Bilime başlayın. Uluslararası robot yarışmaları - Kurallar - Robot örnekleri - LEGO EV3 Ev3'ün siyah çizgi boyunca hareketine dayalı yörünge robotu

Hadi düşünelim en basit algoritma EV3'teki bir renk sensöründeki siyah çizgi boyunca hareket.

Bu algoritma en yavaş ama en kararlı olanıdır.

Robot kesinlikle siyah çizgi boyunca değil, sınırı boyunca hareket edecek, sola ve sağa dönecek ve yavaş yavaş ilerleyecektir.

Algoritma çok basit: Sensör siyah görürse robot bir yöne, beyazsa diğer yöne döner.

Lego Mindstorms EV3 ortamında uygulama

Her iki hareket bloğunda da “etkinleştir” modunu seçin. Anahtarı renk sensörü - ölçüm - renk olarak ayarladık. Alt kısımda "renk yok" seçeneğini beyaz olarak değiştirmeyi unutmayın. Ayrıca tüm bağlantı noktalarını doğru şekilde belirtmeniz gerekir.

Bir döngü eklemeyi unutmayın, robot onsuz hiçbir yere gitmez.

Buna bir bak. Başarı için en iyi sonuç direksiyon ve güç değerlerini değiştirmeyi deneyin.

İki sensörle hareket:

Bir robotu tek bir sensör kullanarak siyah bir çizgi boyunca hareket ettirmeye yönelik algoritmayı zaten biliyorsunuz. Bugün iki renkli sensör kullanarak bir çizgi boyunca hareket etmeye bakacağız.
Sensörler, aralarında siyah çizgi geçecek şekilde kurulmalıdır.


Algoritma aşağıdaki gibi olacaktır:
Her iki sensör de beyaz görüyorsa ilerliyoruz;
Sensörlerden biri beyaz, diğeri siyah görüyorsa siyaha doğru çevirin;
Her iki sensör de siyah görüyorsa bir kavşaktayız (örneğin duracağız).

Algoritmayı uygulamak için her iki sensörün okumalarını izlememiz ve ancak bundan sonra robotu hareket edecek şekilde ayarlamamız gerekecek. Bunu yapmak için başka bir anahtarın içine yerleştirilmiş anahtarları kullanacağız. Böylece, önce ilk sensörü yoklayacağız ve ardından, birincinin okumalarına bakılmaksızın ikinci sensörü yoklayacağız ve ardından eylemi ayarlayacağız.
Sol sensörü 1 numaralı porta, sağdaki sensörü ise 4 numaralı porta bağlayalım.

Yorumlu program:

Sensör okumalarına göre gerektiği kadar çalışabilmeleri için motorları "Açık" modda çalıştırdığımızı unutmayın. Ayrıca, insanlar genellikle bir döngüye olan ihtiyacı unuturlar - onsuz program hemen sona erer.

http://studrobots.ru/

NXT modeli için aynı program:

Hareket programını inceleyin. Robotu programlayın. Model testinin videosunu gönder

Eserin metni görseller ve formüller olmadan yayınlanmaktadır.
Tam versiyonÇalışmaya "Çalışma Dosyaları" sekmesinden ulaşılabilir. PDF formatı

Lego Mindstorms EV3

Hazırlık aşaması

Program oluşturma ve kalibrasyon

Çözüm

Edebiyat

1. Giriş.

Robotik de bunlardan biri en önemli alanlar mekaniğin ve yeni teknolojilerin sorunlarının yapay zeka sorunlarıyla temas ettiği bilimsel ve teknolojik ilerleme.

Arka son yıllar Robotik alanındaki gelişmeler ve otomatik sistemler kişisel olarak değişti ve iş alanı hayatımız. Robotlar ulaşımda, Dünya ve uzay araştırmalarında, cerrahide, askeri sanayide, laboratuvar araştırmalarında, güvenlikte, seri üretim endüstriyel mallar ve tüketim malları. Sensörlerden alınan verilere dayanarak karar veren birçok cihaz da robot olarak kabul edilebilir - örneğin asansörler gibi, bunlar olmadan hayatımızın zaten düşünülemez olduğu.

Mindstorms EV3 yapıcısı bizi girmeye davet ediyor büyüleyici dünya robotlar, kendinizi bilgi teknolojisinin karmaşık ortamına kaptırın.

Hedef: Robotu düz bir çizgide hareket edecek şekilde programlamayı öğrenin.

Mindstorms EV3 tasarımcısı ve programlama ortamı hakkında bilgi edinin.

Robotun 30 cm, 1 m 30 cm ve 2 m 17 cm'de düz bir çizgide hareket etmesi için programlar yazınız.

Mindstorms EV3 yapıcısı.

Tasarım parçaları - 601 adet, servomotor - 3 adet, renk sensörü, dokunmatik hareket sensörü, kızılötesi sensör ve bir dokunma sensörü. EV3 mikroişlemci ünitesi, LEGO Mindstorms yapıcısının beynidir.

