Medzinárodné súťaže robotov - Pravidlá - Príklady robotov - Trajektórny robot založený na LEGO EV3. Pokročilý algoritmus pohybu riadkov Riadok podľa programu ev3 high-speed

Pozrime sa na najjednoduchší algoritmus pohybu pozdĺž čiernej čiary na jednom farebnom snímači na EV3.

Tento algoritmus je najpomalší, ale najstabilnejší.

Robot sa nebude pohybovať striktne po čiernej čiare, ale po jej hranici, otáčať sa doľava a doprava a postupne napredovať.

Algoritmus je veľmi jednoduchý: ak senzor vidí čiernu farbu, potom sa robot otočí jedným smerom, ak biely, druhým smerom.

Implementácia v prostredí Lego Mindstorms EV3

V oboch blokoch pohybu vyberte režim „povoliť“. Prepínač nastavíme na farebný senzor – meranie – farba. V spodnej časti nezabudnite zmeniť „bez farby“ na bielu. Tiež musíte správne zadať všetky porty.

Nezabudnite pridať cyklus, bez neho robot nikam nepôjde.

Skontrolovať to. Za úspech najlepší výsledok skúste zmeniť hodnoty riadenia a výkonu.

Pohyb s dvoma senzormi:

Algoritmus pohybu robota po čiernej čiare pomocou jedného senzora už poznáte. Dnes sa pozrieme na pohyb po priamke pomocou dvoch farebných senzorov.
Snímače musia byť inštalované tak, aby medzi nimi prebiehala čierna čiara.


Algoritmus bude nasledovný:
Ak oba senzory vidia bielu farbu, pohneme sa dopredu;
Ak jeden zo snímačov vidí bielu a druhý čiernu, otočte sa smerom k čiernej;
Ak oba snímače vidia čiernu farbu, nachádzame sa na križovatke (napríklad zastavujeme).

Na implementáciu algoritmu budeme musieť monitorovať hodnoty oboch senzorov a až potom nastaviť robota do pohybu. Na tento účel použijeme prepínače vnorené do iného prepínača. Najprv teda opýtame prvý senzor a potom, bez ohľadu na hodnoty prvého, opýtame sa druhého senzora, potom nastavíme akciu.
Ľavý senzor pripojíme na port č.1, pravý na port č.4.

Program s komentármi:

Nezabudnite, že motory spúšťame v režime „Zapnuté“, aby fungovali tak dlho, ako je potrebné na základe údajov snímača. Ľudia tiež často zabúdajú na potrebu slučky - bez nej sa program okamžite skončí.

http://studrobots.ru/

Rovnaký program pre model NXT:

Preštudujte si pohybový program. Naprogramujte robota. Pošlite video z testovania modelu

Tento problém je klasický, ideologicky jednoduchý, dá sa veľakrát vyriešiť a zakaždým objavíte niečo nové.

Existuje mnoho prístupov na vyriešenie problému nasledujúceho riadku. Výber jedného z nich závisí od konkrétnej konštrukcie robota, od počtu senzorov, ich umiestnenia voči kolesám a navzájom.

V našom príklade budú analyzované tri príklady robota na základe hlavného vzdelávacieho modelu Robot Educator.

Na začiatok zostavíme základný model vzdelávacieho robota Robot Educator, na ktorý môžete použiť pokyny v softvér MINDSTORMS EV3.

Tiež napríklad budeme potrebovať snímače farby svetla EV3. Tieto svetelné senzory sú ako žiadne iné najlepšia cesta vhodné pre našu úlohu, pri práci s nimi sa nemusíme obávať intenzity okolitého svetla. Pre tento snímač v programoch využijeme režim odrazeného svetla, v ktorom sa odhaduje množstvo odrazeného svetla od červeného podsvietenia snímača. Limity hodnôt snímača sú 0 - 100 jednotiek pre „bez odrazu“ a „úplný odraz“.

Ako príklad budeme analyzovať 3 príklady programov na pohyb po čiernej trajektórii zobrazenej na plochom, svetlom pozadí:

· Jeden snímač s P regulátorom.

· Jeden snímač s PC regulátorom.

· Dva senzory.

Príklad 1. Jeden snímač s P regulátorom.

Dizajn

Svetelný senzor sa inštaluje na nosník vhodne umiestnený na modeli.

Algoritmus

Činnosť algoritmu je založená na skutočnosti, že v závislosti od stupňa prekrytia lúča osvetlenia snímača čiernou čiarou sa hodnoty vrátené snímačom menia gradientne. Robot udržiava polohu svetelného senzora na hranici čiernej čiary. Konverziou vstupných údajov zo svetelného senzora riadiaci systém generuje hodnotu rýchlosti otáčania robota.

