Najlepsze praktyki z czujnikiem GPS

Czujnik Game Positioning System™ (GPS) to przydatne narzędzie do nawigacji na boisku zawodów robotycznych VEX V5 Robotics Competition (V5RC). Przeczytaj ten artykuł, aby poznać najlepsze praktyki, które pomogą Ci w pełni wykorzystać potencjał czujnika. 

Zachowaj wyraźny widok kodu pola

Axel na pustym polu w rogu, z czujnikiem GPS zamontowanym z tyłu robota, skierowanym w stronę kodu pola na obwodzie pola. Na robocie znajduje się czerwone pole podświetlające pozycję czujnika GPS oraz strzałka ilustrująca wyrównanie czujnika względem kodu pola.

Czujnik GPS wykorzystuje sygnał wideo do wykrywania wzoru kodu pola wokół obwodu pola. Z tego powodu ważne jest, aby czujnik nie był zasłonięty przez mechanizmy lub komponenty robota.

Aby zminimalizować potencjalne przeszkody utrudniające czujnikowi odczyt kodu pola z robota, zaleca się zamontowanie czujnika GPS z tyłu robota, skierowanego za robota. 

Podczas testowania projektów z czujnikiem GPS należy upewnić się, że na polu nie znajdują się żadne obce przedmioty, które mogłyby blokować kod pola (np. członkowie zespołu lub dodatkowe elementy gry).

Axel, Hero Bot w grze High Stakes 2024-2025, na pustym boisku w rogu, z czujnikiem GPS zamontowanym z tyłu robota skierowanym w stronę kodu boiska na obwodzie boiska. Na robocie znajduje się czerwone pole podświetlające pozycję czujnika GPS, a strzałka ilustruje wysokość czujnika na tej samej wysokości co kod pola.

Czujnik GPS powinien być umieszczony na tej samej wysokości co kod polowy i nie może być pod żadnym kątem, aby działał zgodnie z przeznaczeniem.

Aby dowiedzieć się więcej na temat montażu czujnika GPS na robocie, zobacz ten artykuł.


Dokładnie skonfiguruj swoje przesunięcia

Okno Urządzenia w VEXcode V5 pokazujące ustawienia GPS umożliwiające konfigurację czujnika GPS. Po lewej stronie znajduje się czerwone pole podświetlające obszar wprowadzania przesunięcia X, przesunięcia Y i przesunięcia kątowego. Po prawej stronie znajduje się graficzna reprezentacja robota z czujnikiem GPS w środku, odzwierciedlającym domyślne wartości przesunięcia.

Aby w pełni wykorzystać potencjał czujnika GPS, możesz skonfigurować współrzędne X, Y i przesunięcie kątowe na podstawie punktu odniesienia na robocie. Czujnik będzie raportował dane na podstawie swojego fizycznego położenia na polu, chyba że skonfigurowano przesunięcie. Po skonfigurowaniu przesunięcia VEXcode przekonwertuje dane z czujnika GPS tak, aby odzwierciedlały punkt odniesienia na robocie.

Skonfigurowanie przesunięcia pozwala postępować zgodnie z zaleceniami dotyczącymi montażu, ale nawigować z istotnego miejsca na robocie, takiego jak punkt środkowy skrętu lub ramię robota.

Aby dowiedzieć się więcej o ustawianiu przesunięcia, zobacz ten artykuł.


Śledź wartości dodatnie i ujemne

Widok z góry na pole High Stakes Field z pozycjami początkowymi elementów gry. Na polu nałożone są linie osi x i y, dzielące pole na cztery ćwiartki, podobnie jak siatka współrzędnych. Każdy kwadrant jest oznaczony odpowiednimi wartościami dodatnimi i ujemnymi. Zaczynając od prawego górnego rogu i przesuwając się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wokół pola – pierwszy kwadrant odczytuje dodatnie wartości x, dodatnie wartości y; drugi kwadrant odczytuje dodatnie wartości x, ujemne wartości y; trzeci kwadrant odczytuje ujemne wartości x, ujemne wartości y; a czwarty kwadrant odczytuje ujemne wartości x, dodatnie wartości y.

Czujnik GPS raportuje dane o położeniu X i Y na podstawie siatki współrzędnych. Aby efektywnie wykorzystać te dane, pomocne jest śledzenie, w jaki sposób wartości dodatnie i ujemne układają się względem siatki współrzędnych.

