Korzystanie z 3-przewodowego modułu śledzącego linię V5

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. Kabel czujnika można przedłużyć za pomocą 3-żyłowego kabla przedłużającego.

Aby urządzenie śledzące linię działało z V5 Brain, kabel czujnika musi być do 3-przewodowego portu V5 Brain.

Urządzenie śledzące linię jest dostępne w zestawie czujnika wyprzedzenia lub w zestawie 3 sztuk i można je kupić tutaj.

Śledzenie linii Kabel czujnika całkowicie włożony
Line_Tracker.jpg Triport_Connected_to_V5_Brain.jpg

Jak działa moduł śledzenia 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.

 

Umiejscowienie 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 modułu śledzącego linię:

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.

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.

Wykrywanie linii za pomocą zestawu trzech trackerów linii
line-tracker.png

Inne zastosowania

Wszystkie trzy konfiguracje śledzenia linii mogą być używane do poruszania się prosto do przodu, aż wykryją linię, a następnie zatrzymają się.

Para trackerów linii i zestaw trzech można zaprogramować tak, aby podążały za linią i wykrywały przekroczenie linii. Linie krzyżujące się na ścieżce głównej linii można wykorzystać do zmiany zachowania robota. Na przykład, jeśli powierzchnia podróży jest oznaczona siatką linii, robota można zaprogramować tak, aby podążał za linią, wykrywał trzy przecięcia siatki, a następnie przy czwartej skrzyżowaniu skręcił w prawo, aby podążać za tą linią.

 

Zastosowania trackerów linii w robocie wyczynowym:

Każdego roku na boisku zawodów VEX Robotics Competition znajduje się inny zestaw białych linii taśm elektrycznych. Zwykle wyznaczają one różne strefy na boisku. Linie mogą być również wykorzystywane przez osoby odpowiedzialne za śledzenie linii w okresie autonomicznym. Niektóre rodzaje zastosowań linii pola obejmują:

Punktacja: Roboty śledzące linie mogą wykorzystywać linie bramkowe na boisku do wykrywania stref punktowanych, a następnie ustawiać się na nich, aby punktować obiekty w obszarze gry, np. linie bramkowe w grze Nothing But Net z lat 2015–2016.

Lokalizowanie elementów gry: Często elementy gry znajdują się wzdłuż linii pola. Za pomocą znaczników linii można podążać za linią, aby zlokalizować element gry, podnieść go i zdobyć punkty. Przykładem tego były duże kostki z tkaniny, które zostały umieszczone na linii oddzielającej strefę bliższą i odległą podczas gry Starstruck z lat 2016–2017.

Wyrównanie: Urządzenia śledzące linię mogą być używane do ustawiania robota wzdłuż linii pola w celu wykonania jakiegoś zadania lub ponownej kalibracji jego pozycji na polu. W grze Turning Point na lata 2018–2019 linie strefy ekspansji można wykorzystać do wyrównania robota, aby czapki mogły uzyskać wysoką liczbę punktów.

Nawigacja: Jak wspomniano wcześniej, trackery linii mogą być używane do podążania za linią lub zatrzymywania robota po wykryciu linii. Przykładem tego może być gra Tower Takeover z lat 2019–2020. Śledzenie linii mogło powstrzymać robota przed przekroczeniem linii autonomicznej i utratą autonomicznej premii Sojuszu.

Wykrywanie obiektów: Urządzenie śledzące linię można zamontować równo pomiędzy dwoma kawałkami metalu konstrukcyjnego w pazurach, systemie przenośników lub systemie prowadnic. Gdy element gry przesuwa się po urządzeniu śledzącym linię, czujnik może wykryć obiekt.

W wielu grach na polu gry znajdują się przeszkody, na które mogą wpaść osoby śledzące linię, dlatego ważne jest, aby wziąć to pod uwagę podczas projektowania robota. Na przykład umieszczenie trackerów bezpośrednio pomiędzy zestawem kół może pomóc w przeniesieniu ich przez większość przeszkód.

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

Last Updated: