Descrição
O Line Tracker é um sensor analógico composto por um LED infravermelho e um sensor de luz infravermelha. Possui um único orifício de montagem e foi projetado para ser montado sob o chassi de um robô. O Line Tracker permite que um robô siga um caminho pré-marcado. É um dos sensores da série 3-Wire.
Os sensores de 3 fios são compatíveis com o V5 Robot Brain ou o Cortex. O cabo do sensor pode ser estendido usando um cabo de extensão fios 0.
Para que o Line Tracker funcione com o V5 Brain, o cabo do sensor precisa ser totalmente inserido em uma porta de 3 fios do V5 Brain.
O Line Tracker vem no kit Advance Sensor ou em um pacote de 3 e pode ser adquirido aqui.
| Rastreador de linha | Cabo do sensor totalmente inserido |
Como funciona o rastreador de linha
O Line Tracker funciona iluminando uma superfície com seu LED de luz infravermelha e, em seguida, o sensor de luz infravermelha mede a radiação infravermelha refletida. Com base na intensidade da radiação refletida, o Line Tracker pode determinar quão clara ou escura é a superfície abaixo do sensor.
Superfícies levemente coloridas refletirão mais luz infravermelha do que superfícies escuras e parecerão mais brilhantes para o sensor. Isso permite que o sensor detecte uma linha escura em uma superfície clara ou uma linha clara em uma superfície escura.
O Line Tracker é um sensor analógico, o que significa que o sensor infravermelho retornará um valor entre 0v e 5v de tensão para o V5 Brain, dependendo da radiação infravermelha refletida. O V5 Brain então converte esse valor em uma porcentagem de refletividade. Este tipo de medição requer um limiar adequado de diferença entre as tonalidades de refletividade para seguir uma linha com sucesso.
Por exemplo, o Line Tracker não seguirá uma tira de fita isolante preta colocada nos blocos de campo de competição VEX cinza escuro porque o sensor retornará porcentagens de reflexão muito próximas para um limite de diferença. No entanto, uma tira de fita isolante branca nas peças do campo de competição VEX fornecerá uma grande diferença nos valores e um limite adequado para o robô rastrear a fita.
O Line Tracker precisa ser emparelhado com uma linguagem de programação como VEXcode V5ou VEXcode Pro V5 para criar um programa de usuário para o Cérebro usar o valor da porcentagem de refletividade para controlar o robô.
Nota: o bloco (Refletividade de) retornará uma versão diferente do valor do Line Tracker da leitura no Painel V5.
Colocação dos Sensores
A colocação dos rastreadores de linha é crítica para o funcionamento dos sensores. O alcance do Line Tracker é de aproximadamente 0,02” a 0,25” acima da superfície que está medindo. Sua sensibilidade ideal é de 3 mm (cerca de ⅛”) e o sensor deve ser colocado o mais próximo possível dessa distância da superfície.
Colocar um Line Tracker em um robô acima de 0,25” (como conectar o sensor diretamente sob um sistema de transmissão usando rodas de 4”) produzirá um conjunto de valores muito pobre devido ao baixo nível de intensidade infravermelha refletida.
Além da distância acima da superfície onde o sensor está colocado, a distância do ponto de articulação rotacional do robô precisa ser considerada. Normalmente, esse ponto de articulação está no centro do robô para um robô com tração nas quatro rodas e centralizado entre as duas rodas de um robô com tração nas duas rodas.
Quanto mais próximo o Line Tracker for colocado do ponto de articulação, mais o robô precisará girar para deslocar o sensor. Porém, é possível colocar os Line Trackers muito longe do ponto de articulação, onde apenas um leve giro será necessário para deslocar o sensor.
O tempo de resposta do rastreador de linha é de 50 Hz. Se a velocidade de deslocamento do robô for muito grande, combinada com uma grande distância do sensor do ponto de articulação do robô, o tempo de resposta do Line Tracker pode não ser grande o suficiente para que o sensor siga uma linha.
Também precisa ser observado que a largura mínima da linha que o Line Tracker pode detectar é 0,25 pol.
Usos comuns do rastreador de linha:
Os rastreadores de linha podem ser usados como uma unidade única, um par de rastreadores de linha ou como um conjunto de três rastreadores de linha para seguir uma linha.
Unidade Única: Um Rastreador de Linha Única geralmente é programado para virar em direção a uma linha até detectá-la. Em seguida, o robô se afasta da linha, movendo-se ligeiramente para frente e depois volta em direção à linha.
