detik untuk waktu kalibrasi atau memulai kalibrasi sensor dalam bagian pra-otomatis pada templat kompetisi.) Saat menggunakan sensor dalam fungsi drivetrain VEXcode V5/VEXcode Pro V5, kalibrasi disertakan dalam fungsi tersebut.)

Giroskop elektronik juga memiliki kecepatan putaran maksimum. Artinya, jika objek yang diukur sensor berputar lebih cepat daripada kemampuan giroskop mengukur putarannya, sensor akan mengembalikan pembacaan yang salah. Kecepatan putaran maksimum untuk Sensor Inersia hingga 1000 derajat/detik. Sekali lagi, ini lebih dari cukup untuk mengukur dan mengendalikan semua perilaku robot kecuali yang ekstrem.

Tampilan dekat Sensor Inersia V5 dengan diagram cetak yang menunjukkan orientasi Sensor Inersia yang ditampilkan. Diagram tersebut mempunyai dua anak panah tegak lurus yang menunjukkan sumbu X dan Y, dan sebuah lingkaran yang menunjukkan sumbu Z, yang menunjuk lurus 'ke atas'.

Diagram sumbu X, Y, dan Z ditunjukkan tegak lurus satu sama lain dalam perspektif isometrik.

Sensor Inersia perlu dipasangkan dengan bahasa pemrograman seperti VEXcode V5atau VEXcode Pro V5 untuk membuat program pengguna bagi V5 Brain untuk memanfaatkan pembacaan sensor guna mengendalikan perilaku robot.

V5 Brain bersama dengan program pengguna dapat digunakan untuk mengubah pembacaan Sensor Inersia menjadi banyak pengukuran termasuk: arah, jumlah putaran, laju putaran, orientasi, dan jumlah percepatan.

Penempatan Sensor Inersia

Penempatan Sensor Inersia sangat penting untuk pembacaan yang akurat. Seperti disebutkan sebelumnya, penting untuk menyelaraskan Sensor Inersia sepanjang sumbu robot akan mengalami perubahan gerakan. Penjajaran ini menentukan bagaimana sensor menghasilkan pengukuran berdasarkan orientasi spasial robot. Pengukuran ini memungkinkan program pengguna untuk mengubah perilaku robot.

Mungkin ada kasus terisolasi di mana Sensor Inersia akan ditempatkan pada komponen eksternal robot, tetapi untuk sebagian besar aplikasi, sensor akan ditempatkan pada sasis drivetrain.

Sensor Inersia selalu menyesuaikan orientasinya saat dikalibrasi sehingga pengukuran rotasinya sama. Ini memungkinkan sensor ditempatkan di salah satu dari 6 posisi pemasangan yang memungkinkan.

Enam orientasi pemasangan yang berbeda untuk sensor Inersia ditunjukkan untuk menunjukkan bahwa orientasi awalnya tidak menjadi masalah.

Membaca Nilai Sensor Inersia: Akan sangat membantu jika menggunakan layar Info Perangkat di V5 Brain untuk melihat nilai yang dikembalikan oleh Sensor Inersia. Hal ini dapat dilakukan dengan sensor yang terhubung ke Otak dengan cara:

Layar otak ditampilkan di menu Beranda dengan opsi Perangkat disorot.

Lepaskan Pelindung Layar Magnetik V5 Brain, nyalakan Brain, dan sentuh Ikon Perangkat.

Layar Brain ditampilkan di menu Info Perangkat yang memiliki daftar semua Port Cerdas Brain dan perangkat yang terhubung. Ikon Sensor Inersia di menu Info Perangkat disorot untuk menunjukkan bahwa item dapat dipilih untuk membuka menu informasinya.

Sentuh ikon Sensor Inersia pada layar Info Perangkat.

Layar otak ditampilkan di menu Sensor Inersia yang mencantumkan data sensor. Menu melaporkan data nilai Gyro sensor untuk setiap sumbu, nilai Akselerometer untuk setiap sumbu, Pitch dalam derajat, Roll dalam derajat, dan Heading dalam derajat. Menu juga memiliki diagram yang memvisualisasikan orientasi sensor dan status kalibrasinya. Ada juga tombol Kalibrasi yang disorot.

Sentuh bingkai Kalibrasi pada layar Inersia.

Gerakkan Sensor Inersia maju dan mundur, ke samping, ke atas dan ke bawah, serta putar ke berbagai arah. Ini akan mengubah nilai pada layar dan memutar kubus 3-D.