Obraz ten można odtworzyć w notatniku inżynierskim, co pomoże Ci śledzić, jakich wartości należy się spodziewać w każdym kwadrancie pola, dzięki czemu będziesz mógł efektywnie wykorzystywać dane w projekcie.

Widok Axela z góry, punkt odniesienia na środku ramienia z przodu robota oznaczony jest zieloną kropką, a czujnik GPS jest zaznaczony zielonym polem z tyłu robota. Punkt odniesienia przecinają osie x i y, co oznacza, że punkt odniesienia tworzy punkt 0, 0 do obliczania przesunięć.

Takie same zasady dotyczące wartości dodatnich i ujemnych dotyczą przesunięcia w konfiguracji czujnika GPS. Należy pamiętać o odległości i kierunku od punktu odniesienia do czujnika wzdłuż każdej osi, aby mieć pewność, że przesunięcia są skonfigurowane prawidłowo. 


Użyj danych z pozycji stacjonarnej

Widok z góry na Axela w rogu pola z czerwonym polem podświetlającym czujnik GPS i strzałką wskazującą od czujnika do kodu pola, wskazującą w jaki sposób czujnik będzie odczytywał kod pola z pozycji stacjonarnej.

Czujnik GPS korzysta z sygnału wideo przedstawiającego kod pola wokół pola w celu określenia jego położenia. Ponieważ czujnik opiera się na sprzężeniu zwrotnym wizualnym, najdokładniejszy i najwyraźniejszy obraz uzyskasz, gdy urządzenie znajduje się w pozycji spoczynku.

Pomyśl o tym, kiedy robisz zdjęcie. Próba zrobienia zdjęcia podczas ruchu spowoduje, że obraz będzie rozmazany. Zatrzymanie się i stanie w miejscu podczas robienia zdjęcia prawdopodobnie pozwoli uzyskać o wiele wyraźniejszy efekt. To samo dotyczy czujnika GPS.

Przydatne może okazać się eksperymentowanie z programowaniem robota tak, aby poruszał się z mniejszą prędkością, aby określić, jak szybko robot może się poruszać, zbierając jednocześnie dokładne wartości z czujnika GPS. Zbierz dane i podejmij decyzję w oparciu o dane, która będzie najlepsza dla Twojego zespołu. Należy pamiętać, że czynniki środowiskowe, takie jak oświetlenie otoczenia, mogą wpływać na wiarygodność tych pomiarów, dlatego podejmując decyzje, należy wziąć pod uwagę otoczenie i oświetlenie pola treningowego lub zawodów.

Oprócz samego spowolnienia prędkości w celu zwiększenia dokładności, możesz także całkowicie zatrzymać ruch robota, wstawiając do swojego projektu przerwy trwające co najmniej 0,5 sekundy (500 ms).


Zanim zaczniesz kodować, zastanów się nad strategią

Widok z góry na lewy górny róg pola High Stakes Field, z elementami gry w ich oryginalnych pozycjach początkowych. Zielone strzałki oznaczają zamierzoną trasę, po której robot porusza się z pozycji w lewo i jedzie do mobilnej bramki, a następnie po skosie do pierścieni, po czym wraca do mobilnej bramki i porusza się po skosie do dodatkowych pierścieni, aby dotrzeć do środkowej linii pola.

Podobnie jak w przypadku każdego innego urządzenia w robocie, sposób wykorzystania czujnika GPS zależy od strategii gry. Na przykład, jeśli próbujesz dotrzeć do obiektów gry znajdujących się po przeciwnej stronie Pola, Twój robot prawdopodobnie będzie musiał ominąć więcej przeszkód niż w przypadku elementów znajdujących się w tym samym kwadrancie Pola.

Przemyślenie tego, co chcesz osiągnąć i w jaki sposób chcesz zaprogramować robota, aby wykonał to zadanie, pomoże Ci w pełni wykorzystać czujnik GPS w Twoim projekcie.


