Aprašymas
inercinis jutiklis yra 3 ašių (X, Y ir Z) akselerometro ir 3 ašių giroskopo derinys. Pagreičio matuoklis aptiks judėjimo (pagreičio) pasikeitimą bet kuria kryptimi, o giroskopas elektroniniu būdu palaiko atskaitos padėtį, kad galėtų išmatuoti sukimosi padėties pasikeitimą bet kuria kryptimi, palyginti su šia atskaita.
Šių dviejų prietaisų derinys viename jutiklyje leidžia efektyviai ir tiksliai naviguoti, taip pat valdyti bet kokius roboto judėjimo pokyčius. Judesio pasikeitimo aptikimas gali padėti sumažinti tikimybę, kad robotas apvirs važiuojant arba lipdamas per kliūtį.
Šio jutiklio korpusas turi vieną tvirtinimo angą, kuri leidžia jį lengvai pritvirtinti prie roboto konstrukcijos. Be to, prieš tvirtinimo angą yra nedidelė įduba, žyminti jutiklio atskaitos tašką. Korpuso apačioje yra apvalus įvorė, kurios dydis yra skirtas įkišti į kvadratinę konstrukcinio metalo gabalo skylę. Taip jutiklis bus pritvirtintas prie tvirtinimo taško. Jutiklio korpuso gale yra V5 išmanusis prievadas.
| Jutiklio atskaitos taškas | Apvalus iškilimas korpuso apačioje |
|---|---|
Ant korpuso šalia tvirtinimo angos yra diagrama, nurodanti inercinio jutiklio ašies orientaciją.
Kad inercinis jutiklis veiktų su V5 Brain, jutiklio V5 išmanusis prievadas ir V5 Brain išmanusis prievadas turi būti sujungti su V5 išmaniuoju kabeliu. Inercinis jutiklis veiks su bet kuriuo iš 21 išmaniojo smegenų prievado. Kai prie prievadų jungiate V5 išmanųjį kabelį, įsitikinkite, kad kabelio jungtis iki galo įkišta į prievadą, o jungties fiksavimo ąselė visiškai užsifiksavo.
| V5 inercinis jutiklis | Inercinio jutiklio išmanusis prievadas | V5 smegenų išmanusis prievadas |
|---|---|---|
Kaip veikia inercinis jutiklis
Ir šio jutiklio akselerometro dalis, ir giroskopo dalis siunčia išmanųjį signalą į V5 smegenis.
Pagreičio matuoklis: Akselerometras matuoja, kaip greitai jutiklis keičia savo judėjimą (įsibėgėja) išilgai X ašies, Y ašies ir (arba) Z ašies. Šias ašis lemia inercinio jutiklio orientacija. Pavyzdžiui, vienoje orientacijoje roboto X ašis galėtų judėti pirmyn ir atgal, Y ašis – judėjimas iš vienos pusės į kitą, o Z ašis – judėjimas aukštyn ir žemyn (pvz., robotas pakyla nuo savęs). lauke ant pakabos stulpo).
Pagreičio matuoklis matuoja judesio pokytį, kai jo vidinė elektronika nustato inercijos pokytį ir dėl to pasikeičia jo rodmenys. Kuo greičiau keičiasi judėjimas, tuo labiau keičiasi rodmenys. Pastaba: tai gali būti didesnė teigiama arba didesnė neigiama reikšmė, priklausomai nuo judėjimo ašies kryptimi.
Pagreitis matuojamas g (gravitacinio pagreičio vienetas). Didžiausia inercinio jutiklio akselerometro dalies matavimo riba yra iki 4 g. To pakanka, kad būtų galima išmatuoti ir kontroliuoti daugumos robotų elgesį.
Giroskopas: Giroskopas, užuot matęs linijinį judėjimą išilgai 3 ašių, matuoja sukimosi judesį aplink 3 ašį. Jutiklis matuoja šį sukimąsi, kai vidinė elektronika sukuria fiksuotą atskaitos tašką. Kai jutiklis sukasi toliau nuo šio atskaitos taško, jis keičia išvesties signalą.
