Opis
Śledzenie linii to czujnik analogowy składający się z diody podczerwieni i czujnika światła podczerwonego. Posiada pojedynczy otwór montażowy i jest przeznaczony do montażu pod podwoziem robota. Line Tracker pozwala robotowi podążać wcześniej wyznaczoną ścieżką. Jest to jeden z czujników serii 3-Wire.
Czujniki 3-Wire są kompatybilne z robotem V5 Brain lub Cortex. Ich kabel czujnika można przedłużyć za pomocą 3-żyłowego przedłużacza.
Aby funkcja śledzenia linii działała z V5 Brain, kabel czujnika musi być całkowicie włożony do 3-przewodowy port V5 Brain.
Line Tracker jest dostępny w zestawie Advance Sensor Kit lub w 3 opakowaniach i można go kupić tutaj.
| Śledzenie linii | Całkowicie włożony kabel czujnika |
 |
 |
Jak działa śledzenie linii
Funkcja Line Tracker oświetla powierzchnię diodą podczerwieni, a następnie czujnik światła podczerwonego mierzy odbite promieniowanie podczerwone. W oparciu o intensywność odbitego promieniowania, Line Tracker może określić, jak jasna lub ciemna jest powierzchnia pod czujnikiem.
Powierzchnie o jasnym kolorze będą odbijać więcej światła podczerwonego niż powierzchnie ciemne i będą wydawały się jaśniejsze dla czujnika. Dzięki temu czujnik może wykryć ciemną linię na bladej powierzchni lub bladą linię na ciemnej powierzchni.
Line Tracker to czujnik analogowy, co oznacza, że czujnik podczerwieni zwróci wartość napięcia od 0 V do 5 V do mózgu V5 w zależności od odbitego promieniowania podczerwonego. Mózg V5 następnie konwertuje tę wartość na procent współczynnika odbicia. Ten rodzaj pomiaru wymaga odpowiedniego progu różnicy między odcieniami odbicia, aby z powodzeniem podążać za linią.
Na przykład, Line Tracker nie będzie podążał za paskiem czarnej taśmy elektrycznej umieszczonej na ciemnoszarych kafelkach VEX Competition Field, ponieważ czujnik zwróci procent odbicia zbyt blisko siebie, aby uzyskać próg różnicy. Jednak pasek białej taśmy elektrycznej na kafelkach pola zawodów VEX zapewni dużą różnicę w wartościach i odpowiedni próg dla robota do śledzenia taśmy.
Aby utworzyć użytkownika, narzędzie do śledzenia linii musi być sparowane z językiem programowania, takim jak VEXcode V5lub VEXcode Pro V5 program dla Mózgu, aby wykorzystać wartość procentową współczynnika odbicia do sterowania robotem.
Uwaga: blok (Reflectivity of) zwróci inną wersję wartości Line Tracker niż odczyt na V5 Deska rozdzielcza.
Rozmieszczenie czujników
Umieszczenie Line Trackerów ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania czujników. Zakres dla Line Trackera wynosi około 0,02” do 0,25” nad mierzoną powierzchnią. Jego optymalna czułość wynosi 3 mm (około ⅛”), a czujnik powinien być umieszczony jak najbliżej tej odległości od powierzchni.
Umieszczenie Line Tracker na robocie powyżej 0,25” (np. zamocowanie czujnika bezpośrednio pod układem napędowym za pomocą 4” kół) da bardzo kiepski zestaw wartości ze względu na niski poziom odbitej podczerwieni.
Oprócz odległości nad powierzchnią, na której znajduje się czujnik, należy wziąć pod uwagę odległość od obrotowego punktu obrotu robota. Zazwyczaj ten punkt obrotu znajduje się pośrodku robota w przypadku robota z napędem na wszystkie koła i jest wyśrodkowany pomiędzy dwoma kołami robota z napędem na dwa koła.
Im bliżej punktu obrotu znajduje się Line Tracker, tym bardziej robot musi się obrócić, aby przesunąć czujnik. Możliwe jest jednak umieszczenie Line Trackerów zbyt daleko od punktu obrotu, gdzie do przemieszczenia czujnika wystarczy niewielki obrót.
Czas odpowiedzi dla śledzenia linii wynosi 50 Hz. Jeśli prędkość poruszania się robota jest zbyt duża, w połączeniu z dużą odległością czujnika od punktu obrotu robota, czas reakcji Line Tracker może nie być wystarczająco duży, aby czujnik podążał za linią.
Należy również zauważyć, że minimalna szerokość linii, jaką może wykryć Line Tracker, wynosi 0,25 cala.
Typowe zastosowania narzędzia do śledzenia linii:
Line Trackery mogą być używane jako pojedyncza jednostka, para Line Trackerów lub jako zestaw trzech Line Trackerów do śledzenia linii.
Pojedyncza jednostka: Pojedynczy moduł śledzenia linii jest zwykle zaprogramowany tak, aby zwracał się w stronę linii, dopóki nie wykryje linii. Następnie robot odwraca się od linii poruszając się lekko do przodu, a następnie zawraca w kierunku linii.
