VEX V5 инерциялық сенсорды пайдалану – VEX кітапханасы

Сипаттама

инерциялық сенсор 3 осьті (X, Y және Z) акселерометр мен 3 осьті гироскоптың тіркесімі болып табылады. Акселерометр кез келген бағытта қозғалыстың (жылдамдаудың) өзгеруін анықтайды және гироскоп осы анықтамаға қарсы кез келген бағытта позицияның айналу өзгерісін өлшей алатындай электронды түрде анықтамалық орынды сақтайды.

Осы екі құрылғының бір сенсордағы комбинациясы тиімді және дәл навигацияға, сондай-ақ робот қозғалысының кез келген өзгерісін басқаруға мүмкіндік береді. Қозғалыстағы өзгерісті анықтау роботтың көлік жүргізіп келе жатқанда немесе кедергінің үстіне шығып бара жатқанда құлау мүмкіндігін азайтуға көмектеседі.

Бұл сенсордың корпусында оны робот құрылымына оңай орнатуға мүмкіндік беретін жалғыз бекіту тесігі бар. Бұған қоса, сенсордың тірек нүктесін белгілейтін бекіту тесігінің алдында кішкене шегініс бар. Корпустың төменгі жағында құрылымдық металл бөлігінің төртбұрышты тесігіне кіргізу үшін өлшемі бар дөңгелек саңылау бар. Бұл сенсорды бекіту нүктесіне бекітеді. Сенсор корпусының артқы жағында V5 Smart порты бар.

V5 инерциялық сенсордың бұрыштық көрінісі, оның кішкентай сенсорының анықтамалық нүктесі бөлектелген.

№8-32 VEX бұрандасына арналған бір бұрандалы кірістіруі бар V5 инерциялық сенсордың артқы жағы көрсетілген және оның дөңгелек шыбығы бөлектелген.

Бекіту тесігінің жанындағы корпуста инерциялық сенсорға арналған осьтің бағытын көрсететін диаграмма бар.

Инерциялық сенсор V5 миымен жұмыс істеуі үшін сенсордың V5 смарт порты мен V5 миының смарт порты V5 Smart кабелімен қосылуы керек. Инерциялық сенсор мидағы 21 смарт порттың кез келгенімен жұмыс істейді. V5 Smart кабелін порттарға жалғаған кезде кабельдің қосқышы портқа толығымен салынғанын және қосқыштың құлыптау қойындысы толығымен қосылғанын тексеріңіз.

V5 инерциялық сенсордың бұрыштық көрінісі. Бұл бұрыштан инерциялық сенсордың бағытын көрсететін басып шығарылған диаграмма көрінеді.

V5 инерциялық сенсорының смарт порты көрсетілген жағы.

Инерциялық сенсор қалай жұмыс істейді

Осы сенсордың акселерометр бөлігі де, гироскоп бөлігі де V5 миына смарт сигналды кері байланыс жасайды.

Акселерометр: Акселерометр сенсордың X осі, Y осі және/немесе Z осі бойындағы қозғалысын қаншалықты жылдам өзгертетінін (жылдамдайтынын) өлшейді. Бұл осьтер инерциялық сенсордың бағытымен анықталады. Мысалы, бір бағдарда роботтың X осі алға және артқа, Y осі бүйірден бүйірге, Z осі жоғары және төмен қозғалысы (роботтың өзін жоғары көтеруі сияқты) болуы мүмкін. аспалы тіректегі өріс).

Акселерометр оның ішкі электроникасы инерцияның өзгеруін анықтаған кезде қозғалыстың өзгеруін өлшейді және бұл оның оқуының өзгеруін тудырады. Қозғалыс неғұрлым жылдам өзгерсе, оқу соғұрлым өзгереді. Ескертпе: Бұл ось бойындағы қозғалыс бағытына байланысты үлкенірек оң мән немесе үлкенірек теріс мән болуы мүмкін.

Үдеу г-мен (гравитациялық үдеу бірлігі) өлшенеді. Инерциялық сенсордың акселерометр бөлігі үшін максималды өлшеу шегі 4 г дейін. Бұл көптеген роботтардың әрекеттерін өлшеу және бақылау үшін жеткілікті.

Гироскоп: Гироскоп 3 ось бойындағы сызықтық қозғалысты емес, 3 ось айналасындағы айналу қозғалысын өлшейді. Ішкі электроника бекітілген анықтамалық нүктені жасаған кезде сенсор бұл айналуды өлшейді. Сенсор осы анықтамалық нүктеден алыстаған сайын шығыс сигналын өзгертеді.

Гироскоптың анықтамалық нүктесін (калибрлеу) орнату үшін аз уақыт қажет. Бұл әдетте инициализация немесе іске қосу уақыты деп аталады. (Ескертпе: калибрлеу уақыты үшін 2 секундты пайдалану ұсынылады немесе сенсорды калибрлеуді жарыс үлгісінің алдын ала автоматты бөлігінде бастау ұсынылады. VEXcode V5/VEXcode Pro V5 жетек функцияларында сенсорды пайдаланған кезде, калибрлеу функцияға кіреді.)