Ćwicz kodowanie z VEXcode VR

W obszarze roboczym VEXcode VR Workspace przedstawiono projekt umożliwiający nawigowanie robotem za pomocą czujnika lokalizacji znajdującego się po lewej stronie obszaru roboczego. Po prawej stronie otwarta jest konsola monitora, która wyświetla dane dla pozycji Y w mm jako -900 i pozycji X w mm jako -900, pokazując w jaki sposób wartości lokalizacji mogą być monitorowane w trakcie projektu. Na dole otwarta jest Siatka liczbowa, a robot znajduje się na cyfrze 1 w lewym dolnym rogu.

Czujnik lokalizacji w robocie VR w VEXcode VR jest wzorowany na czujniku GPS. Ćwiczenie kodowania z wykorzystaniem czujnika lokalizacji w VEXcode VR może pomóc Ci skupić się na koncepcjach kodowania związanych z wykorzystaniem danych o położeniu x, y w projekcie, które możesz następnie zastosować w swoim fizycznym czujniku GPS na polu V5RC.

O tym, jak poruszać się, korzystając z informacji o lokalizacji x i y, możesz dowiedzieć się w jednostce „Poznawanie swojej lokalizacji” kursu Informatyka, poziom 1 (bloków) (Python). 

Obraz tyłu wirtualnego Axela w pozycji startowej na placu zabaw Virtual Skills High Stakes, przedstawiający czujnik GPS i jego położenie na robocie w odniesieniu do elementów gry i konfiguracji pola przed robotem.

Możesz również ćwiczyć kodowanie czujnika GPS w Hero Bot na potrzeby tegorocznej gry, korzystając z Virtual Skills Playground w VEXcode VR. Virtual Skills to świetne miejsce do testowania strategii i pomysłów na kodowanie gier w wirtualnym środowisku, zanim spróbujesz zastosować je i od podstaw rozwijać w terenie. 

Koncepcje poznane i przećwiczone w ramach Umiejętności Wirtualnych można łatwo zastosować i rozbudować w przypadku Twojego fizycznego robota. Przeczytaj ten artykuł aby dowiedzieć się więcej na temat rozpoczęcia korzystania z umiejętności wirtualnych w VEXcode VR.


Pamiętaj o oświetleniu na boisku

Informacje o urządzeniu GPS na ekranie mózgowym V5, przedstawiające widok obrazu po prawej stronie, gdzie kod pola jest wyraźnie widoczny w jasnym, dobrze oświetlonym otoczeniu. Po lewej stronie podane dane wskazują X 0,74 m, Y 1,08 m i kurs 88,67 stopnia.

Ponieważ czujnik GPS korzysta z sygnału wideo, będzie on przekazywał najdokładniejsze dane w dobrze oświetlonym miejscu. Należy uważać na cienie na Polu i jasne światła, które mogą powodować oślepianie na Polu Kodu. Jeśli to możliwe, należy unikać takich sytuacji.

Jeśli przeprowadzasz testy w słabo oświetlonym lub przyciemnionym pomieszczeniu, możesz dodać więcej światła otoczenia, aby zwiększyć dokładność danych raportowanych przez czujnik.


Sprawdź dane czujnika GPS za pomocą informacji o urządzeniu

Informacje o urządzeniu GPS na ekranie mózgowym V5 wyświetlane są w widoku lokalizacji i widoku obrazu, przy czym widok lokalizacji znajduje się na górze, a widok obrazu na dole. Dane dotyczące pozycji X, Y i kierunku są w obu przypadkach takie same. W widoku Lokalizacja czerwona strzałka wskazująca położenie czujnika GPS znajduje się w prawym górnym rogu, blisko krawędzi i jest otoczona okrągłym czerwonym obszarem i pierścieniem. Oznacza to, że czujnik nie może wiarygodnie określić położenia. Na obrazie widoczny jest niewielki fragment kodu pola wykrywanego przez czujnik w tej pozycji.

Planując swój projekt, możesz przeglądać dane z czujnika GPS na ekranie V5 Brain, które pomogą Ci określić sposób realizacji projektu. 

Gdy czujnik znajduje się zbyt blisko i nie może uzyskać dokładnego odczytu swojego położenia, wyświetli okrąg oznaczający Twoją możliwą pozycję. Jeśli w widoku Lokalizacja widzisz okrąg, umieść czujnik dalej od ściany, aby uzyskać dokładniejsze dane na potrzeby projektu.

Aby dowiedzieć się, jak przeglądać dane na ekranie V5 Brain, przeczytaj ten artykuł.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

Last Updated: