설명
Line Tracker 적외선 LED와 적외선 센서로 구성된 아날로그 센서입니다. 단일 장착 구멍이 있으며 로봇 섀시 아래에 장착되도록 설계되었습니다. 라인 트래커를 사용하면 로봇이 미리 표시된 경로를 따라갈 수 있습니다. 3-Wire 시리즈 센서 중 하나입니다.
3선 센서는 V5 Robot Brain 또는 Cortex와 호환됩니다. 해당 센서 케이블은 3선 연장 케이블을 사용하여 연장할 수 있습니다.
Line Tracker가 V5 Brain과 함께 작동하려면 센서 케이블이 V5 Brain 3선 포트에 되어야 합니다.
라인 추적기는 고급 센서 키트 또는 3팩으로 제공되며 여기에서 구입할 수 있습니다.
| 라인 트래커 | 센서 케이블이 완전히 삽입됨 |
라인 추적기 작동 방식
라인 트래커는 적외선 LED로 표면을 조명한 다음 적외선 센서가 반사된 적외선 복사를 측정하는 방식으로 작동합니다. 반사된 방사선의 강도에 따라 라인 추적기는 센서 아래 표면이 얼마나 밝은지 또는 어두운지 결정할 수 있습니다.
밝은 색상의 표면은 어두운 표면보다 적외선을 더 많이 반사하여 센서에 더 밝게 나타납니다. 이를 통해 센서는 창백한 표면의 어두운 선 또는 어두운 표면의 옅은 선을 감지할 수 있습니다.
라인 트래커는 적외선 센서가 반사된 적외선 방사에 따라 V5 Brain에 0v에서 5v 사이의 전압 값을 반환한다는 것을 의미하는 아날로그 센서입니다. 그런 다음 V5 Brain은 이 값을 반사율의 백분율로 변환합니다. 이러한 유형의 측정에서는 선을 성공적으로 따르기 위해 반사율 음영 간의 차이에 대한 적절한 임계값이 필요합니다.
예를 들어, 라인 추적기는 진한 회색 VEX 경쟁 필드 타일에 놓인 검정색 전기 테이프 스트립을 따르지 않습니다. 센서가 차이 임계값에 비해 너무 가까운 반사 비율을 반환하기 때문입니다. 그러나 VEX 경쟁 필드 타일의 흰색 전기 테이프 스트립은 로봇이 테이프를 추적할 수 있는 값과 적절한 임계값에 큰 차이를 제공합니다.
Line Tracker는 VEXcode V5또는 VEXcode Pro V5와 같은 프로그래밍 언어와 쌍을 이루어 뇌가 반사율 백분율 값을 사용하여 로봇을 제어할 수 있는 사용자 프로그램을 생성해야 합니다.
참고: (반사율) 블록은 V5 대시보드의 판독값과 다른 버전의 라인 추적기 값을 반환합니다.
센서 배치
라인 추적기의 배치는 센서 기능에 매우 중요합니다. 라인 트래커의 범위는 측정 중인 표면 위 약 0.02” ~ 0.25”입니다. 최적의 감도는 3mm(약 ⅛”)이며 센서는 표면에서 이 거리에 최대한 가깝게 배치해야 합니다.
0.25인치 이상의 로봇에 라인 트래커를 배치하면(예: 4인치 휠을 사용하여 구동계 바로 아래에 센서를 부착) 반사된 적외선 강도가 낮기 때문에 매우 낮은 값 세트가 생성됩니다.
센서가 배치된 표면 위의 거리 외에도 로봇의 회전 피봇 지점으로부터의 거리도 고려해야 합니다. 일반적으로 이 피벗점은 전륜 구동 로봇의 경우 로봇의 중심에 있고, 2륜 구동 로봇의 경우 두 바퀴 사이의 중심에 있습니다.
라인 트래커가 피벗 지점에 더 가까이 배치될수록 로봇이 센서를 변위하기 위해 더 많이 피벗해야 합니다. 그러나 라인 추적기를 피벗 지점에서 너무 멀리 배치하는 것이 가능하며, 센서를 이동하는 데 약간의 피벗만 필요합니다.
라인 트래커의 응답 시간은 50Hz입니다. 로봇의 이동 속도가 너무 크고 로봇의 피벗 지점에서 센서 거리가 멀면 라인 추적기의 응답 시간이 센서가 라인을 따라가기에 충분하지 않을 수 있습니다.
또한 Line Tracker가 감지할 수 있는 최소 선 너비는 0.25인치라는 점에 유의해야 합니다.
라인 추적기의 일반적인 용도:
라인 추적기는 단일 장치, 한 쌍의 라인 추적기 또는 라인을 따라가는 3개의 라인 추적기 세트로 사용할 수 있습니다.
단일 장치: 단일 라인 추적기는 일반적으로 라인을 감지할 때까지 라인을 향해 회전하도록 프로그래밍되어 있습니다. 그런 다음 로봇은 약간 앞으로 이동하면서 라인에서 멀어졌다가 라인을 향해 다시 돌아옵니다.
