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?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[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?