Описание
Line Tracker — это аналоговый датчик, состоящий из инфракрасного светодиода и датчика инфракрасного света. Он имеет одно монтажное отверстие и предназначен для установки под шасси робота. Line Tracker позволяет роботу следовать по заранее отмеченному пути. Это один из датчиков серии 3-Wire.
3-проводные датчики совместимы с мозгом робота V5 или Cortex. Их сенсорный кабель можно удлинить с помощью -проводного удлинительного кабеля.
Чтобы Line Tracker мог работать с V5 Brain, кабель датчика должен быть полностью вставлен в 3-проводной порт V5 Brain.
Устройство отслеживания линии поставляется в датчиками Advance Sensor или в упаковке из 3 штук и может быть приобретено здесь.
| Линейный трекер | Кабель датчика полностью вставлен |
Как работает трекер линии
Функция Line Tracker освещает поверхность своим инфракрасным светодиодом, а затем датчик инфракрасного света измеряет отраженное инфракрасное излучение. На основе интенсивности отраженного излучения Line Tracker может определить, насколько светлая или темная поверхность под датчиком.
Светлые поверхности отражают больше инфракрасного света, чем темные поверхности, и кажутся сенсору более яркими. Это позволяет датчику обнаружить темную линию на бледной поверхности или бледную линию на темной поверхности.
Line Tracker — это аналоговый датчик, что означает, что инфракрасный датчик будет возвращать значение напряжения от 0 В до 5 В в мозг V5 в зависимости от отраженного инфракрасного излучения. Затем мозг V5 преобразует это значение в процент отражательной способности. Этот тип измерения требует адекватного порога разницы между оттенками отражательной способности, чтобы успешно следовать линии.
Например, устройство отслеживания линий не будет следовать за полосой черной изоленты, размещенной на темно-серых плитках поля для соревнований VEX, поскольку датчик будет возвращать проценты отражения слишком близко друг к другу для достижения порогового значения разницы. Однако полоска белой изоленты на плитках поля соревнований VEX обеспечит большую разницу в значениях и достаточный порог для отслеживания ленты роботом.
Line Tracker необходимо использовать в сочетании с языком программирования, таким как VEXcode V5или VEXcode Pro V5, чтобы создать пользовательскую программу, позволяющую мозгу использовать значение процента отражательной способности для управления роботом.
Примечание: блок (Отражательная способность) вернет версию значения Line Tracker, отличную от показаний на информационной панели V5.
Размещение датчиков
Размещение трекеров линии имеет решающее значение для работы датчиков. Диапазон действия Line Tracker составляет примерно от 0,02 до 0,25 дюйма над поверхностью, которую он измеряет. Его оптимальная чувствительность составляет 3 мм (около ⅛ дюйма), и датчик следует располагать как можно ближе к этому расстоянию от поверхности.
Размещение Line Tracker на роботе на высоте выше 0,25 дюйма (например, прикрепление датчика непосредственно под трансмиссией с помощью 4-дюймовых колес) приведет к получению очень плохого набора значений из-за низкого уровня интенсивности отраженного инфракрасного излучения.
Помимо расстояния над поверхностью, на которой расположен датчик, необходимо учитывать расстояние от точки поворота робота. Обычно эта точка поворота находится в центре робота у полноприводного робота и между двумя колесами у полноприводного робота.
Чем ближе устройство отслеживания линий расположено к точке поворота, тем больше роботу необходимо поворачиваться, чтобы сместить датчик. Однако можно разместить трекеры линий слишком далеко от точки поворота, и тогда для смещения датчика потребуется лишь небольшой поворот.
Время отклика линейного трекера составляет 50 Гц. Если скорость движения робота слишком велика в сочетании с большим расстоянием датчика от точки поворота робота, время отклика Line Tracker может быть недостаточно большим, чтобы датчик мог следовать за линией.
Также необходимо отметить, что минимальная ширина линии, которую может обнаружить Line Tracker, составляет 0,25 дюйма.
Распространенные варианты использования трекера линии:
Трекеры линии можно использовать как отдельное устройство, пару трекеров линии или как набор из трех трекеров линии для отслеживания линии.
Одиночное устройство: Одиночное устройство отслеживания линии обычно программируется на поворот в сторону линии до тех пор, пока оно не обнаружит линию. Затем робот отворачивается от линии, двигаясь немного вперед, а затем снова поворачивается к линии.