Keďže na skutočnej trajektórii snímač generuje hodnoty v celom svojom prevádzkovom rozsahu (0-100), je zvolená hodnota 50, o ktorú sa robot usiluje, v tomto prípade sa generujú hodnoty prenášané do rotačných funkcií rozsah -50 - 50, ale tieto hodnoty nestačia na strmé otočenie trajektórie. Preto by sa rozsah mal rozšíriť jeden a pol krát na -75 - 75.

Výsledkom je, že v programe je funkcia kalkulačky jednoduchým proporcionálnym regulátorom. Funkcia ktorej ( (a-50)*1,5 ) v prevádzkovom rozsahu svetelného senzora generuje hodnoty rotácie podľa grafu:

Príklad fungovania algoritmu

Príklad 2. Jeden snímač s regulátorom PK.

Tento príklad je založený na rovnakej konštrukcii.

Pravdepodobne ste si všimli, že v predchádzajúcom príklade sa robot nadmerne kýval, čo mu nedovolilo dostatočne zrýchliť. Teraz sa pokúsime túto situáciu trochu zlepšiť.

K nášmu proporcionálnemu ovládaču pridávame aj jednoduchý kockový ovládač, ktorý do funkcie ovládača pridá určité ohýbanie. Tým sa zníži kolísanie robota v blízkosti požadovanej hranice trajektórie, ako aj silnejšie trhnutie, keď je od nej ďaleko.

Ak chcete zobraziť prezentáciu s obrázkami, dizajnom a snímkami, stiahnite si jeho súbor a otvorte ho v PowerPointe na vašom počítači.
Textový obsah snímok prezentácie:„Algoritmus pohybu pozdĺž čiernej čiary s jedným farebným senzorom“ Klub učiteľa „robotiky“ pred Yezidovom Akhmedom ElievichAt UMB DO „Shelkovskaya TsTT“ Na štúdium algoritmu pohybu pozdĺž čiernej čiary bude robot Lego Mindstorms EV3 s jedným farebným senzorom Farebný senzor Rozlišuje 7 farieb a dokáže rozpoznať neprítomnosť farieb. Rovnako ako v NXT môže fungovať ako svetelný senzor Pole pre robotické súťaže „Line S“ Navrhované cvičisko s dráhou v tvare písmena „S“ vám umožní uskutočniť ďalší zaujímavý test vytvorených robotov na rýchlosť. a reakciu. Uvažujme o najjednoduchšom algoritme pohybu pozdĺž čiernej čiary na jednom farebnom senzore na EV3 Tento algoritmus je najpomalší, ale najstabilnejší Robot sa nebude pohybovať striktne pozdĺž čiernej čiary, bude sa otáčať doľava a doprava Postupný pohyb vpred Algoritmus je veľmi jednoduchý: ak senzor vidí čiernu farbu, potom sa robot otáča jedným smerom, ak je biely, druhým. Sledovanie čiary v režime jasu odrazeného svetla s dvoma snímačmi Niekedy farebný snímač nie je dostatočne účinný na rozlíšenie čiernej a biele farby. Riešením tohto problému je použitie snímača nie v režime detekcie farieb, ale v režime jasu odrazeného svetla. V tomto režime, keď poznáme hodnoty snímača na tmavom a svetlom povrchu, môžeme nezávisle povedať, čo sa bude považovať za biele a čo za čierne. Teraz určme hodnoty jasu na bielych a čiernych povrchoch. Ak to chcete urobiť, v ponuke bloku EV3 nájdeme kartu „Aplikácie modulu“ Teraz ste v okne prezerania portov a môžete vidieť hodnoty všetkých senzorov v aktuálnom okamihu. naše senzory by sa mali rozsvietiť na červeno, čo znamená, že pracujú v režime detekcie jasu odrazeného svetla. Ak svietia na modro, v okne zobrazenia portu na požadovanom porte stlačte stredné tlačidlo a vyberte režim COL-REFLECT Teraz umiestnime robota tak, aby boli oba senzory umiestnené nad bielym povrchom. Pozeráme sa na čísla v portoch 1 a 4. V našom prípade ide o hodnoty 66 a 71. Toto budú biele hodnoty snímačov. Teraz umiestnime robota tak, aby boli senzory umiestnené nad čiernou plochou. Pozrime sa znova na hodnoty portov 1 a 4, máme 5 a 6. Toto sú významy čiernej. Ďalej zmeníme predchádzajúci program. Menovite zmeníme nastavenia prepínačov. Zatiaľ majú nainštalovaný Color Sensor -> Measurement -> Color. Musíme tiež nastaviť Color Sensor -> Comparison -> Reflected Light Brightness Teraz musíme nastaviť „typ porovnania“ a „prahovú hodnotu“. Prahová hodnota je hodnota nejakej „šedej“, hodnoty menšie ako tie, ktoré budeme považovať za čierne, a hodnoty väčšie ako biele. Pre prvú aproximáciu je vhodné použiť priemernú hodnotu medzi bielou a čiernou farbou každého snímača. Teda prahová hodnota prvého snímača (port č. 1) bude (66+5)/2=35,5. Zaokrúhlime na 35. Prahová hodnota druhého snímača (port č. 4): (71+6)/2 = 38,5. Zaokrúhlime na 38. Teraz nastavíme tieto hodnoty v každom prepínači podľa toho, to je všetko, bloky s pohybmi zostanú na svojich miestach bez zmien, pretože ak dáme znak „typ porovnania“.<», 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