이로 인해 라인을 따라 매우 느리고 갑작스러운 움직임이 발생합니다. 그러나 이는 단일 피드백 제어 조건(라인이 감지되는지 여부)만 확인하기 때문에 사용하기 가장 쉬운 프로그래밍 로직입니다.
라인 트래커 쌍: 라인 트래커 2개를 분리하는 거리가 따라가는 라인의 너비보다 약간 더 넓어지도록 장착할 수 있습니다. 로봇은 라인의 각 측면에 센서와 함께 배치됩니다. 라인 추적기 중 하나가 라인을 감지하면 사용자 프로그램은 로봇을 회전시켜 두 센서 사이의 라인을 다시 만듭니다.
이 설정은 로봇의 움직임을 더욱 부드럽게 만듭니다. 그러나 이 설정이 작동하려면 더 고급 프로그래밍이 필요합니다.
3개 세트: 중앙 추적기가 라인을 감지할 수 있도록 일련의 3개 라인 추적기를 장착할 수 있으며 두 측면 추적기는 라인의 각 측면에 바로 오프셋으로 장착됩니다. 이 설정에서는 중앙 센서가 라인을 감지하지 못하고 측면 센서 중 하나가 라인을 감지하자마자 로봇이 회전하여 라인을 중앙 센서 아래로 다시 가져옵니다.
한 쌍의 센서에 비해 세 개의 라인 추적기 세트의 가장 큰 장점은 세 개의 라인 태커가 모두 라인을 감지하지 못하는 경우 로봇이 중지되도록 프로그래밍할 수 있다는 것입니다. 로봇이 멈추면 선을 다시 찾기 위해 앞뒤로 스캔을 시작할 수 있습니다. 이 설정에는 세 가지 피드백 제어 루프와 여러 가지 다른 조건이 필요하므로 세 가지 옵션 중 가장 복잡한 논리가 됩니다.
| 3개의 라인 트래커 세트로 라인 감지 |
기타 용도
라인 추적기 설정 세 가지 모두 라인을 감지한 후 멈출 때까지 직선으로 이동하는 데 사용할 수 있습니다.
한 쌍의 라인 추적기 및 3개 세트는 라인을 따르고 교차 라인을 감지하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 메인 라인 경로를 따라 있는 십자선을 사용하여 로봇의 동작을 변경할 수 있습니다. 예를 들어 이동 표면이 선 그리드로 표시되어 있는 경우 로봇은 선을 따르고 세 개의 그리드 교차선을 감지한 다음 네 번째 교차선에서 우회전하여 해당 선을 따르도록 프로그래밍할 수 있습니다.
경쟁 로봇에서 라인 추적기 사용:
매년 VEX 로봇공학 대회의 게임장에는 서로 다른 흰색 전기 테이프 라인 세트가 설치되어 있습니다. 이는 일반적으로 현장의 다양한 구역을 표시합니다. 이 라인은 자치 기간 동안 라인 추적기에 의해 사용될 수도 있습니다. 필드 라인의 일부 사용 유형은 다음과 같습니다.
득점: 로봇의 라인 추적기는 필드의 골라인을 사용하여 득점 영역을 감지한 다음 이를 정렬하여 2015-2016 게임인 Nothing But Net의 골라인과 같이 해당 영역에 게임 개체를 득점할 수 있습니다.
게임 조각 찾기: 게임 조각은 필드 라인을 따라 발견되는 경우가 많습니다. 라인 추적기는 라인을 따라가며 게임 조각을 찾고, 집어 들고, 점수를 매기는 데 사용할 수 있습니다. 이에 대한 예는 2016-2017 게임인 Starstruck에서 근거리 구역과 원거리 구역을 구분하는 선에 배치된 대형 패브릭 큐브를 사용한 것입니다.
정렬: 라인 추적기는 필드 라인을 따라 로봇을 정렬하여 일부 작업을 수행하거나 필드에서 로봇의 위치를 재보정하는 데 사용할 수 있습니다. 2018-2019 게임인 Turning Point에서는 확장 영역 라인을 사용하여 로봇을 정렬하여 Caps가 높은 점수를 얻을 수 있었습니다.
탐색: 앞서 언급한 것처럼 라인 추적기는 라인을 따라가거나 라인이 감지되면 로봇을 멈추는 데 사용할 수 있습니다. 이에 대한 예는 2019-2020 게임인 Tower Takeover에서 사용될 수 있습니다. 라인 추적기는 로봇이 자율 라인을 통과하여 동맹의 자율 보너스를 잃는 것을 막을 수 있었습니다.
물체 감지: 라인 추적기는 클로, 컨베이어 시스템 또는 슬라이드 시스템 내의 두 구조 금속 조각 사이에 같은 높이로 장착할 수 있습니다. 게임 조각이 라인 추적기 위로 미끄러지면 센서가 물체를 감지할 수 있습니다.
많은 게임에는 라인 트래커가 따라잡을 수 있는 장애물이 있으므로 로봇을 설계할 때 이를 고려하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 라인 트래커를 바퀴 세트 사이에 직접 배치하면 대부분의 장애물을 통과하는 데 도움이 될 수 있습니다.