Line follower Pionier

[Drozdzu]

Witam. Chciałbym Wam przedstawić mojego najnowszego robota klasy Line Follower Standard o nazwie "Pionier". Po raz pierwszy robot zaprezentował się na zawodach Robomaticon 2014 w Warszawie. Jest to moja druga konstrukcja tego typu.

Konstrukcja mechaniczna

Robot składa się z dwóch modułów: płytki z czujnikami oraz modułu głównego. Obie płytki w całości zostały wykonane przeze mnie. Oba moduły zostały połączone dwiema cienkimi listewkami z wytrawionego laminatu o grubości 1.6 mm. Koła jakie używam to standardowe koła Pololu oraz koła Solarbotics. Całość wraz z akumulatorem i kołami waży 137g. Średnia prędkość robota to 1 - 2 m/s w zależności od trasy.

Moduł z czujnikami

Starałem się by masa modułu była możliwie jak najmniejsza. Płytka została wykonana z laminatu o grubości 1 mm. Wymiary płytki to: 160 mm x 15 mm. W module zastosowałem 19 czujników KTIR ułożonych w łuk. Na płytce zostało umieszczone złącze dla cyfrowego czujnika odległości Sharp 40 cm. Moduł z czujnikami jest połączony z modułem głównym za pomocą złącz ZIF i taśmą FFC.

Moduł główny

Moduł główny jest podwoziem konstrukcji. Oprócz układów elektronicznych umieściłem na nim silniki napędowe, którymi są dwa silniki Pololu 10:1 HP. Podwozie zostało wykonane z laminatu o grubości 1.6 mm. Wymiary płytki: 130 mm x 60 mm.

Elektronika

Sercem robota jest mikrokontroler Atmega128. Procesor jest odpowiedzialny za odczyt stanów z czujników, realizację algorytmu i sterowaniem mostkami. Silnikami sterują dwa mostki H TB6612. Kanały w mostku zostały połączone dzięki czemu wzrosła wydajność prądowa mostka. Z innych elementów na płytce znajdują się: złącze programatora, wyprowadzenia do interfejsu USART, odbiornik podczerwieni TSOP2236, 2 przyciski, 4 diody led oraz kwarc 16 MHz. Zostały też wyprowadzane piny na enkodery magnetyczne AS5304, które zamierzam zamontować.

Całość zasilana jest z pakietu Li-Pol Redox 3S 11.1V. Pakiet zamocowany jest na rzepy dzięki czemu nie ma problemów z jego wyjęciem, np. do ładowania. Zasilanie z Li-Pola trafia na dwa stabilizatory. Jeden z nich to stabilizator regulowany LM338T o wydajności 5A odpowiedzialny za zasilanie silników, drugi to stabilizator liniowy jednonapięciowy 78S05 odpowiedzialny za zasilanie procesora i reszty podzespołów.

Oprogramowanie

Program został napisany w języku C. Do podążania za linią używany jest regulator PD.

Osiągnięcia

- 6 miejsce Robomaticon Warszawa 2014 - kategoria Line Follower Standard (wtedy jeszcze pod starą nazwą)

- 2 miejsce ROBO~motion Rzeszów 2014 - kategoria Line Follower Standard

- 2 miejsce ROBO~motion Rzeszów 2014 - kategoria Line Follower Enhanced

Zdjęcia i filmy

Podsumowując jestem zadowolony z konstrukcji. Wiele się przy niej nauczyłem, wyeliminowałem błędy konstrukcyjne i programowe z pierwszego robota.

Zachęcam do wyrażania opinii i uwag na temat robota jak i zadawania pytań.

[Treker (Damian Szymański)]

Dzięki, że zdecydowałeś się opisać robota

Dlaczego zastosowany akumulator jest tak duży? Jakim napięciem ostatecznie zasilane są silniki?

W jaki sposób podłączyłeś 19 czujników do M128? Nie widać u Ciebie komparatorów.

[Drozdzu]

Zastosowałem taki akumulator, ponieważ taki akumulator posiadałem już wcześniej i nie odczuwałem potrzeby kupna nowego Ostatecznie na silniki podawane jest ok. 8V, jest to regulowane potencjometrem.

