Beskrivning
Line Tracker är en analog sensor som består av en infraröd LED och en infraröd ljussensor. Den har ett enda monteringshål och är utformad för att monteras under en robots chassit. Linjespåraren låter en robot följa en förmarkerad bana. Det är en av 3-trådsseriens sensorer.
3-trådssensorerna är kompatibla med V5 Robot Brain eller Cortex. Deras sensorkabel kan förlängas med en 3-trådig förlängningskabel.
För att linjespåraren ska fungera med V5 Brain måste sensorkabeln vara isatt i en V5 Brain 3-trådsport.
Linjespåraren levereras i Advance Sensor Kit eller ett 3-pack och kan köpas här.
| Linjespårare | Sensorkabel helt isatt |
Så här fungerar linjespåraren
Linjeföljaren fungerar genom att belysa en yta med sin infraröda ljus-LED och sedan mäter den infraröda ljussensorn den reflekterade infraröda strålningen. Baserat på den reflekterade strålningens intensitet kan linjespåraren avgöra hur ljus eller mörk ytan är under sensorn.
Ljusfärgade ytor reflekterar mer infrarött ljus än mörka ytor och kommer att verka ljusare för sensorn. Detta gör att sensorn kan upptäcka en mörk linje på en blek yta, eller en blek linje på en mörk yta.
Linjespåraren är en analog sensor, vilket innebär att den infraröda sensorn returnerar ett värde mellan 0 och 5 volt spänning till V5 Brain beroende på den reflekterade infraröda strålningen. V5 Brain omvandlar sedan detta värde till en procentandel av reflektiviteten. Denna typ av mätning kräver ett adekvat tröskelvärde för skillnaden mellan reflektionsnyanserna för att framgångsrikt kunna följa en linje.
Till exempel kommer linjespåraren inte att följa en remsa av svart eltejp som placeras på de mörkgrå VEX-tävlingsfältplattorna eftersom sensorn kommer att returnera procentandelar av reflektion som är för nära varandra för att uppnå ett visst skillnadströskelvärde. En remsa vit eltejp på VEX Competition Field Plates kommer dock att ge en stor skillnad i värden och ett tillräckligt tröskelvärde för roboten att spåra tejpen.
Linjespåraren behöver paras ihop med ett programmeringsspråk som VEXcode V5 eller VEXcode Pro V5 för att skapa ett användarprogram som hjärnan kan använda värdet från procenten reflektivitet för att styra roboten
Anmärkning: blocket (Reflektionsförmåga) returnerar en annan version av linjespårarens värde än avläsningen på V5-instrumentpanelen.
Placering av sensorerna
Placeringen av linjespårarna är avgörande för sensorernas funktion. Räckvidden för linjespåraren är ungefär 0,02” till 0,25” ovanför ytan den mäter. Dess optimala känslighet är 3 mm (cirka ⅛ tum) och sensorn bör placeras så nära detta avstånd från ytan som möjligt.
Att placera en linjespårare på en robot över 0,25 tum (som att fästa sensorn direkt under en drivlina med 4-tums hjul) kommer att producera en mycket dålig uppsättning värden på grund av den låga nivån av reflekterad infraröd intensitet.
Förutom avståndet ovanför ytan som sensorn är placerad, måste avståndet från robotens rotationsvridpunkt beaktas. Vanligtvis är denna vridpunkt i robotens centrum för en fyrhjulsdriven robot och centrerad mellan de två hjulen på en tvåhjulsdriven robot.
Ju närmare linjespåraren placeras vridpunkten, desto mer behöver roboten vrida sig för att förflytta sensorn. Det är dock möjligt att placera linjespårarna för långt från vridpunkten, där endast en liten vridning behövs för att förskjuta sensorn.
Svarstiden för linjespåraren är 50 Hz. Om robotens rörelsehastighet är för hög, i kombination med ett stort avstånd mellan sensorn och robotens vridpunkt, kan linjeföljarens svarstid vara otillräcklig för att sensorn ska kunna följa en linje.
Det bör också noteras att den minsta linjebredden som linjespåraren kan upptäcka är 0,25 tum.
Vanliga användningsområden för linjespåraren:
Linjeföljare kan användas som en enda enhet, ett par linjeföljare eller som en uppsättning av tre linjeföljare för att följa en linje.