Электрондық гироскоптың да максималды айналу жылдамдығы бар. Яғни, сенсор өлшейтін нысан гироскоптың айналуын өлшейтіннен жылдамырақ айналса, сенсор дұрыс емес көрсеткіштерді қайтарады. Инерциялық сенсордың максималды айналу жылдамдығы секундына 1000 градусқа дейін. Тағы да, бұл роботтың экстремалды мінез-құлқын өлшеу және бақылау үшін жеткілікті.

V5 инерциялық сенсорды басып шығарылған диаграммамен жабыңыз, ол көрсетілген инерциялық сенсордың бағытын көрсетеді. Диаграммада X және Y осін көрсететін екі перпендикуляр көрсеткі және тікелей «жоғары» бағытталған Z осін көрсететін шеңбер бар.

Изометриялық перспективада бір-біріне перпендикуляр көрсетілген X, Y және Z осьтерінің диаграммасы.

Инерциялық сенсорды VEXcode V5немесе VEXcode Pro V5 сияқты бағдарламалау тілімен жұптастыру қажет, роботтың әрекетін басқару үшін сенсордың көрсеткіштерін пайдалану үшін V5 миына пайдаланушы бағдарламасын жасау үшін.

Пайдаланушы бағдарламасымен бірге V5 миы инерциялық сенсор көрсеткіштерін көптеген өлшемдерге түрлендіру үшін пайдаланылуы мүмкін, соның ішінде: тақырып, айналу мөлшері, айналу жылдамдығы, бағдар және үдеу мөлшері.

Инерциялық сенсордың орналасуы

Инерциялық сенсордың орналасуы оның дәл көрсеткіштері үшін өте маңызды. Бұрын айтылғандай, инерциялық датчикті робот қозғалыстағы өзгерісті сезінетін ось бойымен туралау өте маңызды. Бұл туралау сенсордың роботтың кеңістіктік бағдарына қатысты өлшемдерді қалай жасайтынын анықтайды. Бұл өлшемдер пайдаланушы бағдарламасына робот әрекетін өзгертуге мүмкіндік береді.

Инерциялық сенсор роботтың сыртқы құрамдас бөлігіне орналастырылатын оқшауланған жағдай болуы мүмкін, бірақ көптеген қолданбалар үшін сенсор жетектің шассиіне орналастырылады.

Инерциялық сенсор калибрлеу кезінде әрқашан бағдарын реттейді, осылайша айналу өлшемі бірдей болады. Бұл сенсорды 6 мүмкін орнату орнының кез келгеніне орналастыруға мүмкіндік береді.

Инерциялық сенсорға арналған алты түрлі орнату бағыты оның бастапқы бағдарының маңызды емес екенін көрсету үшін көрсетілген.

Инерциялық сенсор мәндерін оқу: Инерциялық сенсор қайтаратын мәндерді көру үшін V5 миындағы Құрылғы ақпараты экранын пайдалану пайдалы. Мұны миға қосылған сенсор арқылы жасауға болады:

Ми экраны Негізгі мәзірде «Құрылғылар» опциясы бөлектелгенімен көрсетіледі.

V5 Brain Magnetic Screen Protector құралын алып тастаңыз, Brain қосыңыз және Құрылғылар белгішесін түртіңіз.

Ми экраны барлық мидың смарт порттары мен қосылған құрылғылардың тізімі бар Құрылғы ақпараты мәзірінде көрсетіледі. Құрылғы ақпараты мәзіріндегі инерциялық сенсор белгішесі элементтердің ақпараттық мәзірлерін ашу үшін таңдауға болатынын көрсету үшін бөлектеледі.

Құрылғы ақпараты экранындағы инерциялық сенсор белгішесін түртіңіз.

Ми экраны сенсор деректерін тізімдейтін Инерциялық сенсор мәзірінде көрсетіледі. Мәзір әрбір ось үшін сенсордың Gyro мәндерінің деректерін, әрбір ось үшін акселерометр мәндерін, градустағы қадамды, градуспен айналдыруды және градустағы тақырыпты хабарлайды. Мәзірде сенсордың бағытын және оның калибрлеу күйін көрнекі түрде көрсететін диаграмма да бар. Сондай-ақ бөлектелген Калибрлеу түймесі бар.

Инерция экранындағы Калибрлеуді түртіңіз.

Инерциялық сенсорды алға және артқа, бүйірден екінші жаққа, жоғары және төмен жылжытыңыз және оны әртүрлі бағытта бұрыңыз. Бұл экрандағы мәндерді өзгертуі және 3-D текшені бұруы керек.

