roboforum.ru

Значит задача такая: узнать от датчиков, где находится центр робота относительно центра линии (шириной 20 мм). Пляшем от датчиков (чаще всего это отражательные оптроны). Есть два способа их использования: в цифровом и аналоговом режиме. Для цифрового режима характерно использование компараторов и подстроечных резисторов (для подстройки датчиков), сигнал выходит черное/белое. Соответственно таких датчиков должно быть много, расположенных с определенным шагом (шаг 10 мм дает разрешение 5 мм). 5 датчиков дадут рабочий диапазон +-20 мм от центра. Хорошо это или плохо? Робот должен ехать по линии, срезать неспортивно (хотя ненадолго покидать линию можно), а значит много датчиков не надо, но при этом шаг отклонения будет большим, что сведет на нет все преимущества ПД регулятора. Гораздо интереснее аналоговые датчики, их и рассмотрим. Там уже не нужны компараторы и подстроечники, но нужен АЦП с несколькими входами. И АЦП должен работать достаточно быстро, поэтому не увлекайтесь с числом датчиков. В аналоговом режиме число датчиков может быть от одного и выше. Если датчик один, то он настраивается на границу линии. Половина пятна темная, половина светлая, код ацп примерно равен половине диапазона. Смещаемся - код ползет. Тут разрешение гораздо выше, нужно только успевать измерять АЦП и не терять линию. А потерять ее легко: сначала перескакиваем на другой край линии, а затем сходим с ума. Поэтому гораздо круче два аналоговых датчика, смотрящие на края линии. Результатом отклонения будет разность показаний - если ноль - мы четко по центру линии. Тут перескоков можно не бояться. Этого количества датчиков уже достаточно для нормального гонщика. Но можно поставить и больше, и подальше от пола. Тогда с каждого датчика придет свой аналоговый сигнал, совокупность которых можно интерпретировать как кадр положения линии. Эту информацию можно математически обработать (гуглим по словам "средневзвешенное, центр масс" или что-то такое), короче получить "субпиксельное разрешение", не забыв при этом отрезать шумы. Ну вот, информация от датчиков получена, осталось перевести ее в отклонение. Это легко, если знать где физически находятся датчики. Вот как-то так...

Если склероз меня не подводит, то один замер делается около 100 мкс. 10 раз да на 5 датчиков - получается 5 мс. Вроде по времени нормально. Если скорость составляет 20 см/с, то проедет за это время 1 мм. Но это если между каналами не вводить никакой задержки, а часто бывает что она нужна. Видео посмотрел - вроде нормально ездит.

Реализовал примитивный П-регулятор. Для уменьшения влияния помех каждый датчик опрашивается 16 раз и потом показания усредняются. Написал все это еще дней 10 назад, но все руки не доходили отписаться. Также разобрался с дальномером, его думаю использовать для объезда препятствий типа кирпича на трассе. Выкладываю фотки робота и код (П-регулятор, опрос датчиков, шим, работа с дальномером HC-SR04). Код для дальномера выдает результат в ММ. Измерения показали что сам дальномер по показаниям плавает см на 1-2. Сейчас думаю потестить робота на трассе, которую выкладывал Ruslan (до этого ее заменяла изолента на столе).

Фотки делал на телефон, поэтому качество не очень..

Тут счетчики скачиваний тупо не работают. Давно уже.

У меня это была линия поперек трассы старт/финиш. Все датчики показывают "черное" - это она. Она должна быть достаточной ширины (2 см мне хватало).

С П-регулятором все так и есть. Есть график Т(П) время от коэффициента П. Начинаем с такого П, при котором робот не теряет трассу и способен пройти ее полностью. Затем увеличиваем П до тех пор, пока время, поначалу уменьшающееся, не начнет увеличиваться. Так находится оптимум П. А вот дальше - теоретический затык. Я предполагал так: есть функция двух переменных П и Д. То что мы сделали до этого - делали при Д = 0. Пусть П - это ось х, Д - ось у, а Т - ось z. Я предполагал, что в окресностях точки П;0 найдется точка, в которой время будет еще меньше, переходим в эту новую точку и снова проверяем окресности, и так до тех пор, пока не придем в минимум. Я просчитался. Такой точки в окресности локального минимума не было - во всех точках время было больше . На этом я и застрял. Сможете пройти дальше - будет здорово.

Переведенный алгоритм имеет еще одно название - "метод научного тыка". Вот только науки в нем маловато. Интегральная составляющая в лайнтрейсере не нужна, объясняю почему. Интегральная составляющая - медленно меняющийся параметр, она накапливает ошибку с учетом знака. Хороший робот трассу проезжает очень быстро. А ведь чтоб вернуться на трассу - надо сперва избавиться от того, что накопил. Так что "И" только увеличит болтанку. "И" составляющая нужна в системах с потерями, а у нас система без потерь. А вот что касается расстояния между колесами... Я бы сказал, что важно не расстояние между передними и задними колесами, а расстояние между ведущими колесами и линейкой датчиков. Малое расстояние + большая скорость - робот не успевает реагировать на поворот. Большое расстояние позволяет лучше держать трассу (на маленькой скорости робот "носом" едет по трассе, а зад на поворотах заносит, на средней скорости центр робота держит трассу, а перед и зад на поворотах заносит, на большой скорости зад робота держится на трассе, а перед сильно виляет). Поэтому большому роботу легче жить на трассе. Поэтому чем меньше робот при равных скоростях - тем круче его создатель .

ЗЫ. Робот проезжает трассу с ошибками - проблема в настройке регулятора. Еще одна возможная причина - когда колеса не имеют реверса. Тогда для каждой скорости есть минимальный радиус поворота, который может быть больше радиуса трассы. Я сам с таким сталкивался. Так что у хорошего лайнтрейсера должно быть два Н-моста.