説明
Line Tracker 、赤外線 LED と赤外線センサーで構成されるアナログセンサーです。 取り付け穴が 1 つあり、ロボットのシャーシの下に取り付けるように設計されています。 ライン トラッカーを使用すると、ロボットは事前にマークされたパスをたどることができます。 3-Wire シリーズセンサーの 1 つです。
3 線式センサーは、V5 Robot Brain または Cortex と互換性があります。 センサー ケーブルは 3 線延長ケーブルを使用して延長できます。
ライン トラッカーが V5 Brain で機能するには、センサー ケーブルが V5 Brain 3 線ポートに 挿入されている必要があります。
ライン トラッカーは アドバンス センサー キット または 3 パックで提供され、ここで購入できます 。
| ライントラッカー | センサーケーブルが完全に挿入されている |
ライントラッカーの仕組み
ライン トラッカーは、赤外線 LED で表面を照射し、赤外線センサーが反射赤外線を測定することによって機能します。 ライン トラッカーは、反射放射線の強度に基づいて、センサーの下の表面がどの程度明るいか暗いかを判断できます。
明るい色の表面は暗い表面よりも多くの赤外線を反射し、センサーには明るく見えます。 これにより、センサーは、淡い表面上の暗い線、または暗い表面上の淡い線を検出できます。
ライン トラッカーはアナログ センサーであり、赤外線センサーは反射された赤外線に応じて 0v から 5v の間の電圧値を V5 Brain に返します。 次に、V5 Brain はこの値を反射率のパーセンテージに変換します。 このタイプの測定では、ラインを正しく追跡するために、反射率の色合い間の差の適切なしきい値が必要です。
たとえば、ライン トラッカーは、ダーク グレーの VEX コンペティション フィールド タイル上に配置された黒い電気テープのストリップには追従しません。これは、センサーが差のしきい値に対して近すぎる反射率を返すためです。 ただし、VEX コンペティション フィールド タイル上の白い電気テープのストリップは、値に大きな差があり、ロボットがテープを追跡するための適切なしきい値を提供します。
Line Tracker は、 VEXcode V5や VEXcode Pro V5 などのプログラミング言語と組み合わせて、脳が反射率のパーセントの値を使用してロボットを制御するためのユーザー プログラムを作成する必要があります。
注: (反射率) ブロックは、V5 ダッシュボードの読み取り値とは異なるバージョンのライン トラッカーの値を返します。
センサーの配置
ライン トラッカーの配置は、センサーの機能にとって重要です。 ライン トラッカーの範囲は、測定対象の表面から約 0.02 インチから 0.25 インチ上です。 最適な感度は 3 mm (約 1/8 インチ) であり、センサーは表面からこの距離にできるだけ近づけて配置する必要があります。
0.25 インチを超えるロボットにライン トラッカーを配置すると (4 インチのホイールを使用してドライブトレインの直下にセンサーを取り付けるなど)、反射赤外線強度が低レベルになるため、非常に悪い値のセットが生成されます。
センサーが配置されている表面からの距離に加えて、ロボットの回転ピボット ポイントからの距離も考慮する必要があります。 通常、このピボット ポイントは、全輪駆動ロボットの場合はロボットの中心にあり、二輪駆動ロボットの場合は 2 つの車輪の間の中心にあります。
ライン トラッカーをピボット ポイントに近づけるほど、センサーを移動させるためにロボットをより多く回転させる必要があります。 ただし、ライン トラッカーをピボット ポイントから遠すぎる位置に配置することも可能です。その場合、センサーを移動させるのにわずかなピボットだけが必要になります。
ライントラッカーの応答時間は 50Hz です。 ロボットの移動速度が速すぎ、ロボットのピボット ポイントからのセンサー距離が長い場合、ライン トラッカーの応答時間は、センサーがラインを追跡するのに十分ではない可能性があります。
また、ライン トラッカーが検出できる最小線幅は 0.25 インチであることにも注意する必要があります。
ライントラッカーの一般的な用途:
ライン トラッカーは、単一のユニットとして、ライン トラッカーのペアとして、またはラインを追跡する 3 つのライン トラッカーのセットとして使用できます。
単一ユニット: 単一のライン トラッカーは通常、ラインを検出するまでラインに向かって回転するようにプログラムされています。 その後、ロボットは少し前方に移動しているラインから向きを変え、その後ラインに向かって向きを変えます。
