Движение робота EV 3 по черной линии.

IIРЕГИОНАЛЬНЫЙ ЧЕМПИОНАТ JUNIORSKILLS ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ КОМПЕТЕНЦИЯ «Мобильная робототехника» Возрастная категория (10-13 лет)

ДВИЖЕНИЕ РОБОТА ПО ЧЕРНОЙ ЛИНИИ

Репьевка 2017

 Актуальность: в 2015 году школа приняла участие в пилотной программе по техническому творчеству и стала одной из экспериментальных площадок. С ноября 2015 года мы начали работу по робототехническому направлению. Нас в большей мере заинтересовала соревновательная робототехника. Изучив данное направление, мы выяснили что для участия в большей части соревнований, робот должен уметь двигаться по черной линии.

Цель работы:

Создать робота, который движется по черной линии произвольной формы с максимальной скоростью.    

Задачи:

1). Проектирование концептуальной модели робота с учетом всех факторов, влияющих на его скорость и управляемость.

2). Конструирование рабочей модели робота.

3). Программирование алгоритма движения робота по черной линии.

Основная часть

Теоретический раздел

Изучив теоретический раздел нашего проекта, мы выяснили, что:

Датчик освещённости позволяет роботу ориентироваться на поверхности стола, например, ехать вдоль границы между белой и чёрной областями (по краю чёрной линии). Фотодиод подсвечивает поверхность, фотоприёмник «ловит» отражённые лучи и измеряет их интенсивность.

Движение по линии можно сделать с помощью одного или нескольких датчиков. С помощью одного датчика робот ориентируется по черной линии, но часто ее теряет на поворотах, либо кривой линии. Два датчика освещённости позволяют роботу лучше ориентироваться и ехать вдоль тонкой линии. Они вынесены немного вперед и разведены в стороны. Мы решили протестировать разные варианты и подобрать лучший для решения наших задач.

Практический раздел

При построении робота мы основывались на опыте, полученном при проектировании робота на Районный робототехнический фестиваль, проводившийся в МБОУ «Репьевская школа» 27 декабря 2016 года.

При проектировании нового робота можно использовать колеса или гусеницы. Так как наша задача заключалась в достижении максимальной скорости робота, то нами были выбраны колеса. При этом передние колеса выполняли функцию ведущих, что положительно влияло на управляемость робота. Для движения робота по черной линии мы установили датчик интенсивности света. Датчик был установлен вертикально вниз на высоте 0,5-1см, что обеспечило максимальную точность работы. При этом датчик был вынесен перед основной конструкцией робота, для более быстрого реагирования робота на поворотах.

Мы не стали сильно экспериментировать с конструкцией и собрали стандартную модель. Но мы провели эксперименты с колесами разного диаметра что бы выяснить с какими колесами робот будет развивать большую скорость. Как нам удалось выяснить что с большими колесами развивает большую скорость, это связано с тем что при одинаковой мощности двигателей диаметр колес оказываю большую разницу в скорости и мощности. Чем больше скорость, тем меньше мощность робота и наоборот.

Далее был установлен 1 датчик освещенности на переднюю часть конструкции и написан алгоритм (Приложение рис.1), но как показали испытания робот двигался по траектории, но часто терял линию на поворотах. Затем мы снизили скорость с 60 до 40, что бы датчик успевал срабатывать. Это помогло, но не сильно робот все равно терял линию на поворотах под прямым углом и по кривой линии. Робот сильно раскачивался что сказывалось на скорости.

Затем нами был установлен второй датчик освещенности и переписан алгоритм (Приложение рис 2). Испытания показали, что робот движется по черной линии более устойчиво и не теряет ее. Единственное робот очень сильно теряет скорость на поворотах, когда оба датчика оказываются на черном. Но тем не менее он выполняет главную задачу едет по черной линии. Так же нами было выявлено, что чем больше стоят колеса на роботе, тем медленнее он проходит повороты и сильнее раскачивается, но затем он компенсирует потерянную скорость на ровной линии.

Все попытки были проведены на самодельном поле максимально приближенной к полю, установленному параметрам кейс-задания.

Заключение

         В результате проделанной работы нами были сделаны следующие выводы:

1)    При одинаковой мощности двигателей можно увеличить скорость робота с помощью увеличения диаметра колес;

2)    Робот с 2 датчиками выполняет задачу намного точнее, чем с одним датчиком;

3)    В результате нами был собран и запрограммирован робот, способный выполнять движение по черной линии точно и на высокой скорости.

Наиболее удачную попытку мы сняли и выложили на канал youtube согласно условиям кейс-задания https://www.youtube.com/watch?v=RxRlDw5N9oA   

Приложение

Рис. 1.

Рис. 2.