Program za trajektorijo ev3. Sledenje liniji z dvema svetlobnima senzorjema. Barvni senzor - Način intenzivnosti svetlobe okolice
Če si želite ogledati predstavitev s slikami, dizajnom in diapozitivi, prenesite njegovo datoteko in jo odprite v programu PowerPoint na vašem računalniku.
Besedilna vsebina predstavitvenih diapozitivov: “Algoritem za premikanje po črni črti z enim barvnim senzorjem” Krožek o “Robotiki” Učitelj pred Yezidov Ahmed Elievich na MBU DO “Shelkovskaya CTT” Za preučevanje algoritma za premikanje po črni črti, robot Lego Mindstorms EV3 z enim barvnim senzorjem bo uporabljen Barvni senzor Barvni senzor razlikuje med 7 barvami in lahko zazna odsotnost barve. Tako kot pri NXT lahko deluje kot svetlobni senzor Tekmovalno polje za robote Line S Predlagana steza v obliki črke "S" vam bo omogočila izvedbo še enega zanimivega testa hitrosti in reakcije ustvarjenih robotov. Oglejmo si najpreprostejši algoritem za premikanje vzdolž črne črte na enobarvnem senzorju na EV3. Ta algoritem je najpočasnejši, a najbolj stabilen. Robot se ne bo premikal strogo vzdolž črne črte, ampak vzdolž njene meje, pri čemer bo zavil levo ali desno in se postopoma premika naprej. Algoritem je zelo preprost: če senzor vidi črno, se robot obrne v eno smer, če vidi belo - v drugo. Sledenje črti v načinu odbite svetlobe z dvema senzorjema Včasih barvni senzor morda ne bo dobro razlikoval med črno in belo. Rešitev tega problema je uporaba senzorja ne v načinu zaznavanja barv, temveč v načinu zaznavanja svetlosti odbite svetlobe. V tem načinu lahko ob poznavanju vrednosti senzorja na temni in svetli površini neodvisno rečemo, kaj bo belo in kaj črno. Zdaj pa določimo vrednosti svetlosti na beli in črni površini. Če želite to narediti, v meniju EV3 Brick najdemo zavihek "Brick Applications" Zdaj ste v oknu pogleda vrat in si lahko ogledate odčitke vseh senzorjev v trenutnem trenutku. naši senzorji bi morali svetiti rdeče, kar pomeni, da so v načinu zaznavanja odbite svetlobe. Če svetita modro, v oknu pogleda vrat na želenem priključku pritisnemo sredinski gumb in izberemo način COL-REFLECT.Sedaj bomo postavili robota tako, da se oba senzorja nahajata nad belo površino. Pogledamo številke v vratih 1 in 4. V našem primeru sta vrednosti 66 oziroma 71. To bodo bele vrednosti senzorjev. Sedaj pa postavimo robota tako, da se senzorji nahajajo nad črno površino. Spet poglejmo vrednosti vrat 1 in 4. Imamo 5 oziroma 6. To so pomeni črne barve. Nato bomo spremenili prejšnji program. Spreminjamo namreč nastavitve stikal. Dokler imajo nameščen barvni senzor -> Merjenje -> Barva. Nastaviti moramo barvni senzor -> Primerjava -> Jakost odbite svetlobe Zdaj moramo nastaviti "vrsto primerjave" in "vrednost praga". Mejna vrednost je vrednost neke "sive", vrednosti, pod katerimi bomo upoštevali črno, in več - belo. Za prvi približek je priročno uporabiti povprečno vrednost med belo in črno barvo vsakega senzorja. Tako bo vrednost praga prvega senzorja (vrata #1) (66+5)/2=35,5. Zaokrožite na 35. Mejna vrednost drugega senzorja (vrata #4): (71+6)/2 = 38,5. Zaokrožimo na 38. Zdaj nastavimo te vrednosti v vsakem stikalu. To je vse, bloki s premiki ostanejo na svojih mestih nespremenjeni, ker če v "vrsto primerjave" postavimo znak "<», то все, что сверху (под галочкой) будет считаться черным, а снизу (под крестиком) – белым, как и было в предыдущей программе.Старайтесь ставить датчики так, чтобы разница между белым и черным была как можно больше. Если разница меньше 30 - ставьте датчики ниже.
Это было краткое руководство по программированию робота Lego ev3, для движения по черной линии, с одним и двумя датчиками цвета
Besedilo dela je postavljeno brez slik in formul.