Enskild enhet: En enda linjespårare är vanligtvis programmerad att vända sig mot en linje tills den detekterar linjen. Sedan vänder roboten sig bort från linjen, rör sig något framåt och vänder sig sedan tillbaka mot linjen.
Detta ger en mycket långsam, ryckig rörelse längs linjen. Det är dock den enklaste programmeringslogiken att använda eftersom den bara kontrollerar ett enda återkopplingskontrollvillkor: detekteras linjen eller inte?
Par linjeföljare: Två linjeföljare kan monteras så att avståndet mellan dem är något bredare än bredden på den linje de följer. Roboten är placerad med en sensor på varje sida av linjen. När någon av linjespårarna detekterar linjen, får användarprogrammet roboten att vrida sig så att linjen mellan de två sensorerna återigen når den.
Denna uppställning ger en jämnare rörelse för roboten. Denna installation kräver dock mer avancerad programmering för att fungera.
| Linjedetektering med en uppsättning av tre linjespårare |
Set om tre: En serie om tre linjespårare kan monteras så att den mittersta spåraren kan upptäcka linjen och de två sidospårarna är monterade precis förskjutna på vardera sidan av linjen. I den här konfigurationen, så snart mittsensorn inte detekterar linjen och en av sidosensorerna detekterar linjen, kommer roboten att vända sig för att föra linjen tillbaka under mittsensorn.
Den största fördelen med tre linjespårare jämfört med ett par sensorer är: om alla tre linjespårare inte detekterar en linje kan roboten programmeras att stoppa. När roboten har stannat kan den börja skanna fram och tillbaka för att försöka hitta linjen igen. Denna uppställning kräver tre återkopplingsstyrningsslingor och flera olika villkor, vilket gör den till den mest komplexa logiken av de tre alternativen.
Andra användningsområden
Alla tre linjespårningsinställningarna kan användas för att röra sig rakt fram tills de detekterar en linje och sedan stannar.
Paret med linjespårare och uppsättningen om tre kan programmeras att följa en linje och detektera en korslinje. Korslinjer längs huvudlinjens väg kan användas för att ändra robotens beteende. Om till exempel färdytan är markerad med ett rutnät av linjer, kan roboten programmeras att följa en linje, upptäcka tre rutnätstvärlinjer och sedan svänga höger vid den fjärde tvärlinjen för att följa den linjen.
Användning av linjespårare på en tävlingsrobot:
Varje års VEX Robotics Competitions spelplan har en annan uppsättning vita eltejplinjer placerade. Dessa markerar vanligtvis olika zoner på planen. Linjerna kan också användas av linjespårarna under den autonoma perioden. Några typer av användningsområden för fältlinjerna inkluderar:
Poäng: En robots linjespårare kan använda mållinjer på planen för att upptäcka poängzoner och sedan rikta in sig på dem för att göra mål i området, till exempel med mållinjerna i matchen 2015-2016, Nothing But Net.
Lokalisering av spelpjäser: Spelpjäser hittas ofta längs en fältlinje. Linjespårarna kan användas för att följa en linje för att hitta en spelpjäs, plocka upp den och sedan poängsätta. Ett exempel på detta var med de stora tygkuberna som placerades på linjen som separerade närzonen och fjärrzonen under spelet Starstruck 2016-2017.
Uppriktning: Linjespårare kan användas för att rikta in en robot längs en fältlinje för att utföra en uppgift eller kalibrera om dess position på fältet. I spelet Turning Point från 2018–2019 kunde expansionszonerna användas för att rikta in roboten så att Caps kunde få höga poäng.
Navigering: Som tidigare nämnts kan linjespårare användas för att följa en linje eller stoppa roboten när en linje detekteras. Ett exempel på detta kunde ha använts i spelet 2019-2020, Tower Takeover, där linjespårare kunde ha stoppat en robot från att passera över den autonoma linjen och förlora sin allians autonoma bonus.
Objektdetektering: En linjespårare kan monteras i jämnhöjd mellan två delar av strukturell metall i en klo, ett transportbandssystem eller ett glidsystem. När en spelpjäs glider över linjespåraren kan sensorn detektera föremålet.
Många spel har hinder på planen som linjespårare kan fastna i, så det är viktigt att ta hänsyn till detta när man designar roboten. Att placera Line Trackers direkt mellan ett hjulpar kan till exempel hjälpa till att ta dem över de flesta hinder.