Giroskopas užtrunka neilgai, kol nustato atskaitos tašką (kalibravimą). Tai paprastai vadinama inicijavimo arba paleidimo laiku. (Pastaba: rekomenduojama naudoti 2 sekundes kalibravimo laikui arba pradėti jutiklio kalibravimą varžybų šablono išankstinėje automatinėje dalyje. Naudojant jutiklį su VEXcode V5 / VEXcode Pro V5 pavaros funkcijomis, kalibravimas yra įtrauktas į funkciją.)
Elektroninis giroskopas taip pat turi maksimalų sukimosi greitį. Tai yra, jei jutiklio matuojamas objektas sukasi greičiau, nei giroskopas gali išmatuoti jo sukimąsi, jutiklis pateiks neteisingus rodmenis. Maksimalus inercinio jutiklio sukimosi greitis yra iki 1000 laipsnių per sekundę. Vėlgi, tai yra daugiau nei pakankamai, kad būtų galima išmatuoti ir kontroliuoti visus, išskyrus ekstremalų robotų elgesį.
| Ašis pažymėta ant inercinio jutiklio | 3 ašis | 3 sukimosi ašis |
|---|---|---|
Inercinis jutiklis turi būti suporuotas su programavimo kalba, pvz., VEXcode V5arba VEXcode Pro V5, kad būtų sukurta vartotojo programa V5 Brain, kuri panaudotų jutiklio rodmenis roboto elgesiui valdyti.
V5 Brain kartu su vartotojo programa gali būti naudojamas konvertuoti inercinio jutiklio rodmenis į daugybę matavimų, įskaitant: kryptį, sukimosi kiekį, sukimosi greitį, orientaciją ir pagreičio dydį.
Inercinio jutiklio išdėstymas
Inercinio jutiklio išdėstymas yra labai svarbus siekiant tikslių jo rodmenų. Kaip minėta anksčiau, būtina išlygiuoti inercinį jutiklį išilgai ašies, kurioje robotas patirs judėjimo pasikeitimą. Šis lygiavimas nustato, kaip jutiklis atlieka matavimus, atsižvelgdamas į roboto erdvinę orientaciją. Šie matavimai leidžia vartotojo programai pakeisti roboto elgesį.
Gali būti pavienis atvejis, kai inercinis jutiklis bus dedamas ant išorinio roboto komponento, tačiau daugeliu atvejų jutiklis bus dedamas ant pavaros važiuoklės.
Inercinis jutiklis kalibruodamas visada koreguoja savo orientaciją, kad sukimosi matavimas būtų vienodas. Tai leidžia jutiklį pastatyti į bet kurią iš 6 galimų tvirtinimo padėčių.
| Šešios galimos inercinio jutiklio tvirtinimo padėtys |
Inercinio jutiklio verčių skaitymas: Naudinga naudoti V5 smegenų įrenginio informacijos ekraną, kad pamatytumėte reikšmes, kurias grąžina inercinis jutiklis. Tai galima padaryti su jutikliu, prijungtu prie smegenų:
Nuimkite V5 Brain magnetinę ekrano apsaugą, įjunkite Brain ir palieskite įrenginių piktogramą.
Įrenginio informacijos ekrane palieskite inercinio jutiklio piktogramą.
Inerciniame ekrane palieskite Kalibravimo rėmelį.
Perkelkite inercinį jutiklį pirmyn ir atgal, iš vienos pusės į kitą, aukštyn ir žemyn ir pasukite jį skirtingomis kryptimis. Tai turėtų pakeisti reikšmes ekrane ir pasukti 3D kubą.
Įprasti inercinio jutiklio naudojimo būdai:
Inercinis jutiklis gali atlikti kelis matavimus, kurie gali būti naudojami roboto elgsenai pakeisti. Kai kurie iš jų apima:
Kursas: Kai inercinis jutiklis naudojamas robotui perkelti į kryptį, jis judės į fiksuotą kursą pagal tašką, kuris buvo nustatytas jutiklio kalibravimo metu. Kitaip tariant, jei robotas yra nustatytas į 90o kryptį nuo pradinės padėties, nesvarbu, ar roboto dabartinė kryptis yra 45o , ar 120o, jis pasisuks. pasiekti 90oantraštę.