Text práce je uverejnený bez obrázkov a vzorcov.
Plná verzia diela je dostupná v záložke „Pracovné súbory“ vo formáte PDF

Lego Mindstorms EV3

Prípravná fáza

Tvorba a kalibrácia programu

Záver

Literatúra

1. Úvod.

Robotika je jednou z najdôležitejších oblastí vedecko-technického pokroku, v ktorej sa problémy mechaniky a nových technológií dostávajú do kontaktu s problémami umelej inteligencie.

V posledných rokoch pokroky v robotike a automatizovaných systémoch zmenili osobné a obchodné aspekty nášho života. Roboty sú široko používané v doprave, prieskume Zeme a vesmíru, chirurgii, vojenskom priemysle, laboratórnom výskume, bezpečnosti a hromadnej výrobe priemyselného a spotrebného tovaru. Za roboty možno považovať aj mnohé zariadenia, ktoré sa rozhodujú na základe dát získaných zo senzorov – ako napríklad výťahy, bez ktorých je náš život už nemysliteľný.

Dizajnér Mindstorms EV3 nás pozýva vstúpiť do fascinujúceho sveta robotov a ponoriť sa do zložitého prostredia informačných technológií.

Cieľ: Naučte sa naprogramovať robota, aby sa pohyboval v priamom smere.

Zoznámte sa s dizajnérom Mindstorms EV3 a jeho programovacím prostredím.

Napíšte programy, aby sa robot pohyboval po priamke vo vzdialenosti 30 cm, 1 m 30 cm a 2 m 17 cm.

Konštruktor Mindstorms EV3.

Stavebné diely - 601 ks, servomotor - 3 ks, farebný senzor, dotykový pohybový senzor, infračervený senzor a dotykový senzor. Mikroprocesorová jednotka EV3 je mozgom konštruktéra LEGO Mindstorms.

Za pohyb robota je zodpovedný veľký servomotor, ktorý je spojený s mikropočítačom EV3 a robí robota v pohybe: ísť dopredu a dozadu, otáčať sa a jazdiť po danej dráhe. Tento servomotor má zabudovaný snímač otáčania, ktorý vám umožňuje veľmi presne riadiť pohyb a rýchlosť robota.

Pomocou počítačového programu EV3 môžete robota prinútiť vykonať akciu. Program pozostáva z rôznych riadiacich blokov. Budeme pracovať s pohybovým blokom.

Pohybový blok ovláda motory robota, zapína ho, vypína a núti ho pracovať v súlade s pridelenými úlohami. Pohyb môžete naprogramovať na určitý počet otáčok alebo stupňov.

Prípravná fáza.

Vytvorenie technického odboru.

Aplikujme značky na pracovnú plochu robota, pomocou elektrickej pásky a pravítka vytvorte tri čiary dlhé 30 cm - zelená čiara, 1 m 15 cm - červená a 2 m 17 cm - čierna čiara.

Potrebné výpočty:

Priemer kolesa robota je 5 cm 7 mm = 5,7 cm.

Jedna otáčka kolesa robota sa rovná dĺžke kruhu s priemerom 5,7 cm Obvod zistíme pomocou vzorca

Kde r je polomer kolesa, d je priemer, π = 3,14

l = 5,7 * 3,14 = 17,898 = 17,9.

Tie. Na jednu otáčku kolesa prejde robot 17,9 cm.

Vypočítajme počet otáčok potrebných na jazdu:

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.

Vytvorenie a kalibrácia programu.

Program vytvoríme pomocou nasledujúceho algoritmu:

Algoritmus:

Vyberte pohybový blok v programe Mindstorms EV3.

Zapnite oba motory v danom smere.

Počkajte, kým sa údaj snímača otáčania jedného z motorov nezmení na špecifikovanú hodnotu.

Vypnite motory.

Hotový program načítame do riadiacej jednotky robota. Robota položíme na pole a stlačíme tlačidlo štart. EV3 jazdí po poli a zastaví sa na konci danej čiary. Aby ste však dosiahli presný výsledok, musíte vykonať kalibráciu, pretože pohyb je ovplyvnený vonkajšími faktormi.

Ihrisko je inštalované na študentských laviciach, takže je možné mierne vychýlenie povrchu.