19 czujników podłączyłem w prosty sposób, każdy czujnik jest podłączony do osobnego pinu uc.

[Treker (Damian Szymański)]

Czyli traktujesz je po prostu jako cyfrowe wejścia? Trochę ryzykowne, nie masz wtedy żadnej kontroli nad odczytami w zależności od podłoża. Używasz ADC chociaż do środkowych sensorów?

[Drozdzu]

Tak, traktuję je jako cyfrowe wejścia i odczytuję tylko dwa stany niski i wysoki. Nie używam ADC. Zdaję sobie sprawę z tego że nie mam żadnej kontroli nad odczytami w zależności od podłoża, ale podczas testów na różnych podłożach robot spisywał się dobrze i nie miałem żadnych problemów z czujnikami.

[Treker (Damian Szymański)]

Ok, skoro działa, to trzeba się cieszyć Mogę Cie tylko uczulić, że na podłożu bannerowym mogą występować problemy (każdy banner inaczej odbija IR).

[Sbagers]

Do końca dobrze to nie działa. W 1 filmiku widać, że na długiej prostej (która jest lekko w cieniu) robot się dziwnie zachowuje.

[Mechano]

Czy złącze na akumulator na płytce sprawiało jakieś problemy? Skąd masz bibliotekę tego złącza?

[Treker (Damian Szymański)]

Czy złącze na akumulator na płytce sprawiało jakieś problemy? Skąd masz bibliotekę tego złącza?

I czy nie masz wrażenia, że wymieniając akumulator wyrwiesz pół płytki Z tego co pamiętam złącze te trzymały dość mocno.

[Drozdzu]

Złącze nie sprawia żadnych problemów. Dobrze i pewnie trzyma i nie ma obaw że akumulator się odepnie. Z wypinaniem też nie ma problemów, dość łatwo się wypina bez używania dużej siły. Nie obawiam się że wyrwę złącze ponieważ otwory nie nie były dość ciasne i złącze pewnie w nich siedzi oraz dodatkowo nałożone jest na nie dość dużo cyny

Biblioteki do złącza nie mam, nie robiłem własnej. Po prostu pomierzyłem złącze suwmiarką i położyłem kilka dużych padów smd koło siebie podczas projektowania płytki w eaglu i tak powstało złącze

[Treker (Damian Szymański)]

Po prostu pomierzyłem złącze suwmiarką i położyłem kilka dużych padów smd koło siebie podczas projektowania płytki w eaglu i tak powstało złącze

Dobre rozwiązanie, też takie czasami stosowałem, jednak ostatecznie warto nauczyć się tworzyć własne biblioteki. To nie jest wcale takie trudne

Czy wagi przypisane do czujników są liniowe? Jak dobierałeś wzmocnienie członów regulatora?

[Drozdzu]

Biblioteki potrafię robić, robiłem bibliotekę do złącza ZIF (nie mogłem znaleźć pasującej), a biblioteka do złącza wydawała mi się nie potrzebna (skoro można zrobić inaczej )

Wagi nie są liniowe są dobrane na podstawie wielu testów i prób. Nastawy regulatora też są wynikiem setek prób. Podczas testów poznaje się swojego robota i wie się jak zmiany wartości w poszczególnych członach wpłyną na zachowanie robota.

[Treker (Damian Szymański)]

Podczas testów poznaje się swojego robota i wie się jak zmiany wartości w poszczególnych członach wpłyną na zachowanie robota.

Zdaję sobie z tego sprawę Zastanawiałem się tylko, czy pokusiłeś się może na jakieś teoretyczne metody. Jaki procent maksymalnej prędkości Twojego robota był wykorzystywany w Rzeszowie?

[Drozdzu]

Na trasie finałowej w najlepszym przejeździe ok 53%, a podczas kwalifikacji w najlepszym przejeździe ok 45% maksymalnego wypełnienia PWM

[Treker (Damian Szymański)]

Ok, dzięki za informację, a podczas "domowych" testów?

Wybierasz się do Poznania lub Gdańska?