Инерциялық сенсордың жалпы қолданылуы:

Инерциялық сенсор роботтың әрекетін өзгерту үшін пайдалануға болатын бірнеше өлшемдерді жасай алады. Олардың кейбіреулері мыналарды қамтиды:

Тақырып: Инерциялық сенсор роботты тақырыпқа жылжыту үшін пайдаланылғанда, ол сенсор калибрленген кезде орнатылған нүктеге сілтеме жасай отырып, бекітілген тақырыпқа ауысады. Басқаша айтқанда, егер робот бастапқы орнынан 90^o тақырыбына орнатылса, роботтың ағымдағы тақырыбы 45^o немесе 120^oтақырыбы бар ма маңызды емес, ол бұрылады. 90^oпозициясына жету.

Айналу мөлшері: Тақырып мәнінен айырмашылығы, айналу шамасында робот ағымдағы бағдарынан белгілі бір шамада айналады. Бұл жағдайда робот 90^o бұрылып, содан кейін қайтадан 90^o бұрылса, ол бастапқы күйіне 180^o шамасында болады.

Айналу жылдамдығы: Айналу жылдамдығы роботтың қаншалықты жылдам айналатынын көрсетеді. Робот бағытқа бұрыла ма немесе белгілі бір мөлшерде айнала ма, жетекші дөңгелектердің айналу жылдамдығы роботтың қаншалықты жылдам айналатынын анықтайды. Мұны өлшеу үшін қолданылатын кейбір өлшем бірліктері секундына градус (dps) және минутына айналымдар (айн/мин) болып табылады.

Жеделдету: Жоғарыда айтылғандай, инерциялық сенсор роботтың ось бойымен қозғалысын қаншалықты жылдам өзгертетінін өлшеуге болады. Бір қызығы, робот қозғалмай тұрғанда, оның бүйірінен бүйіріне және алдыңғы және артқы үдеуі 0г болады, бірақ роботтың жоғары және төмен үдеуі 1г оқиды, өйткені Жердің тартылыс күші роботқа 1 г күш түсіреді.

Маятник: Сыныптағы қызықты іс - инерциялық датчикті құрылымдық металдың ұзын бөлігіне орнату, содан кейін екінші ұшын маятник сияқты төмен қарай бұрылу үшін білік немесе иық бұрандасы арқылы қозғалмайтын мұнараға бекіту. Содан кейін V5 ми/басқару жүйесі мен сенсор арасына ұзын смарт кабельді жалғаңыз. Мидың түсті сенсорлық экранына сенсордың жеделдету мәндерін басып шығару үшін V5 миын бағдарламалаңыз. Оқушыларға маятниктің соңындағы инерция сенсорының тербелісі сенсордың мәндерін қалай өзгертетінін зерттеңіз.

Жіңішке шассиі және оң жағын жоғары және төңкеріп жүруге мүмкіндік беретін төрт дөңгелегі бар V5 Tumble Robot құрылымы.

Төңкеру роботы: Сыныптағы тағы бір қызықты іс-әрекет – оқушыларға ұшатын робот құрастыру. Төңкерілген робот төңкеріліп, сондай-ақ оң жағын жоғары қарай жүргізе алатындай етіп жасалған. Студенттерге жолды шарлау үшін инерциялық сенсорды пайдаланып пайдаланушы бағдарламасын жазуды сұраңыз. Содан кейін оларға робот төңкерілген кезде оның мінез-құлқы қалай өзгеретінін зерттеңіз.

Инерциялық сенсорды бәсекелес роботта қолдану:

Инерциялық сенсор бәсекелес роботтар үшін үлкен бәсекелестік артықшылық береді. Бұл пайдаланулардың кейбірі мыналарды қамтиды:

Навигация: Роботтың айналуы үшін тақырыптарды немесе айналу мөлшерін орнатудан басқа, инерциялық сенсордың көрсеткіштерін роботты берілген тақырып бойынша түзу сызықпен қозғалатын етіп бағдарламалау үшін пайдалануға болады. Бұл әсіресе матчтың автономды бөлігінде немесе Бағдарламалау дағдыларын іске қосу кезінде пайдалы. Сондай-ақ, кейбір жоғары дәрежелі математиканы қолдану арқылы роботтың орнын өзгертуін анықтай алатын функцияны жазу үшін үдеу мәндерін пайдалануға болады.

Тұрақтылық: Ең өкінішті нәрселердің бірі - робот аударылғаннан кейін ойын алаңында жайылып кеткенін көру. Инерциялық сенсорды роботтың аударыла бастағанын анықтау үшін оператор басқаратын және автономды кезеңдерде де пайдалануға болады, содан кейін пайдаланушы бағдарламасы роботты автоматты түрде түзету әрекетін жасауға мәжбүрлей алады. Бұл робот толығымен ұзартылған қозғалыс кезінде немесе робот кедергіге көтерілуге әрекет жасағанда орын алуы мүмкін.

VEX Inertial Sensor қандай қолданба үшін пайдаланылса да, бұл командалар үшін қолайлы қосымша болатыны сөзсіз. Сенсор мәндерінің функциясы пайдаланушының қиялына ашық.

Инерциялық сенсор VEX веб-сайтында қол жетімді.