Povrch poľa je hladký, takže je možná slabá priľnavosť kolies robota k poľu.

Pri výpočte počtu otáčok sme museli čísla zaokrúhliť, a preto sme zmenou stotín v otáčkach dosiahli požadovaný výsledok.

5. Záver.

Schopnosť naprogramovať robota tak, aby sa pohyboval po priamke, bude užitočná pri vytváraní zložitejších programov. V technických špecifikáciách robotických súťaží sú spravidla uvedené všetky rozmery pohybu. Sú nevyhnutné, aby program nebol preťažený logickými podmienkami, slučkami a inými zložitými riadiacimi blokmi.

V ďalšej fáze spoznávania robota Lego Mindstorms EV3 sa budete musieť naučiť programovať zákruty pod určitým uhlom, pohyb v kruhu a špirály.

Spolupráca s dizajnérom je veľmi zaujímavá. Ak sa dozviete viac o jeho možnostiach, môžete vyriešiť akýkoľvek technický problém. A v budúcnosti si možno vytvorte svoje vlastné zaujímavé modely robota Lego Mindstorms EV3.

Literatúra.

Koposov D. G. "Prvý krok do robotiky pre ročníky 5-6." - M.: Binom. Vedomostné laboratórium, 2012 - 286 s.

Filippov S. A. „Robotika pre deti a rodičov“ - „Veda“ 2010

Internetové zdroje

http://lego. rkc-74.ru/

http://www.9151394.ru/projects/lego/lego6/beliovskaya/

http://www. lego com/vzdelanie/

Algoritmy na ovládanie mobilného LEGO robota. Pohyb čiary s dvoma svetelnými senzormi

Učiteľ doplnkového vzdelávania

Kazakova Lyubov Alexandrovna

Pohyb po čiare

• Dva svetelné senzory
• Proporcionálny regulátor (P-regulátor)

Algoritmus pohybu pozdĺž čiernej čiary bez proporcionálneho regulátora

• Oba motory sa otáčajú s rovnakým výkonom
• Ak pravý svetelný senzor narazí na čiernu čiaru, výkon ľavého motora (napríklad B) sa zníži alebo zastaví
• Ak ľavý svetelný senzor narazí na čiernu čiaru, potom sa výkon ďalšieho z motorov (napríklad C) zníži (vráti sa do čiary), zníži sa alebo sa zastaví
• Ak sú oba snímače biele alebo čierne, dochádza k lineárnemu pohybu

Pohyb je organizovaný zmenou výkonu jedného z motorov

Príklad programu na jazdu po čiernej čiare bez P-regulátora

Pohyb je organizovaný zmenou uhla natočenia

• Proporcionálny regulátor (P-regulátor) vám umožňuje upraviť správanie robota v závislosti od toho, ako veľmi sa jeho správanie líši od požadovaného.
• Čím viac sa robot odchyľuje od cieľa, tým viac úsilia musí vynaložiť, aby sa k nemu vrátil.

• P-kontrolér sa používa na udržanie robota v určitom stave:

• Držanie polohy manipulátora Pohyb po čiare (svetelný senzor) Pohyb po stene (senzor vzdialenosti)
• Držanie polohy manipulátora
• Pohyb čiary (svetelný senzor)
• Pohyb pozdĺž steny (senzor vzdialenosti)

Pohyb čiary s jedným snímačom

• Cieľom je pohybovať sa pozdĺž „bielo-čiernej“ hranice
• Človek dokáže rozlíšiť hranicu medzi bielou a čiernou. Robot nemôže.
• Cieľ pre robota je sivý

Jazda cez križovatky

Pri použití dvoch svetelných senzorov je možné organizovať pohyb po zložitejších trasách

Algoritmus pre jazdu po diaľnici s križovatkami

• Oba senzory sú na bielom - robot ide rovno (oba motory sa točia s rovnakým výkonom)
• Ak pravý svetelný senzor narazí na čiernu čiaru a ľavý na bielu čiaru, dôjde k otočeniu doprava
• Ak ľavý svetelný senzor narazí na čiernu čiaru a pravý na bielu čiaru, potom sa otočí doľava
• Ak sú oba snímače čierne, dôjde k lineárnemu pohybu. Môžete počítať križovatky alebo vykonávať akékoľvek akcie

Princíp činnosti P-regulátora

Poloha snímača

O=01-02

Algoritmus pohybu pozdĺž čiernej čiary s proporcionálnym ovládačom

HC = K*(C-T)

• Ts - cieľové hodnoty (odčítajte hodnoty zo svetelného senzora na bielej a čiernej farbe, vypočítajte priemer)
• T - aktuálna hodnota - získaná zo snímača
• K - koeficient citlivosti. Čím viac, tým vyššia je citlivosť