Sự miêu tả
Line Tracker là một cảm biến analog bao gồm đèn LED hồng ngoại và cảm biến ánh sáng hồng ngoại. Nó có một lỗ gắn duy nhất và được thiết kế để gắn dưới khung gầm của robot. Line Tracker cho phép robot đi theo con đường được đánh dấu trước. Nó là một trong những cảm biến dòng 3-Dây.
Cảm biến 3 dây tương thích với V5 Robot Brain hoặc Cortex. Cáp cảm biến của họ có thể được kéo dài bằng cách sử dụng Cáp mở rộng dây.
Để Line Tracker có thể hoạt động với V5 Brain, cáp cảm biến cần được hoàn toàn vào Cổng 3 dây V5 Brain.
Line Tracker có trong Bộ cảm biến nâng cao hoặc gói 3 và có thể mua tại đây.
| Theo dõi dòng | Cáp cảm biến đã được lắp hoàn toàn |
Cách thức hoạt động của Line Tracker
Line Tracker hoạt động bằng cách chiếu sáng một bề mặt bằng đèn LED hồng ngoại và sau đó cảm biến ánh sáng hồng ngoại sẽ đo bức xạ hồng ngoại phản xạ. Dựa trên cường độ bức xạ phản xạ, Line Tracker có thể xác định độ sáng hoặc độ tối của bề mặt bên dưới cảm biến.
Các bề mặt có màu sáng sẽ phản chiếu nhiều ánh sáng hồng ngoại hơn các bề mặt tối và sẽ có vẻ sáng hơn đối với cảm biến. Điều này cho phép cảm biến phát hiện vạch tối trên bề mặt nhạt hoặc vạch nhạt trên bề mặt tối.
Line Tracker là một cảm biến tương tự, có nghĩa là cảm biến hồng ngoại sẽ trả về giá trị điện áp trong khoảng từ 0v đến 5v cho V5 Brain tùy thuộc vào bức xạ hồng ngoại phản xạ. Sau đó, V5 Brain chuyển đổi giá trị này thành phần trăm độ phản xạ. Loại phép đo này yêu cầu một ngưỡng chênh lệch thích hợp giữa các sắc thái phản xạ để theo dõi thành công một đường.
Ví dụ: Line Tracker sẽ không đi theo một dải băng keo điện màu đen được đặt trên Ô trường thi đấu VEX màu xám đậm vì cảm biến sẽ trả về phần trăm phản xạ quá gần nhau dẫn đến ngưỡng chênh lệch. Tuy nhiên, một dải băng dính điện màu trắng trên Ô thi đấu VEX sẽ mang lại sự khác biệt lớn về giá trị và một ngưỡng thích hợp để robot theo dõi băng.
Line Tracker cần được ghép nối với ngôn ngữ lập trình như VEXcode V5hoặc VEXcode Pro V5 để tạo chương trình người dùng cho Brain sử dụng giá trị từ phần trăm độ phản xạ để điều khiển robot.
Lưu ý: khối (Phản xạ của) sẽ trả về một phiên bản khác của giá trị của Line Tracker so với giá trị đọc trên Bảng điều khiển V5.
Vị trí của các cảm biến
Vị trí của Bộ theo dõi đường dây rất quan trọng đối với chức năng của các cảm biến. Phạm vi của Line Tracker là khoảng 0,02” đến 0,25” so với bề mặt mà nó đang đo. Độ nhạy tối ưu của nó là 3 mm (khoảng ⅛”) và cảm biến phải được đặt càng gần khoảng cách này với bề mặt càng tốt.
Việc đặt Line Tracker trên robot trên 0,25” (chẳng hạn như gắn cảm biến ngay dưới hệ thống truyền động sử dụng bánh xe 4”) sẽ tạo ra một tập hợp giá trị rất kém do cường độ hồng ngoại phản xạ ở mức thấp.
Ngoài khoảng cách phía trên bề mặt mà cảm biến được đặt, cần phải xem xét khoảng cách từ điểm trục quay của robot. Thông thường, điểm xoay này nằm ở trung tâm của rô-bốt đối với rô-bốt dẫn động bốn bánh và ở giữa hai bánh của rô-bốt dẫn động hai bánh.
Line Tracker càng được đặt gần điểm xoay thì robot càng cần xoay nhiều hơn để dịch chuyển cảm biến. Tuy nhiên, có thể đặt Bộ theo dõi đường quá xa điểm xoay, nơi chỉ cần một trục xoay nhẹ để dịch chuyển cảm biến.
Thời gian đáp ứng của bộ theo dõi dòng là 50Hz. Nếu tốc độ di chuyển của robot quá lớn, kết hợp với khoảng cách cảm biến lớn đến điểm xoay của robot, thời gian phản hồi của Line Tracker có thể không đủ lớn để cảm biến theo dõi một đường.
Cũng cần lưu ý, độ rộng dòng tối thiểu mà Line Tracker có thể phát hiện là 0,25in.
Những cách sử dụng phổ biến của Line Tracker:
Bộ theo dõi dòng có thể được sử dụng dưới dạng một đơn vị, một cặp Bộ theo dõi dòng hoặc dưới dạng một bộ ba Bộ theo dõi dòng để theo dõi một dòng.
Đơn vị: Một Bộ theo dõi đường đơn thường được lập trình để quay về phía một đường cho đến khi phát hiện được đường đó. Sau đó, robot quay lưng lại với hàng và di chuyển nhẹ về phía trước rồi quay trở lại hàng.