Celotna različica dela je na voljo v zavihku "Job Files" v formatu PDF
Lego Mindstorms EV3
Pripravljalna faza
Izdelava in kalibracija programa
Zaključek
Literatura
1. Uvod.
Robotika je eno najpomembnejših področij znanstvenega in tehnološkega napredka, v katerem se problemi mehanike in novih tehnologij stikajo s problemi umetne inteligence.
V zadnjih letih so napredek v robotiki in avtomatiziranih sistemih spremenili osebna in poslovna področja našega življenja. Roboti se pogosto uporabljajo v transportu, raziskovanju zemlje in vesolja, kirurgiji, vojaški industriji, laboratorijskih raziskavah, varnosti, množični proizvodnji industrijskih in potrošniških dobrin. Številne naprave, ki sprejemajo odločitve na podlagi podatkov, prejetih s senzorji, lahko štejemo tudi za robote - kot so na primer dvigala, brez katerih si naše življenje že ni več mogoče predstavljati.
Konstruktor Mindstorms EV3 nas vabi, da vstopimo v fascinanten svet robotov, se potopimo v kompleksno okolje informacijske tehnologije.
Cilj: Naučiti se programirati robota za premikanje v ravni liniji.
Spoznajte konstruktor Mindstorms EV3 in njegovo programsko okolje.
Napišite programe za premikanje robota v ravni liniji za 30 cm, 1 m 30 cm in 2 m 17 cm.
Konstruktor Mindstorms EV3.
Dizajnerski deli - 601 kos, servo motor - 3 kosi, barvni senzor, senzor gibanja, infrardeči senzor in senzor na dotik. Mikroprocesorski blok EV3 so možgani LEGO Mindstorms.
Za gibanje robota je odgovoren velik servo motor, ki se poveže z EV3 Brick in poskrbi, da se robot premika: gre naprej in nazaj, se obrne in vozi po dani poti. Ta servomotor ima vgrajen senzor vrtenja, ki vam omogoča zelo natančen nadzor gibanja robota in njegove hitrosti.
S programsko opremo EV3 lahko naredite, da robot izvede dejanje. Program je sestavljen iz različnih kontrolnih blokov. Delali bomo z gibalnim blokom.
Blok gibanja krmili motorje robota, ga vklopi, izklopi, poskrbi, da deluje v skladu z nalogami. Gibanje lahko programirate na določeno število vrtljajev ali stopinj.
Pripravljalna faza.
Ustvarjanje tehničnega področja.
Označimo robotovo delovno polje, s pomočjo lepilnega traku in ravnila naredimo tri črte dolžine 30 cm - zelena črta, 1 m 15 cm - rdeča in 2 m 17 cm - črna črta.
Potrebni izračuni:
Premer kolesa robota - 5 cm 7 mm = 5,7 cm.
En obrat kolesa robota je enak obsegu kroga s premerom 5,7 cm Obseg se izračuna po formuli
Kjer je r polmer kolesa, d premer, π = 3,14
l = 5,7 * 3,14 = 17,898 = 17,9.
Tisti. Za en obrat kolesa robot prevozi 17,9 cm.
Izračunajte število vrtljajev, potrebnih za prehod:
N=30: 17,9=1,68.
1 m 30 cm = 130 cm
N=130: 17,9=7,26.
2 m 17 cm = 217 cm.
N = 217 : 17,9 = 12,12.
Izdelava in kalibracija programa.
Izdelali bomo program po naslednjem algoritmu:
Algoritem:
Izberite blok gibanja v programski opremi Mindstorms EV3.
Vklopite oba motorja v dani smeri.
Počakajte, da se odčitek senzorja vrtenja enega od motorjev spremeni na navedeno vrednost.
Izklopite motorje.
Končni program se naloži v krmilno enoto robota. Robota postavimo na polje in pritisnemo gumb za zagon. EV3 vozi čez polje in se ustavi na koncu dane črte. Da bi dosegli natančen zaključek, pa morate kalibrirati, saj zunanji dejavniki vplivajo na gibanje.
Polje je nameščeno na dijaških mizah, zato je možen rahel uklon površine.
Površina polja je gladka, zato ni izključen slab oprijem koles robota na polje.
Pri izračunu števila vrtljajev smo morali števila zaokrožiti, zato smo s spreminjanjem stotink vrtljajev dosegli želeni rezultat.