EV3 mikro bilgisayarına bağlı olan ve robotun hareket etmesini sağlayan robotun hareketinden büyük bir servo motor sorumludur: ileri ve geri gidin, dönün ve belirli bir yol boyunca ilerleyin. Bu servo motor, robotun hareketini ve hızını çok hassas bir şekilde kontrol etmenizi sağlayan yerleşik bir dönüş sensörüne sahiptir.

Robotu kullanarak bir eylem gerçekleştirmeye zorlayabilirsiniz. bilgisayar programı EV3. Program çeşitli kontrol bloklarından oluşur. Hareket bloğuyla çalışacağız.

Hareket bloğu robotun motorlarını kontrol eder, açar, kapatır ve kendisine verilen görevlere uygun çalışmasını sağlar. Hareketi belirli sayıda devire veya dereceye programlayabilirsiniz.

Hazırlık aşaması.

Teknik bir alanın oluşturulması.

Robotun çalışma alanına elektrik bandı ve cetvel kullanarak 30 cm uzunluğunda yeşil çizgi, 1 m 15 cm kırmızı ve 2 m 17 cm siyah çizgi olmak üzere üç çizgi oluşturacak şekilde işaretler uygulayalım.

Gerekli hesaplamalar:

Robot tekerleğinin çapı 5 cm 7 mm = 5,7 cm'dir.

Robot tekerleğinin bir devri, 5,7 cm çapında bir dairenin uzunluğuna eşittir, formülü kullanarak çevreyi buluyoruz

Burada r tekerleğin yarıçapıdır, d çapıdır, π = 3,14

ben = 5,7 * 3,14 = 17,898 = 17,9.

Onlar. Tekerleğin bir turunda robot 17,9 cm yol kat eder.

Sürüş için gereken devir sayısını hesaplayalım:

N = 30: 17,9 = 1,68.

1 m 30 cm = 130 cm

N = 130: 17,9 = 7,26.

2 m 17 cm = 217 cm.

N = 217: 17,9 = 12,12.

Programın oluşturulması ve kalibrasyonu.

Programı aşağıdaki algoritmayı kullanarak oluşturacağız:

Algoritma:

Mindstorms EV3 programında bir hareket bloğu seçin.

Her iki motoru da belirtilen yönde açın.

Motorlardan birinin dönüş sensörü okumasının belirtilen değere değişmesini bekleyin.

Motorları kapatın.

Bitmiş programı robot kontrol ünitesine yüklüyoruz. Robotu sahaya yerleştirip start butonuna basıyoruz. EV3 tarla boyunca ilerler ve belirli bir hattın sonunda durur. Ancak hareket dış faktörlerden etkilendiğinden doğru bir bitiş elde etmek için kalibrasyon yapmanız gerekir.

Saha öğrenci masalarına kurulu olduğundan yüzeyde hafif bir sapma mümkündür.

Sahanın yüzeyi pürüzsüz olduğundan robotun tekerleklerinin sahaya zayıf tutunması mümkündür.

Devir sayısını hesaplarken sayıları yuvarlamamız gerekiyordu ve bu nedenle devir sayısını yüzde bir oranında değiştirerek istenilen sonuca ulaştık.

5. Sonuç.

Bir robotu düz bir çizgide hareket edecek şekilde programlama yeteneği, daha karmaşık programlar oluşturmak için faydalı olacaktır. Kural olarak, teknik özellikler Robotik yarışmalarında hareketin tüm boyutları belirtilmektedir. Programın mantıksal koşullar, döngüler ve diğer karmaşık kontrol bloklarıyla aşırı yüklenmemesi için bunlar gereklidir.

Lego Mindstorms EV3 robotunu tanımanın bir sonraki aşamasında, belirli bir açıda dönüşleri, daire içindeki hareketi ve spiralleri nasıl programlayacağınızı öğrenmeniz gerekecek.

Tasarımcıyla çalışmak çok ilginç. Yetenekleri hakkında daha fazla bilgi edinerek her türlü teknik sorunu çözebilirsiniz. Ve gelecekte belki de kendinizinkini yaratın ilginç modeller Lego Mindstorms EV3 robotu.

Edebiyat.

Koposov D. G. “5-6. Sınıflar için robotiğe ilk adım.” - M.: Binom. Bilgi Laboratuvarı, 2012 - 286 s.