Это приводит к очень медленному, прерывистому движению вдоль лески. Однако это самая простая в использовании логика программирования, поскольку она проверяет только одно условие управления с обратной связью: обнаружена линия или нет?
Пара устройств отслеживания линии: Два устройства отслеживания линии можно установить так, чтобы расстояние между ними было немного шире, чем ширина линии, по которой они следуют. Робот размещается с датчиком на каждой стороне линии. Когда любой из устройств отслеживания линий обнаруживает линию, пользовательская программа заставляет робота снова повернуть линию между двумя датчиками.
Эта установка обеспечивает более плавное движение робота. Однако для работы этой настройки требуется более сложное программирование.
| Обнаружение линии с помощью набора из трех трекеров линии |
Набор из трех: Можно установить серию из трех трекеров линии, чтобы центральный трекер мог обнаруживать линию, а два боковых трекера монтировались со смещением к каждой стороне линии. В этой настройке, как только центральный датчик не обнаружит линию, а один из боковых датчиков обнаружит линию, робот повернется, чтобы вернуть леску под центральный датчик.
Основное преимущество набора из трех устройств отслеживания линий перед парой датчиков заключается в следующем: если все три устройства отслеживания линий не обнаруживают линию, робота можно запрограммировать на остановку. Как только робот остановится, он может начать сканирование вперед и назад, пытаясь снова найти линию. Эта установка требует трех контуров управления с обратной связью и нескольких различных условий, что делает ее наиболее сложной логикой из трех вариантов.
Другие применения
Все три варианта настройки устройства отслеживания линии можно использовать для движения по прямой до тех пор, пока оно не обнаружит линию, а затем остановится.
Пара датчиков отслеживания линии и комплект из трех датчиков могут быть запрограммированы на отслеживание линии и обнаружение пересечения линии. Поперечные линии вдоль основной траектории движения можно использовать для изменения поведения робота. Например, если поверхность движения размечена сеткой линий, робота можно запрограммировать следовать по линии, обнаружить три перекрестка сетки, а затем повернуть направо на четвертом перекрестке, чтобы следовать по этой линии.
Использование трекеров линии на соревновательном роботе:
На игровом поле соревнований по робототехнике VEX каждый год наносят разный набор линий из белой изоленты. Они обычно размечают различные зоны на поле. Линии также могут использоваться трекерами линий в течение автономного периода. Некоторые типы использования полевых линий включают в себя:
Подсчет очков: Линейные трекеры робота могут использовать линии ворот на поле для обнаружения зон бросков, а затем выстраиваться на них, чтобы забивать игровые объекты в эту зону, как, например, линии ворот в игре Nothing But Net 2015–2016 годов.
Поиск игровых фишек: Часто игровые фишки находятся вдоль линии поля. Трекеры линий можно использовать для отслеживания линии, чтобы найти игровую фишку, подобрать ее и набрать очки. Примером этого являются большие тканевые кубы, которые были размещены на линии, разделяющей ближнюю и дальнюю зоны во время игры Starstruck 2016–2017 годов.
Выравнивание: Трекеры линии можно использовать для выравнивания робота вдоль линии поля для выполнения какой-либо задачи или повторной калибровки его положения на поле. В игре Turning Point 2018–2019 годов линии зоны расширения можно было использовать для выравнивания робота таким образом, чтобы крышки могли набирать больше очков.
Навигация: Как упоминалось ранее, устройства отслеживания линии можно использовать для следования по линии или остановки робота при ее обнаружении. Примером этого может служить игра Tower Takeover 2019–2020 годов, в которой трекеры линии могли бы помешать роботу пересечь автономную линию и потерять автономный бонус своего альянса.
Обнаружение объектов: Линейный трекер можно установить заподлицо между двумя элементами металлоконструкции в системе захвата, конвейерной системе или системе скольжения. Когда игровая фишка скользит по устройству отслеживания линии, датчик обнаруживает объект.
Во многих играх на поле имеются препятствия, за которые могут зацепиться роботы-отслеживатели, поэтому важно учитывать это при проектировании робота. Например, размещение линейных трекеров непосредственно между колесами может помочь преодолеть большинство препятствий.