5. Zaključek.
Sposobnost programiranja robota za premikanje v ravni črti bo koristna za ustvarjanje bolj zapletenih programov. V projektni nalogi za tekmovanja v robotiki so praviloma navedene vse dimenzije gibanja. Potrebni so, da program ni preobremenjen z logičnimi pogoji, zankami in drugimi kompleksnimi krmilnimi bloki.
Na naslednji stopnji seznanitve z robotom Lego Mindstorms EV3 se boste naučili programirati zavoje pod določenim kotom, gibanje v krogu, spirale.
Zelo zanimivo je delati z oblikovalcem. Če izveste več o njegovih zmožnostih, lahko rešite vse tehnične težave. In morda v prihodnosti ustvarite svoje zanimive modele robota Lego Mindstorms EV3.
Literatura.
Koposov D. G. "Prvi korak v robotiko za 5.-6. razred." - M.: Binom. Laboratorij znanja, 2012 - 286 str.
Filippov S. A. "Robotika za otroke in starše" - "Znanost" 2010
Internetni viri
http://lego. rkc-74.ru/
http://www.9151394.ru/projects/lego/lego6/beliovskaya/
http://www. lego. com/izobraževanje/
Oglejmo si najpreprostejši algoritem za premikanje vzdolž črne črte na enobarvnem senzorju na EV3.
Ta algoritem je najpočasnejši, a najbolj stabilen.
Robot se ne bo gibal strogo vzdolž črne črte, ampak vzdolž njene meje, se obrača v levo ali desno in se postopoma premika naprej.
Algoritem je zelo preprost: če senzor vidi črno, se robot obrne v eno smer, če belo - v drugo.
Implementacija v okolju Lego Mindstorms EV3
V obeh blokih gibanja izberite način "omogoči". Stikalo je nastavljeno na barvni senzor - meritev - barva. Na dnu ne pozabite spremeniti "brez barve" v belo. Prav tako morate pravilno določiti vsa vrata.
Ne pozabi dodati zanke, brez nje robot ne bo šel nikamor.
Preverite. Za najboljše rezultate poskusite spremeniti nastavitve krmiljenja in moči.
Gibanje z dvema senzorjema:
Že poznate algoritem premikanja robota vzdolž črne črte z enim senzorjem. Danes bomo obravnavali gibanje vzdolž črte z uporabo dveh barvnih senzorjev.
Senzorji morajo biti nameščeni tako, da med njimi poteka črna črta. 
Algoritem bo naslednji:
Če oba senzorja vidita belo, gremo naprej;
Če eden od senzorjev vidi belo, drugi pa črno, se obrnemo proti črni barvi;
Če oba senzorja vidita črno, smo v križišču (na primer stop).
Za izvedbo algoritma moramo slediti odčitkom obeh senzorjev in šele nato nastaviti robota, da se premika. Za to bomo uporabili stikala, ugnezdena v drugem stikalu. Tako bomo najprej anketirali prvi senzor, nato pa, ne glede na odčitke prvega, anketirali drugi senzor, nato pa bomo nastavili akcijo.
Priključite levi senzor na vrata #1, desni senzor na vrata #4.
Program s komentarji:
Ne pozabite, da zaženemo motorje v načinu "Omogoči", tako da delujejo tako dolgo, kot je potrebno glede na odčitke senzorjev. Prav tako se pogosto pozabi na potrebo po zanki - brez nje se bo program takoj končal.
http://studrobots.ru/
Isti program za model NXT:
Preučite program gibanja. Programirajte robota. Naložite testni videoposnetek modela
Kontrolni algoritmi za mobilni LEGO robot. Sledenje liniji z dvema svetlobnima senzorjema
Učitelj dodatnega izobraževanja
Kazakova Ljubov Aleksandrovna
Gibanje črte
- Dva svetlobna senzorja
- Proporcionalni regulator (P regulator)
Algoritem za premikanje po črni črti brez proporcionalnega krmilnika
- Oba motorja se vrtita z enako močjo
- Če desni svetlobni senzor zadene črno črto, se moč levega motorja (na primer B) zmanjša ali ustavi
- Če levi svetlobni senzor zadene črno črto, se moč drugega motorja (na primer C) zmanjša (vrne na črto), zmanjša ali ustavi
- Če sta oba senzorja na beli ali črni barvi, potem gre za pravokotno gibanje
Gibanje je organizirano s spreminjanjem moči enega od motorjev
Primer programa za premikanje po črni črti brez P-krmilnika
Gibanje je organizirano s spreminjanjem kota vrtenja
- Proporcionalni krmilnik (P-krmilnik) omogoča prilagajanje obnašanja robota glede na to, koliko se njegovo obnašanje razlikuje od želenega.