Sukimosi dydis: Skirtingai nuo krypties reikšmės, pagal sukimosi dydį robotas sukasi tam tikru greičiu nuo dabartinės padėties. Tokiu atveju, jei robotas pasisuks 90o , o paskui vėl pasisuks 90o , jis bus 180o į pradinę padėtį.
Sukimosi greitis: Sukimosi greitis rodo, kaip greitai robotas sukasi. Nesvarbu, ar robotas sukasi į kryptį, ar sukasi tam tikrą sumą, varomųjų ratų sukimosi greitis lems, kaip greitai robotas sukasi. Kai kurie matavimo vienetai yra laipsniai per sekundę (dps) ir apsisukimai per minutę (rpm).
Pagreitis: Kaip minėta anksčiau, inercinis jutiklis gali matuoti pagreitį, kaip greitai robotas keičia savo judėjimą išilgai ašies. Įdomu tai, kad kol robotas nejuda, jo šonas į šoną ir priekinis bei galinis pagreitis bus 0 g, tačiau roboto pagreitis aukštyn ir žemyn bus 1 g, nes Žemės gravitacija robotą veikia 1 g jėgos.
Švytuoklė: Įdomus užsiėmimas klasėje yra pritvirtinti inercinį jutiklį prie ilgo konstrukcinio metalo gabalo, o kitą galą pritvirtinti prie nejudančio bokšto velenu arba peties varžtu, kad jis galėtų svyruoti kaip švytuoklė. Tada prijunkite ilgą išmanųjį kabelį tarp V5 smegenų / valdymo sistemos ir jutiklio. Užprogramuokite „V5 Brain“, kad spausdintų jutiklio pagreičio vertes „Brain's Color“ jutikliniame ekrane. Paprašykite mokinių ištirti, kaip švytuoklės gale esantis inercijos jutiklis pakeičia jutiklio reikšmes.
| Stumdomasis robotas |
|---|
Stumdomasis robotas: Kitas įdomus užsiėmimas klasėje – mokiniai susirenka būgninį robotą. Tumble Robot sukurtas taip, kad galėtų važiuoti aukštyn kojomis ir dešine puse į viršų. Paprašykite mokinių parašyti vartotojo programą naudodami inercinį jutiklį, kad galėtų naršyti keliu. Tada leiskite jiems ištirti, kaip pasikeičia roboto elgesys, kai jis važiuoja aukštyn kojomis.
Inercinio jutiklio naudojimas varžybų robote:
Inercinis jutiklis suteiks didelį konkurencinį pranašumą konkurencijos robotams. Kai kurie iš šių naudojimo būdų:
Navigacija: Be to, kad galima nustatyti kryptis arba sukimosi dydį, kad robotas galėtų apsisukti, inercinio jutiklio rodmenys gali būti naudojami robotui programuoti, kad jis važiuotų tiesia linija tam tikra kryptimi. Tai ypač naudinga per autonominę rungtynių dalį arba programavimo įgūdžių bėgimo metu. Be to, naudojant aukštesnio laipsnio matematiką, pagreičio reikšmes galima naudoti norint parašyti funkciją, kuri gali nustatyti roboto padėties pasikeitimą.
Stabilumas: Ko gero, vienas iš labiausiai bauginančių dalykų yra pamatyti, kaip jūsų robotas apsivertė žaidimo lauke. Inercinis jutiklis gali būti naudojamas tiek operatoriaus valdomu, tiek autonominiu laikotarpiu, kad būtų galima nustatyti, ar robotas pradeda svirti, o tada naudotojo programa gali priversti robotą atlikti automatinio taisymo veiksmą. Tai gali įvykti, kai robotas važiuoja visiškai ištiestas arba kai robotas bando perlipti kliūtį.
Nesvarbu, kokiai programai naudojamas VEX inercinis jutiklis, neabejotina, kad tai bus laukiamas komandos papildymas. Jutiklio reikšmių funkcija yra atvira vartotojo vaizduotei.
Inercinį jutiklį galima rasti VEX svetainėje.