Opis
Line Tracker to czujnik analogowy składający się z diody LED na podczerwień i czujnika światła na podczerwień. Posiada pojedynczy otwór montażowy i przeznaczony jest do montażu pod podwoziem robota. Line Tracker pozwala robotowi podążać wcześniej wyznaczoną ścieżką. Jest to jeden z czujników serii 3-Wire.
Czujniki 3-przewodowe są kompatybilne z mózgiem robota V5 lub korą. Ich kabel czujnikowy można przedłużyć za pomocą przedłużacza -żyłowego.
Aby urządzenie śledzące linię działało z V5 Brain, kabel czujnika musi być do 3-przewodowego portu V5 Brain.
Urządzenie Line Tracker jest dostępne w zestawie czujników zaawansowanych lub w opakowaniu 3 sztuk. Można je kupić .
| Śledzenie linii | Kabel czujnika całkowicie wsunięty |
Jak działa śledzenie linii
Funkcja Line Tracker oświetla powierzchnię diodą LED podczerwieni, a następnie czujnik światła podczerwonego mierzy odbite promieniowanie podczerwone. Na podstawie intensywności odbitego promieniowania Line Tracker może określić, jak jasna lub ciemna jest powierzchnia pod czujnikiem.
Jasno zabarwione powierzchnie będą odbijać więcej światła podczerwonego niż ciemne powierzchnie i będą wydawać 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 do V5 Brain wartość napięcia od 0 V do 5 V, w zależności od odbitego promieniowania podczerwonego. Następnie V5 Brain konwertuje tę wartość na procent współczynnika odbicia. Ten typ pomiaru wymaga odpowiedniego progu różnicy pomiędzy odcieniami współczynnika odbicia, aby skutecznie podążać za linią.
Na przykład moduł śledzenia linii nie będzie podążał za paskiem czarnej taśmy izolacyjnej umieszczonej na ciemnoszarych płytkach terenowych zawodów VEX, ponieważ czujnik zwróci wartości procentowe odbicia zbyt blisko siebie, aby uzyskać próg różnicy. Jednakże pasek białej taśmy izolacyjnej na płytkach terenowych zawodów VEX zapewni dużą różnicę wartości i odpowiedni próg, aby robot mógł śledzić taśmę.
Line Tracker należy sparować z językiem programowania, takim jak VEXcode V5lub VEXcode Pro V5, aby utworzyć program użytkownika dla mózgu, który będzie wykorzystywał wartość procentową współczynnika odbicia do sterowania robotem.
Uwaga: blok (Reflectivity of) zwróci inną wersję wartości Line Tracker niż odczyt na desce rozdzielczej V5.
Rozmieszczenie czujników
Umiejscowienie trackerów linii ma kluczowe znaczenie dla działania czujników. Zasięg trackera linii wynosi około 0,02” do 0,25” nad mierzoną powierzchnią. Jego optymalna czułość wynosi 3 mm (około ⅛”) i czujnik powinien być umieszczony jak najbliżej tej odległości od powierzchni.
Umieszczenie trackera linii na robocie powyżej 0,25 cala (np. podłączenie czujnika bezpośrednio pod układem napędowym przy użyciu 4-calowych kół) spowoduje uzyskanie bardzo słabego zestawu wartości ze względu na niski poziom intensywności odbitej podczerwieni.
Oprócz odległości nad powierzchnią, na której umieszczony jest czujnik, należy wziąć pod uwagę odległość od punktu obrotu robota. Zwykle ten punkt obrotu znajduje się w środku robota w przypadku robota z napędem na wszystkie koła i wyśrodkowany pomiędzy dwoma kołami robota z napędem na dwa koła.
Im bliżej punktu obrotu znajduje się tracker linii, tym bardziej robot musi się obrócić, aby przesunąć czujnik. Jednakże możliwe jest umieszczenie trackerów linii zbyt daleko od punktu obrotu, gdzie do przemieszczenia czujnika potrzebny będzie jedynie niewielki obrót.
Czas reakcji modułu śledzącego linię wynosi 50 Hz. Jeśli prędkość poruszania się robota jest zbyt duża, w połączeniu z dużą odległością czujnika od punktu obrotu robota, czas reakcji modułu śledzącego linię może nie być wystarczająco duży, aby czujnik mógł podążać za linią.
Należy również zauważyć, że minimalna szerokość linii, jaką wykrywa Line Tracker, wynosi 0,25 cala.
Typowe zastosowania narzędzia Line Tracker:
Urządzenia do śledzenia linii mogą być używane jako pojedyncza jednostka, para modułów do śledzenia linii lub jako zestaw trzech modułów do śledzenia linii do podążania za linią.
Pojedyncza jednostka: Pojedynczy moduł śledzący linię jest zazwyczaj zaprogramowany tak, aby skręcał w stronę linii, dopóki nie wykryje tej linii. Następnie robot odwraca się od linii poruszając się lekko do przodu, a następnie odwraca się z powrotem w stronę linii.
