Arduino Line Follower Wallrides Classroom Whiteboard: 8 Steps (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

जमीन पर लाइन का अनुसरण करना बहुत उबाऊ है!

हमने लाइन फॉलोअर्स पर एक अलग कोण को देखने और उन्हें दूसरे स्तर पर लाने की कोशिश की है - स्कूल व्हाइटबोर्ड पर।

देखो इसमें क्या आया!

चरण 1: आपको क्या चाहिए?

एक रेसिंग रोबोट के लिए:

यांत्रिकी:

1 x 2WD मिनीक्यू रोबोट चेसिस; यह साधारण दो-पहिया रोबोट बनाने के लिए एक बहु-कार्यात्मक मंच है।

1:150 कमी अनुपात के साथ 2 x 6V माइक्रो गियर वाली मोटर; मिनीक्यू रोबोट प्लेटफॉर्म के साथ शामिल गियर वाली मोटरों का गियर अनुपात 1:50 है और ये बहुत तेज़ हैं। उदाहरण के लिए 1:150 या उच्च गियर अनुपात के साथ उन्हें मजबूत मोटर्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। गियर अनुपात जितना अधिक होगा, रोबोट व्हाइटबोर्ड पर उतना ही धीमा चलता है, लेकिन पहियों के फिसलने की संभावना उतनी ही कम होती है।

4 एक्स नियोडिमियम चुंबक; आपको 12 मिमी व्यास (गोल आकार वाले लोगों के लिए) या 12 मिमी पक्ष (चौकोर आकार वाले लोगों के लिए) के साथ छोटे 3 मिमी मोटाई वाले मैग्नेट की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, मैग्नेट में मशीन स्क्रू के लिए एक छेद होना चाहिए जिसमें काउंटरसंक हेड आमतौर पर एम 3 वन के लिए होता है। कभी-कभी निर्माता चुंबक युग्मन की ताकत निर्दिष्ट करते हैं। यह 2 किग्रा से 2.4 किग्रा के बीच होना चाहिए।

इलेक्ट्रॉनिक्स:

1 एक्स अरुडिनो यूएनओ; ऑन-बोर्ड कंप्यूटर। सबसे लोकप्रिय प्रोटोटाइप प्लेटफॉर्म।

1 एक्स ऑक्टोलिनर मॉड्यूल; आपके रेसिंग बॉट की आंखें और हेडलाइट्स। Octoliner एक कूल लाइन सेंसर है जिसमें I2C इंटरफ़ेस के माध्यम से नियंत्रित 8 अलग-अलग इन्फ्रारेड सेंसर होते हैं।

1 एक्स मोटर शील्ड; लगभग कोई भी मॉड्यूल आपको सूट करता है। मैंने L298p चिप पर आधारित इस एनालॉग का इस्तेमाल किया।

1 एक्स 2-सेल 7.4 वी लीपो बैटरी; यह एक बड़ा करंट दे सकता है जिसे मोटर्स को मैग्नेट के आकर्षण को दूर करने की आवश्यकता होती है। 2-सेल बैटरी में 7.4V से 8.4V की सीमा में वोल्टेज होता है। यह 6V मोटर्स और Arduino Board पर बिल्ट-इन वोल्टेज रेगुलेटर के लिए पर्याप्त है। किसी भी क्षमता का चयन किया जा सकता है। बैटरी जितनी बड़ी होगी, रोबोट उतनी ही लंबी ड्राइव करेगा लेकिन ध्यान दें कि बहुत अधिक क्षमता वाली बैटरी भारी हो सकती है। 800mAh से 1300mAh की रेंज में क्षमता इष्टतम है।

विविध:

4 एक्स पुरुष-महिला तार;

4 x M3 स्पेसर या 10 मिमी लंबाई के साथ पुरुष-महिला गतिरोध;

3 x M3 स्पेसर या पुरुष-महिला गतिरोध 25 मिमी या अधिक लंबाई के साथ;

4 x M3x8 काउंटरसंक फ्लैट हेड स्क्रू;

1 एक्स एम 3 नायलॉन स्क्रू;

1 एक्स एम 3 नायलॉन हेक्स अखरोट;

कोई भी M3 स्क्रू और हेक्स नट।

एक कक्षा के लिए:

दीवार पर लटका चुंबकीय व्हाइटबोर्ड;

मोटा काला चुंबकीय बोर्ड मार्कर;

विशेष LiPo बैटरी चार्जर या कई चार्जर यदि आप कई रोबोट बनाना चाहते हैं और उन्हें अलग से चार्ज करना चाहते हैं।

चरण 2: कैसे इकट्ठा करें? चेसिस को इकट्ठा करो।

सबसे पहले, आपको 1:150 गियर अनुपात के साथ अधिक शक्तिशाली वाले किट से मिनीक्यू चेसिस प्लेटफॉर्म प्री-रिप्लेसिंग मोटर्स को इकट्ठा करने की आवश्यकता है। तारों को मोटर्स के संपर्कों में मिलाप करना न भूलें!