これにより、ラインに沿って非常にゆっくりとしたぎくしゃくした動きが生じます。 ただし、ラインが検出されたかどうかという 1 つのフィードバック制御条件だけをチェックするだけなので、最も使いやすいプログラミング ロジックです。
ライン トラッカーのペア: 2 つのライン トラッカー間の距離が、追跡するラインの幅よりわずかに広くなるように、2 つのライン トラッカーを取り付けることができます。 ロボットはラインの両側にセンサーを備えて配置されます。 いずれかのライン トラッカーがラインを検出すると、ユーザー プログラムはロボットを回転させ、2 つのセンサー間のラインが再び通過するようにします。
この設定により、ロボットの動きがよりスムーズになります。 ただし、このセットアップが機能するには、より高度なプログラミングが必要です。
3 個セット: 一連の 3 つのライン トラッカーを取り付けることができるため、中央のトラッカーがラインを検出し、2 つのサイド トラッカーがラインの各側にオフセットして取り付けられます。 この設定では、中央センサーがラインを検出せず、サイドセンサーの 1 つがラインを検出するとすぐに、ロボットは回転してラインを中央センサーの下に戻します。
3 つのライン トラッカーのセットが 1 対のセンサーに比べて優れている主な利点は、3 つのライン タッカーすべてがラインを検出しない場合にロボットを停止するようにプログラムできることです。 ロボットが停止すると、再びラインを見つけようとして前後にスキャンを開始できます。 このセットアップには 3 つのフィードバック制御ループといくつかの異なる条件が必要で、3 つのオプションの中で最も複雑なロジックになります。
| 3 つのライン トラッカーのセットによるライン検出 |
その他の用途
ライン トラッカーの 3 つのセットアップはすべて、ラインを検出して停止するまで直進するために使用できます。
ライン トラッカーのペアと 3 つのセットは、ラインを追跡し、クロス ラインを検出するようにプログラムできます。 主線パスに沿った十字線を使用して、ロボットの動作を変更できます。 たとえば、走行面が線のグリッドでマークされている場合、ロボットは線に沿って 3 つのグリッドの交差線を検出し、4 番目の交差線で右折してその線に従うようにプログラムできます。
競技用ロボットでのライン トラッカーの使用:
毎年の VEX ロボティクス コンペティションのゲーム フィールドには、異なる一連の白い電気テープ ラインが敷かれています。 これらは通常、フィールド上のさまざまなゾーンをマークします。 ラインは、自律期間中、ライン トラッカーによっても使用できます。 フィールド ラインの使用方法には次のようなものがあります。
得点: ロボットのライン トラッカーは、フィールド上のゴール ラインを使用して得点ゾーンを検出し、それに合わせてゲーム オブジェクトをエリア内に得点することができます (2015 ～ 2016 年のゲーム「Nothing But Net」のゴール ラインなど)。
ゲームの駒の検索: 多くの場合、ゲームの駒はフィールド ラインに沿って見つかります。 ライン トラッカーを使用すると、ラインをたどってゲームの駒を見つけ、それを拾い、得点することができます。 この例としては、2016 ～ 2017 年のゲーム「Starstruck」中に、ニア ゾーンとファー ゾーンを分けるライン上に配置されたファブリックの大きなキューブがありました。
アライメント: ライン トラッカーを使用して、ロボットをフィールド ラインに沿って位置合わせして、何らかのタスクを実行したり、フィールド上のロボットの位置を再調整したりできます。 2018 ～ 2019 年のゲーム「Turning Point」では、拡張ゾーンのラインを使用してロボットを調整し、キャップが高得点を獲得できるようにすることができました。
ナビゲーション: 前述したように、ライン トラッカーを使用してラインを追跡したり、ラインが検出されたときにロボットを停止したりできます。 この例は、2019 ～ 2020 年のゲーム「Tower Takeover」で使用された可能性があり、ライン トラッカーはロボットが自律ラインを通過して同盟の自律ボーナスを失うのを阻止できた可能性があります。
物体検出: ライン トラッカーは、爪、コンベア システム、またはスライド システム内の 2 つの構造金属の間に同一平面上に取り付けることができます。 ゲームピースがライントラッカー上をスライドすると、センサーがオブジェクトを検出できます。
多くのゲームではフィールド上にライン トラッカーが巻き込まれる可能性のある障害物があるため、ロボットを設計する際にはこれを考慮することが重要です。 たとえば、ライン トラッカーを一連の車輪の間に直接配置すると、ほとんどの障害物を乗り越えやすくなります。