Powoduje to bardzo powolny, nierówny ruch wzdłuż linii. Jest to jednak najłatwiejsza logika programowania, ponieważ sprawdza tylko jeden warunek sterowania ze sprzężeniem zwrotnym: czy linia jest wykryta, czy nie?
Para modułów do śledzenia linii: Można zamontować dwa moduły do śledzenia linii, ponieważ odległość między nimi jest nieco większa niż szerokość linia, którą podążają. Robot jest umieszczony z czujnikiem po każdej stronie linii. Gdy którykolwiek z śledzących linię wykryje linię, program użytkownika każe robotowi ponownie obrócić linię między dwoma czujnikami.
Taka konfiguracja zapewnia płynniejszy ruch robota. Jednak ta konfiguracja wymaga bardziej zaawansowanego programowania, aby mogła działać.
Zestaw trzech: Można zamontować serię trzech modułów śledzenia linii, aby środkowy moduł mógł wykryć linię, a dwa Side Trackery są montowane po obu stronach linii. W tej konfiguracji, gdy tylko czujnik środkowy nie wykryje linii, a jeden z czujników bocznych ją wykryje, robot obróci się, aby umieścić linię z powrotem pod czujnikiem środkowym.
Główną zaletą zestawu trzech Line Trackerów nad parą czujników jest to, że jeśli wszystkie trzy Line Trackery nie wykrywają linii, robota można zaprogramować tak, aby się zatrzymał. Gdy robot się zatrzyma, może rozpocząć skanowanie w tę iz powrotem, próbując ponownie znaleźć linię. Ta konfiguracja wymaga trzech pętli sterowania ze sprzężeniem zwrotnym i kilku różnych warunków, co czyni ją najbardziej złożoną logiką z trzech opcji.
| Wykrywanie linii za pomocą zestawu trzech Line Trackerów |
 |
Inne zastosowania
Wszystkie trzy konfiguracje Line Tracker mogą być używane do poruszania się prosto do przodu, aż wykryją linię, a następnie zatrzymają się.
Parę Line Trackerów i zestaw trzech można zaprogramować tak, aby podążały za linią i wykrywały linię krzyżową. Przecinające się linie wzdłuż głównej ścieżki linii mogą służyć do zmiany zachowania robota. Na przykład, jeśli powierzchnia ruchu jest oznaczona siatką linii, robota można zaprogramować tak, aby podążał za linią, wykrywał trzy przecięcia siatki, a następnie skręcał w prawo przy czwartej przecięciu, aby podążać za tą linią.
Zastosowania śledzenia linii w robocie wyczynowym:
Każdego roku na boisku zawodów VEX Robotics Competition ustawiany jest inny zestaw białych linii taśm elektrycznych. Zazwyczaj wyznaczają one różne strefy na boisku. Linie mogą być również używane przez Line Trackers w okresie autonomicznym. Niektóre rodzaje zastosowań linii polowych obejmują:
Punktacja: Śledzenie linii robota może wykorzystywać linie bramkowe na boisku do wykrywania stref punktowanych, a następnie dopasowywać się do nich, aby zdobywać punkty obiekty w grze, na przykład z liniami bramkowymi w grze z lat 2015-2016, Nothing But Net.
Lokalizowanie elementów gry: Wiele razy elementy gry znajdują się wzdłuż linii pola. Śledzenie linii może być używane do śledzenia linii w celu zlokalizowania elementu gry, podniesienia go, a następnie zdobycia punktów. Przykładem tego były duże sześciany z tkaniny, które zostały umieszczone na linii oddzielającej strefę bliską i strefę daleką podczas gry 2016-2017, Starstruck.
Wyrównanie: Śledzenie linii może służyć do wyrównania robota wzdłuż linii pola w celu wykonania jakiegoś zadania lub ponownej kalibracji jego pozycji na pole. W grze Turning Point z lat 2018-2019 linie stref ekspansji mogą być wykorzystane do wyrównania robota, aby czapki mogły uzyskać wysoką punktację.
Nawigacja: Jak wcześniej wspomniano, śledzenie linii może służyć do śledzenia linii lub zatrzymywania robota po wykryciu linii . Przykładem tego może być gra z lat 2019-2020, Tower Takeover, Line Trackers mogły powstrzymać robota przed przejściem przez Autonomous Line i utratą Autonomicznej Premii Sojuszu.
Wykrywanie obiektów: Line Tracker można zamontować równo między dwoma kawałkami metalu konstrukcyjnego w łapach, systemie przenośników, lub system przesuwny. Gdy fragment gry przesuwa się po Line Trackerze, czujnik może wykryć obiekt.
W wielu grach występują przeszkody na boisku, o które Line Trackers mogą się dogonić, dlatego ważne jest, aby wziąć to pod uwagę podczas projektowania robota. Na przykład umieszczenie Line Trackerów bezpośrednio między zestawem kół może pomóc w przenoszeniu ich przez większość przeszkód.