चरण 3: कैसे इकट्ठा करें? मैग्नेट स्थापित करें।

मिनीक्यू प्लेटफॉर्म पर मैग्नेट स्थापित करें। M3x10 स्टैंडऑफ़, M3x8 या M3x6 फ्लैट काउंटरसंक स्क्रू और M3 नट्स का उपयोग करें। आवश्यक स्थापना छेद चित्र में दिखाए गए हैं।

वह महत्वपूर्ण है!

गतिरोध की लंबाई ठीक 10 मिमी होनी चाहिए। मैग्नेट स्थापित करने के बाद, व्हाइटबोर्ड पर प्लेटफ़ॉर्म का परीक्षण करें। सभी चार चुम्बक चुंबकीय बोर्ड से सटे होने चाहिए और मिनीक्यू प्लेटफॉर्म के पहियों पर रबर के टायरों को पहले से लोड किया जाना चाहिए और बोर्ड की सतह के साथ कुछ घर्षण प्रदान करना चाहिए।

रोबोट को बोर्ड भर में मैन्युअल रूप से ले जाएं। सवारी के दौरान, चुम्बक बोर्ड से नहीं उतरना चाहिए। अगर कोई चुम्बक उतरता है तो इसका मतलब है कि पहियों पर लगे रबर के टायर ज्यादा से ज्यादा लोड होते हैं। इस मामले में, M3 वाशर की एक जोड़ी जोड़कर सभी गतिरोधों की 10 मिमी दूरी को 1 या 2 मिमी बढ़ाएं और पुनः प्रयास करें।

चरण 4: कैसे इकट्ठा करें? इलेक्ट्रॉनिक्स जोड़ें।

M3x25 स्टैंडऑफ़, M3 स्क्रू और M3 नट्स का उपयोग करके Arduino UNO बोर्ड को प्लेटफ़ॉर्म पर माउंट करें। छोटे गतिरोध का उपयोग न करें, तारों और बैटरी के लिए Arduino बोर्ड के नीचे कुछ जगह छोड़ दें।

Arduino UNO बोर्ड पर मोटर शील्ड स्थापित करें।

ऑक्टोलिनर मॉड्यूल स्थापित करें। नायलॉन एम3 स्क्रू और नट का उपयोग करके इसे प्लेटफॉर्म के खिलाफ दबाएं।

वह महत्वपूर्ण है!

ऑक्टोलिनर को माउंट करने के लिए धातु के फास्टनरों का उपयोग न करें। ब्रेकआउट बोर्ड पर कुछ बढ़ते छेदों को मिलाप किया जाता है और IO पिन के रूप में उपयोग किया जाता है। शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए, प्लास्टिक फास्टनर का उपयोग करें, उदाहरण के लिए, नायलॉन।

चरण 5: कैसे इकट्ठा करें? तारों।

चित्र में दिखाए अनुसार सभी इलेक्ट्रॉनिक घटकों को लिंक करें। Octoliner मॉड्यूल 4 तारों (GND, 5V, SDA, SCL) के माध्यम से Arduino UNO से जुड़ा है। मोटर्स को मोटर शील्ड से कनेक्ट करें। लीपो बैटरी मोटर शील्ड पर बाहरी बिजली आपूर्ति के संपर्क पैड के साथ-साथ Arduino बोर्ड पर वीआईएन पिन से जुड़ी हुई है। वीआईएन पिन का उपयोग करने के बजाय, आप बोर्ड पर 5.5 मिमी x 2.1 मिमी पावर प्लग का उपयोग कर सकते हैं।

वह महत्वपूर्ण है!

मोटर शील्ड का उपयोग करते समय किसी तार की आवश्यकता नहीं होती है। दो मोटर चैनल 4 पिन द्वारा नियंत्रित होते हैं। 2 पीडब्लूएम पिन रोटेशन की गति के लिए जिम्मेदार होते हैं जबकि 2 डीआईआर पिन रोटेशन की दिशा के लिए जिम्मेदार होते हैं। आमतौर पर, वे पहले से ही विशिष्ट Arduino Board पिन से जुड़े होते हैं और ढाल के निर्माता के आधार पर उनकी अनुक्रमणिका संख्या भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, मेरे मोटर शील्ड के लिए, नंबर D4 D5 (पहले चैनल के लिए DIR और PWM) और D7 D6 (दूसरे चैनल के लिए DIR और PWM) हैं। मूल Arduino Motor शील्ड के लिए, पिन नंबर D12 D3 (पहले चैनल के लिए DIR और PWM) और D13 D11 (दूसरे चैनल के लिए DIR और PWM) के अनुरूप हैं।

वह महत्वपूर्ण है!