Powoduje to bardzo powolny, gwałtowny ruch wzdłuż linii. Jest to jednak najłatwiejsza w użyciu logika programowania, ponieważ sprawdza tylko pojedynczy warunek kontroli ze sprzężeniem zwrotnym: czy linia została wykryta, czy nie?
Para trackerów linii: Można zamontować dwa trackery linii tak, aby odległość między nimi była nieco większa niż szerokość linii, po której podążają. Robot jest umieszczony z czujnikiem po obu stronach linii. Gdy którykolwiek z trackerów linii 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 działać.
| Wykrywanie linii za pomocą zestawu trzech trackerów linii |
Zestaw trzech elementów: Można zamontować serię trzech trackerów linii, tak aby środkowy tracker mógł wykryć linię, a dwa boczne trackery są zamontowane nieco przesunięte w bok po obu stronach linii. W tej konfiguracji, gdy tylko czujnik środkowy nie wykryje linii, a jeden z czujników bocznych wykryje linię, robot obróci się, aby umieścić linię z powrotem pod czujnikiem środkowym.
Główną zaletą zestawu trzech trackerów linii w porównaniu z parą czujników jest to, że jeśli wszystkie trzy zszywacze linii nie wykrywają linii, można zaprogramować robota tak, aby się zatrzymał. Gdy robot się zatrzyma, może rozpocząć skanowanie tam i z powrotem, próbując ponownie znaleźć linię. Ta konfiguracja wymaga trzech pętli sterowania ze sprzężeniem zwrotnym i kilku różnych warunków, co czyni ją najbardziej złożoną logiką spośród trzech opcji.
Inne zastosowania
Wszystkie trzy konfiguracje Line Tracker można wykorzystać do poruszania się prosto do przodu, aż do wykrycia linii, a następnie zatrzymania.
Parę trackerów linii i zestaw trzech można zaprogramować tak, aby śledziły linię i wykrywały linie przecinające się. Linie krzyżujące się wzdłuż głównej ścieżki można wykorzystać do zmiany zachowania robota. Na przykład, jeśli powierzchnia, po której porusza się robot, jest oznaczona siatką linii, można go zaprogramować tak, aby podążał za linią, wykrywał trzy przecięcia siatki, a następnie skręcał w prawo przy czwartym przecięciu, aby podążać za tą linią.
Zastosowanie trackerów linii w robotach biorących udział w zawodach:
Każdego roku na boisku zawodów robotyki VEX Robotics Competition umieszczany jest inny zestaw białych linii z taśmy izolacyjnej. Zazwyczaj wyznaczają one różne strefy na boisku. Linie te mogą być również wykorzystywane przez Line Trackerów w okresie autonomii. Oto niektóre rodzaje zastosowań linii polowych:
Punktacja: Urządzenia śledzące linie robota mogą używać linii bramkowych na boisku do wykrywania stref punktowych, a następnie ustawiać się na nich, aby umieszczać w nich obiekty gry, jak na przykład linie bramkowe w grze Nothing But Net z sezonu 2015–2016.
Lokalizacja elementów gry: Elementy gry często znajdują się wzdłuż linii pola. Za pomocą Line Trackerów można śledzić linię, lokalizować elementy gry, podnosić je i zdobywać punkty. Przykładem tego są duże kostki z tkaniny, które umieszczono na linii oddzielającej strefę bliską od strefy dalekiej podczas meczu Starstruck w sezonie 2016–2017.
Wyrównanie: Trackery linii mogą być używane do wyrównania robota wzdłuż linii pola w celu wykonania określonego zadania lub do ponownej kalibracji jego położenia na polu. W grze Turning Point z lat 2018–2019 linie strefy ekspansji można było wykorzystać do ustawienia robota, dzięki czemu Caps mogli zdobywać wysokie wyniki.
Nawigacja: Jak wspomniano wcześniej, urządzenia do śledzenia linii mogą służyć do śledzenia linii lub zatrzymywania robota po jej wykryciu. Przykładem tego mogłoby być użycie gry Tower Takeover z lat 2019–2020. Line Trackers mógłby wówczas zapobiec przekroczeniu przez robota Autonomicznej Linii i utracie Autonomicznego Bonusu Sojuszu.
Wykrywanie obiektów: Urządzenie śledzące linie można zamontować pomiędzy dwoma elementami konstrukcji metalowej w obrębie szczęk, systemu przenośnika lub systemu przesuwnego. Gdy element gry przesuwa się po Line Tracker, czujnik może wykryć obiekt.
W wielu grach na boisku znajdują się przeszkody, na które Line Tracker może natrafić, dlatego ważne jest, aby wziąć to pod uwagę podczas projektowania robota. Na przykład umieszczenie Line Trackerów bezpośrednio między kołami może pomóc w pokonywaniu większości przeszkód.