- Bolj ko robot odstopa od tarče, večja sila je potrebna, da se vanj vrne.
- P-krmilnik se uporablja za vzdrževanje robota v določenem stanju:
- Zadrži položaj manipulatorja Premik vzdolž črte (svetlobni senzor) Premik ob steni (senzor razdalje)
- Držite položaj manipulatorja
- Gibanje črte (senzor svetlobe)
- Premikanje po steni (senzor razdalje)
Sledenje liniji z enim senzorjem
- Cilj je premikanje po meji "belo-črno"
- Oseba lahko razlikuje mejo bele in črne. Robot ne more.
- Cilj za robota je na sivi barvi
Prehodi
Z uporabo dveh svetlobnih senzorjev je možno organizirati promet na težjih poteh
Algoritem za vožnjo po avtocesti s križišči
- Oba senzorja na belem - robot vozi v ravni črti (oba motorja se vrtita z enako močjo)
- Če desni svetlobni senzor zadene črno črto, levi pa belo črto, zavije desno
- Če levi svetlobni senzor zadene črno črto, desni pa belo črto, zavije levo
- Če sta oba senzorja na črni barvi, pride do premočrtnega gibanja. Lahko štejete križišča ali izvedete kakšno dejanje
Načelo delovanja P-regulatorja
Položaj senzorjev
O=O1-O2
Algoritem za premikanje po črni črti s proporcionalnim regulatorjem
SW \u003d K * (C-T)
- C - ciljne vrednosti (odčitajte svetlobni senzor na beli in črni barvi, izračunajte povprečje)
- T - trenutna vrednost - prejeta od senzorja
- K je koeficient občutljivosti. Več, večja je občutljivost.
Da bi se robot gladko premikal vzdolž črne črte, mora sam izračunati hitrost gibanja.
Oseba vidi črno črto in njeno jasno mejo. Svetlobni senzor deluje nekoliko drugače.
Prav to lastnost svetlobnega senzorja - nezmožnost jasnega razlikovanja med mejo bele in črne - bomo uporabili za izračun hitrosti gibanja.
Najprej predstavimo pojem "Idealna točka trajektorije".
Odčitki svetlobnega senzorja se gibljejo od 20 do 80, najpogosteje na beli barvi so odčitki približno 65, na črni približno 40.
Idealna točka je pogojna točka približno na sredini bele in črne barve, po kateri se bo robot premikal vzdolž črne črte.
Tukaj je lokacija pike temeljna – med belo in črno. Točno na belo ali črno ne bo mogoče nastaviti iz matematičnih razlogov, zakaj - bo jasno kasneje.
Empirično smo izračunali, da je idealno točko mogoče izračunati po naslednji formuli:
Robot se mora premikati strogo vzdolž idealne točke. Če pride do odstopanja v katero koli smer, se mora robot vrniti na to točko.
Sestavljajmo matematični opis problema.
Začetni podatki.
Popolna točka.
Trenutni odčitki svetlobnega senzorja.
Rezultat.
Moč motorja B.
Moč vrtenja motorja C.
rešitev.
Razmislimo o dveh situacijah. Prvič: robot je odstopil od črne črte proti beli.
V tem primeru mora robot povečati moč vrtenja motorja B in zmanjšati moč motorja C.
V primeru, ko robot zapelje v črno črto, je ravno nasprotno.
Bolj ko robot odstopa od idealne točke, hitreje se mora vrniti nanjo.
Toda ustvarjanje takega regulatorja je precej težka naloga in ni vedno zahtevana v celoti.
Zato smo se odločili, da se omejimo na P-regulator, ki se ustrezno odziva na odstopanja od črne črte.
V jeziku matematike bi to zapisali kot:
kjer sta Hb in Hc skupni moči motorjev B oziroma C,
Hbase - določena osnovna moč motorjev, ki določa hitrost robota. Izbran je eksperimentalno, odvisno od zasnove robota in ostrine zavojev.
Itech - trenutni odčitki svetlobnega senzorja.
I id - izračunana idealna točka.
k je koeficient sorazmernosti, izbran eksperimentalno.
V tretjem delu si bomo ogledali, kako to sprogramirati v okolju NXT-G.