हॉबी लीपो बैटरी में रिवर्स पोलरिटी प्रोटेक्शन बोर्ड नहीं होता है! सकारात्मक और नकारात्मक संपर्कों के आकस्मिक शॉर्टिंग के परिणामस्वरूप स्थायी बैटरी विफलता या आग लग जाएगी।

चरण 6: प्रोग्राम कैसे करें? एक्सओडी

ऐसे रेसिंग रोबोट के लिए प्रोग्राम बनाना उसे असेंबल करने से भी आसान है।

मेरी सभी परियोजनाओं में मैं XOD दृश्य प्रोग्रामिंग वातावरण का उपयोग करता हूं जो मुझे कोड लिखे बिना ग्राफिक रूप से Arduino प्रोग्राम बनाने की अनुमति देता है। यह वातावरण फास्ट डिवाइस प्रोटोटाइप या प्रोग्रामिंग एल्गोरिदम सीखने के लिए आदर्श है। अधिक पढ़ने के लिए XOD प्रलेखन वेब पेज का अनुसरण करें।

इस रोबोट को प्रोग्राम करने के लिए, आपको अपने XOD कार्यक्षेत्र में केवल एक लाइब्रेरी एम्परका/ऑक्टोलिनर जोड़ना होगा। आठ-चैनल लाइन सेंसर के साथ काम करने के लिए यह आवश्यक है।

चरण 7: प्रोग्राम कैसे करें? पैच।

कार्यक्रम एक पीआईडी-नियंत्रक संचालन के सिद्धांत पर आधारित है। यदि आप जानना चाहते हैं कि पीआईडी-नियंत्रक क्या है और यह कैसे काम करता है तो आप इस विषय पर एक अन्य लेख पढ़ सकते हैं।

रोबोट प्रोग्राम के साथ पैच पर एक नज़र डालें। आइए देखें कि इस पर कौन से नोड मौजूद हैं और यह सब कैसे काम करता है।

ऑक्टोलिनर-लाइन

यह एम्परका/ऑक्टोलिनर एक्सओडी लाइब्रेरी से एक त्वरित-प्रारंभ नोड है जो लाइन को ट्रैक करने वाले ऑक्टोलिनर मॉड्यूल का प्रतिनिधित्व करता है। यह "लाइन ट्रैकिंग वैल्यू" को आउटपुट करता है जो -1 से 1 की सीमा में होता है। 0 मान से पता चलता है कि लाइन ऑक्टोलिनर बोर्ड (सीएच 3 और सीएच 4 के बीच) पर इन्फ्रारेड सेंसर के सापेक्ष केंद्र की स्थिति में है। -1 मान चरम बाएँ स्थिति (CH0) से मेल खाता है जबकि 1 चरम दाएँ (CH1) से मेल खाता है। बूट नोड पर ऑप्टोकॉप्लर सेंसर को इनिशियलाइज़ करता है और उनके डिफ़ॉल्ट ब्राइटनेस और सेंसिटिविटी पैरामीटर सेट करता है। इस नोड के लिए इनपुट डिवाइस का I2C पता है (ऑक्टोलिनर बोर्ड के लिए ADDR यह 0x1A है) और लाइन ट्रैकिंग वैल्यू अपडेट रेट (UPD), मैंने इसे निरंतर सेट किया है।

लाइन ट्रैकिंग मान सीधे पिड-नियंत्रक नोड को खिलाए जाते हैं।

पीआईडी-नियंत्रक

यह नोड XOD में PID-नियंत्रक के कार्य को कार्यान्वित करता है। इसके लिए लक्ष्य (TARG) मान 0 है। यह वह अवस्था है जब रेखा रोबोट के ठीक केंद्र में होती है। यदि लाइन ट्रैकिंग मान 0 है, तो PID-नियंत्रक RST पिन के माध्यम से रीसेट हो जाता है। यदि लाइन ट्रैकिंग मान 0 से भिन्न है, तो PID-नियंत्रक Kp, Ki, Kd गुणांकों का उपयोग करके इसे मोटर गति मानों में परिवर्तित करता है। गुणांक मानों को प्रयोगात्मक रूप से और क्रमशः 1, 0.2 और 0.5 के बराबर चुना गया था। पीआईडी-नियंत्रक की अद्यतन दर (यूपीडी) निरंतर पर सेट है।

पीआईडी-नियंत्रक के संसाधित मूल्य को 1 से घटाया जाता है और 1 में जोड़ा जाता है। यह मोटर्स को डीसिंक्रनाइज़ करने के लिए किया जाता है, ताकि लाइन खो जाने पर उन्हें विपरीत दिशाओं में घुमाया जा सके। इन नोड्स में 1 मान मोटर्स की अधिकतम गति का प्रतिनिधित्व करता है। आप निम्न मान दर्ज करके गति को कम कर सकते हैं।

एच-ब्रिज-डीसी-मोटर

इनमें से कुछ नोड्स बाएँ और दाएँ रोबोट मोटर्स को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार हैं। यहां PWM और DIR पिन मान सेट करें जिसके माध्यम से आपका मोटर शील्ड संचालित होता है।

पैच फ्लैश करें और अपने रेसिंग बॉट का प्रयास करें। यदि आप असेंबली निर्देशों का ठीक-ठीक पालन करते हैं, तो आपको पैच बदलने या PID-नियंत्रक को समायोजित करने की आवश्यकता नहीं है। निर्दिष्ट सेटिंग्स काफी इष्टतम हैं।

तैयार कार्यक्रम पुस्तकालय में पाया जा सकता है गब्बापीपल/व्हाइटबोर्ड-रेस

चरण 8: शोकेस और टिप्स।