Isto produz um movimento muito lento e espasmódico ao longo da linha. Porém, é a lógica de programação mais fácil de usar porque verifica apenas uma única condição de controle de feedback: a linha foi detectada ou não?
Par de rastreadores de linha: Dois rastreadores de linha podem ser montados de forma que a distância que os separa seja ligeiramente maior que a largura da linha que eles estão seguindo. O robô é colocado com um sensor em cada lado da linha. Quando qualquer um dos rastreadores de linha detecta a linha, o programa do usuário faz com que o robô gire novamente a linha entre os dois sensores.
Esta configuração produz um movimento mais suave para o robô. No entanto, esta configuração precisa de uma programação mais avançada para funcionar.
Conjunto de três: Uma série de três rastreadores de linha pode ser montada para que o rastreador central possa detectar a linha e os dois rastreadores laterais sejam montados apenas deslocados para cada lado da linha. Nesta configuração, assim que o sensor central não detectar a linha e um dos sensores laterais detectar a linha, o robô girará para trazer a linha de volta para baixo do sensor central.
A principal vantagem do conjunto de três Line Trackers sobre um par de sensores é: se todos os três Line Tackers não estiverem detectando uma linha, o robô pode ser programado para parar. Depois que o robô parar, ele poderá começar a escanear para frente e para trás, tentando encontrar a linha novamente. Esta configuração requer três malhas de controle de feedback e diversas condições diferentes, tornando-a a lógica mais complexa das três opções.
| Detecção de linha com um conjunto de três rastreadores de linha |
Outros usos
Todas as três configurações do Line Tracker podem ser usadas para avançar em linha reta até detectar uma linha e então parar.
O par de Line Trackers e o conjunto de três podem ser programados para seguir uma linha e detectar uma linha cruzada. Linhas cruzadas ao longo do caminho da linha principal podem ser usadas para alterar o comportamento do robô. Por exemplo, se a superfície de deslocamento estiver marcada com uma grade de linhas, o robô poderá ser programado para seguir uma linha, detectar três linhas cruzadas da grade e depois virar à direita na quarta linha cruzada para seguir essa linha.
Usos de rastreadores de linha em um robô de competição:
O campo de jogo da VEX Robotics Competition de cada ano tem um conjunto diferente de linhas brancas de fita isolante colocadas. Geralmente marcam diferentes zonas no campo. As linhas também poderão ser utilizadas pelos Rastreadores de Linha durante o período autônomo. Alguns tipos de uso para as linhas de campo incluem:
Pontuação: Os Rastreadores de Linha de um robô podem usar linhas de gol no campo para detectar zonas de pontuação e então alinhá-las para marcar objetos de jogo na área, como com as linhas de gol no jogo de 2015-2016, Nothing But Net.
Localizando Peças do Jogo: Muitas vezes as peças do jogo são encontradas ao longo de uma linha de campo. Os Line Trackers podem ser usados para seguir uma linha para localizar uma peça do jogo, pegá-la e então pontuar. Um exemplo disso foram os grandes cubos de tecido que foram colocados na linha que separa a zona próxima e a zona distante durante o jogo 2016-2017, Starstruck.
Alinhamento: Line Trackers pode ser usado para alinhar um robô ao longo de uma linha de campo para realizar alguma tarefa ou recalibrar sua posição no campo. No jogo 2018-2019, Turning Point, as linhas da zona de expansão poderiam ser usadas para alinhar o robô para que os Caps pudessem ter pontuação alta.
Navegação: Como mencionado anteriormente, os Line Trackers podem ser usados para seguir uma linha ou parar o robô quando uma linha é detectada. Um exemplo disso poderia ter sido usado no jogo 2019-2020, Tower Takeover, Line Trackers poderia ter impedido um robô de passar pela Linha Autônoma e perder o Bônus Autônomo de sua Aliança.
Detecção de Objetos: Um Line Tracker pode ser montado nivelado entre duas peças de metal estrutural dentro de uma garra, um sistema transportador ou sistema deslizante. À medida que uma peça do jogo desliza sobre o Line Tracker, o sensor pode detectar o objeto.
Muitos jogos têm obstáculos no campo nos quais os Line Trackers podem ser pegos, por isso é importante levar isso em consideração ao projetar o robô. Por exemplo, colocar os Line Trackers diretamente entre um conjunto de rodas pode ajudar a carregá-los sobre a maioria dos obstáculos.