Điều này tạo ra một chuyển động rất chậm và giật dọc theo đường dây. Tuy nhiên, đây là logic lập trình dễ sử dụng nhất vì nó chỉ kiểm tra một điều kiện điều khiển phản hồi duy nhất: đường truyền có được phát hiện hay không?
Cặp Bộ theo dõi dòng: Hai Bộ theo dõi dòng có thể được gắn sao cho khoảng cách giữa chúng rộng hơn một chút so với chiều rộng của dòng mà chúng đang theo dõi. Robot được đặt với một cảm biến ở mỗi bên của dây chuyền. Khi một trong hai Bộ theo dõi đường dây phát hiện đường dây, chương trình người dùng sẽ yêu cầu robot quay để đường dây giữa hai cảm biến trở lại.
Thiết lập này tạo ra chuyển động mượt mà hơn cho robot. Tuy nhiên, thiết lập này cần lập trình nâng cao hơn để hoạt động.
| Phát hiện dòng với bộ ba Trình theo dõi dòng |
Bộ ba: Có thể gắn một loạt ba Bộ theo dõi dòng để Bộ theo dõi trung tâm có thể phát hiện đường dây và Bộ theo dõi hai bên được gắn chỉ lệch sang mỗi bên của đường dây. Trong thiết lập này, ngay khi cảm biến trung tâm không phát hiện được vạch và một trong các cảm biến bên phát hiện ra vạch, robot sẽ quay lại để đưa vạch trở lại dưới cảm biến trung tâm.
Ưu điểm chính của bộ ba Bộ theo dõi đường dây so với một cặp cảm biến là: nếu cả ba Bộ theo dõi đường dây không phát hiện được đường dây thì robot có thể được lập trình để dừng lại. Khi robot đã dừng lại, nó có thể bắt đầu quét qua lại để cố gắng tìm lại đường dây. Thiết lập này yêu cầu ba vòng điều khiển phản hồi và một số điều kiện khác nhau khiến nó trở thành logic phức tạp nhất trong ba tùy chọn.
Công dụng khác
Cả ba thiết lập Line Tracker đều có thể được sử dụng để di chuyển thẳng về phía trước cho đến khi phát hiện ra một đường thẳng rồi dừng lại.
Cặp máy theo dõi đường thẳng và bộ ba máy này có thể được lập trình để theo dõi một đường thẳng và phát hiện đường chéo. Có thể sử dụng các đường chéo dọc theo đường đi chính để thay đổi hành vi của robot. Ví dụ, nếu bề mặt di chuyển được đánh dấu bằng lưới các đường thẳng, robot có thể được lập trình để đi theo một đường thẳng, phát hiện ba đường chéo lưới, sau đó rẽ phải tại đường chéo thứ tư để đi theo đường thẳng đó.
Công dụng của Line Trackers trên Robot thi đấu:
Sân thi đấu của Cuộc thi Robot VEX hàng năm đều được trải một bộ đường băng điện màu trắng khác nhau. Những thứ này thường đánh dấu các khu vực khác nhau trên sân. Các đường dây cũng có thể được Line Tracker sử dụng trong thời gian tự động. Một số loại sử dụng cho các đường dây hiện trường bao gồm:
Ghi điểm: Bộ theo dõi đường biên của rô-bốt có thể sử dụng các vạch cầu môn trên sân để phát hiện các khu vực ghi điểm và sau đó căn chỉnh theo các vạch này để ghi điểm vào khu vực đó, chẳng hạn như vạch cầu môn trong trò chơi Nothing But Net năm 2015-2016.
Xác định vị trí quân cờ: Nhiều khi quân cờ được tìm thấy dọc theo đường ranh giới trên sân. Máy theo dõi đường có thể được sử dụng để theo dõi một đường thẳng để xác định vị trí quân cờ, nhặt quân cờ đó lên và sau đó ghi điểm. Một ví dụ về điều này là những khối vải lớn được đặt trên đường phân chia vùng gần và vùng xa trong trò chơi Starstruck năm 2016-2017.
Căn chỉnh: Bộ theo dõi đường thẳng có thể được sử dụng để căn chỉnh rô-bốt dọc theo đường thẳng trên sân để thực hiện một số nhiệm vụ hoặc hiệu chỉnh lại vị trí của rô-bốt trên sân. Trong trò chơi Turning Point năm 2018-2019, các đường vùng mở rộng có thể được sử dụng để căn chỉnh robot để Caps có thể đạt điểm cao.
Điều hướng: Như đã đề cập trước đó, Line Trackers có thể được sử dụng để theo dõi một đường thẳng hoặc dừng robot khi phát hiện thấy một đường thẳng. Một ví dụ về điều này có thể được sử dụng trong trò chơi Tower Takeover năm 2019-2020, Line Trackers có thể ngăn không cho robot vượt qua Đường tự trị và mất Phần thưởng tự trị của Liên minh.
Phát hiện đối tượng: Thiết bị theo dõi đường thẳng có thể được lắp khít giữa hai mảnh kim loại kết cấu bên trong một hệ thống kẹp, một hệ thống băng tải hoặc một hệ thống trượt. Khi một quân cờ trượt qua Line Tracker, cảm biến có thể phát hiện ra vật thể.
Nhiều trò chơi có chướng ngại vật trên sân mà Line Tracker có thể bị vướng vào, vì vậy điều quan trọng là phải tính đến điều này khi thiết kế robot. Ví dụ, đặt Line Trackers trực tiếp giữa một bộ bánh xe có thể giúp chúng vượt qua hầu hết các chướng ngại vật.