Penggunaan Umum Sensor Inersia:

Sensor Inersia dapat menghasilkan beberapa pengukuran yang dapat digunakan untuk mengubah perilaku robot. Beberapa di antaranya termasuk:

Judul: Bila sensor inersia digunakan untuk menggerakkan robot ke suatu judul, robot akan bergerak ke judul tetap yang mengacu pada suatu titik yang ditetapkan bila sensor dikalibrasi. Dengan kata lain, jika robot diatur ke arah 90^o dari posisi awalnya, tidak menjadi masalah apakah robot memiliki arah saat ini 45^o atau arah 120^o, robot akan berputar untuk mencapai arah 90^o.

Jumlah putaran: Tidak seperti nilai arah, jumlah putaran membuat robot berputar dalam jumlah tertentu dari orientasinya saat ini. Dalam kasus ini, jika robot berputar 90^o dan kemudian berputar 90^o lagi, maka robot akan berada pada sudut 180^o terhadap posisi awalnya.

Kecepatan putaran: Kecepatan putaran adalah seberapa cepat robot berputar. Apakah robot tersebut berputar ke arah tertentu atau berputar untuk suatu jumlah, kecepatan putaran roda penggerak akan menentukan seberapa cepat robot tersebut berputar. Beberapa unit yang digunakan untuk mengukurnya adalah derajat per detik (dps) dan putaran per menit (rpm).

Akselerasi: Seperti disebutkan sebelumnya, Sensor Inersia dapat mengukur akselerasi, seberapa cepat robot mengubah gerakannya sepanjang sumbu. Menariknya, saat robot diam, percepatan sisi ke sisi serta percepatan depan dan belakangnya akan menjadi 0g, tetapi percepatan robot ke atas dan ke bawah akan terbaca 1g karena gravitasi Bumi memberikan gaya sebesar 1g pada robot.

Bandul: Aktivitas kelas yang menarik adalah memasang Sensor Inersia ke sepotong logam struktural yang panjang dan kemudian memasang ujung lainnya ke menara stasioner dengan poros atau sekrup bahu sehingga dapat berayun ke bawah seperti bandul. Berikutnya, pasang Kabel Pintar yang panjang antara Sistem Otak/Kontrol V5 dan sensor. Programkan V5 Brain untuk mencetak nilai percepatan sensor ke Layar Sentuh Warna Brain. Mintalah siswa menjelajahi bagaimana mengayunkan Sensor Inersia di ujung bandul mengubah nilai sensor.

Robot V5 Tumble dibuat dengan rangka tipis dan empat roda yang memungkinkannya bergerak dengan posisi tegak dan terbalik.

Robot Jatuh: Aktivitas kelas menyenangkan lainnya adalah meminta siswa merakit Robot Jatuh. Robot Tumble dirancang agar dapat bergerak terbalik dan juga tegak lurus. Mintalah siswa menulis program pengguna menggunakan Sensor Inersia untuk menavigasi suatu jalur. Lalu mintalah mereka menyelidiki bagaimana perilaku robot berubah saat dikendarai terbalik.

Penggunaan Sensor Inersia pada Robot Kompetisi:

Sensor Inersia akan memberikan keunggulan kompetitif yang besar bagi robot kompetisi. Beberapa penggunaan tersebut meliputi:

Navigasi: Selain mengatur arah atau jumlah putaran yang harus dilakukan robot, pembacaan Sensor Inersia dapat digunakan untuk memprogram robot sehingga akan bergerak dalam garis lurus sepanjang arah yang ditentukan. Hal ini terutama membantu selama bagian otonomi suatu pertandingan atau selama menjalankan Keterampilan Pemrograman. Selain itu, melalui penggunaan beberapa matematika tingkat tinggi, dimungkinkan untuk menggunakan nilai percepatan untuk menulis fungsi yang dapat menentukan perubahan posisi robot.

Stabilitas: Mungkin salah satu hal yang paling mengecewakan adalah melihat robot Anda tergeletak di lapangan permainan setelah terbalik. Sensor Inersia dapat digunakan selama periode kendali operator dan periode otonom untuk mendeteksi jika robot mulai miring dan kemudian program pengguna dapat membuat robot mengambil tindakan korektif otomatis. Hal ini dapat terjadi saat robot melaju dengan kecepatan penuh atau saat robot mencoba memanjat rintangan.

Tidak peduli untuk aplikasi apa Sensor Inersia VEX digunakan, tidak diragukan lagi ia akan menjadi tambahan yang disambut baik oleh tim. Fungsi nilai sensor terbuka untuk imajinasi pengguna.

Sensor Inersia tersedia di situs web VEX.