Filippov S. A. “Çocuklar ve ebeveynler için robotik” - “Bilim” 2010

İnternet kaynakları

http://lego. rkc-74.ru/

http://www.9151394.ru/projects/lego/lego6/beliovskaya/

http://www. Lego com/eğitim/

Mobil bir LEGO robotunu kontrol etmek için algoritmalar. İki ışık sensörlü hat hareketi

Ek eğitim öğretmeni

Kazakova Lyubov Aleksandrovna

Hat boyunca hareket

• İki ışık sensörü
• Oransal kontrolör(P-regülatörü)

Orantılı denetleyici olmadan siyah çizgide hareket etme algoritması

• Her iki motor da aynı güçle dönüyor
• Sağ ışık sensörü siyah çizgiye çarparsa sol motorun (örneğin B) gücü azalır veya durur
• Sol ışık sensörü siyah çizgiye çarparsa, diğer motorların (örneğin C) gücü azalır (hatta geri döner), azalır veya durur
• Her iki sensör de beyaz veya siyahsa, o zaman doğrusal hareket

Hareket, motorlardan birinin gücünün değiştirilmesiyle organize edilir.

P denetleyicisi olmadan siyah çizgide sürüş için program örneği

Hareket, dönüş açısı değiştirilerek düzenlenir

• Orantılı kontrolör (P-kontrolör), davranışının istenenden ne kadar farklı olduğuna bağlı olarak robotun davranışını ayarlamanıza olanak tanır.
• Robot hedeften ne kadar saparsa, geri dönmek için o kadar fazla çaba harcaması gerekir.

• P-kontrolörü robotu belirli bir durumda tutmak için kullanılır:

• Manipülatörün konumunu tutma Bir çizgi boyunca hareket etme (ışık sensörü) Bir duvar boyunca hareket etme (mesafe sensörü)
• Manipülatörün pozisyonunu tutmak
• Çizgi hareketi (ışık sensörü)
• Duvar boyunca hareket (mesafe sensörü)

Tek sensörle hat hareketi

• Amaç “beyaz-siyah” sınırı boyunca ilerlemek
• Bir kişi beyaz ile siyah arasındaki sınırı ayırt edebilir. Bir robot bunu yapamaz.
• Robotun hedefi gri renktedir

Kavşaklardan geçerken

İki ışık sensörü kullanıldığında hareketi daha karmaşık rotalar boyunca organize etmek mümkündür

Kavşakların olduğu bir otoyolda sürüş için algoritma

• Her iki sensör de beyaz renktedir - robot düz bir şekilde ilerlemektedir (her iki motor da aynı güçle dönmektedir)
• Sağ ışık sensörü siyah çizgiye ve sol ışık sensörü beyaz çizgiye çarparsa sağa dönüş meydana gelir
• Sol ışık sensörü siyah çizgiye ve sağ ışık sensörü beyaz çizgiye çarparsa sola döner
• Her iki sensör de siyahsa doğrusal hareket meydana gelir. Kavşakları sayabilir veya herhangi bir işlem gerçekleştirebilirsiniz

P-regülatörün çalışma prensibi

Sensör konumu

O=O1-O2

Orantılı denetleyiciyle siyah çizgi boyunca hareket etme algoritması

HC = K*(C-T)

• Ts - hedef değerler (ışık sensöründen beyaz ve siyah okumalar alın, ortalamayı hesaplayın)
• T - akım değeri - sensörden elde edilir
• K - duyarlılık katsayısı. Ne kadar çok olursa hassasiyet de o kadar yüksek olur

Sunumu resim, tasarım ve slaytlarla görüntülemek için, dosyasını indirin ve PowerPoint'te açın bilgisayarınızda.
Sunum slaytlarının metin içeriği:“Tek renk sensörüyle siyah çizgi boyunca hareket etme algoritması” Yezidov Akhmed Elievich'ten önce “Robotik” Kulübü ÖğretmeniMBU DO “Shelkovskaya TsTT”de Siyah çizgi boyunca hareket etme algoritmasını incelemek için, tek renk sensörlü bir Lego Mindstorms EV3 robotu Renk sensörü Renk sensörü 7 rengi ayırt eder ve rengin yokluğunu algılayabilir. NXT'de olduğu gibi bir ışık sensörü olarak çalışabilir Robot yarışmaları alanı "Line S" "S" harfi şeklinde bir pist içeren önerilen eğitim alanı, oluşturulan robotların hız açısından başka bir ilginç testini yapmanıza olanak tanıyacak ve tepki. EV3'teki bir renk sensörü üzerinde siyah çizgi boyunca hareket etmek için en basit algoritmayı ele alalım.Bu algoritma en yavaş ama en kararlı olanıdır.Robot kesinlikle siyah çizgi boyunca değil, sınırı boyunca sola ve sağa dönerek hareket edecek ve Algoritma çok basit: Sensör siyah görürse robot bir yöne, beyazsa diğer yöne döner. Yansıyan ışık parlaklık modunda iki sensörle bir çizgiyi takip etmek Bazen renk sensörü siyah ve siyahı ayırt edecek kadar etkili olmayabilir. beyaz renkler. Bu sorunun çözümü sensörü renk algılama modunda değil, yansıyan ışık parlaklık modunda kullanmaktır. Bu modda, karanlık ve aydınlık bir yüzeydeki sensör değerlerini bilerek neyin beyaz, neyin siyah olacağını bağımsız olarak söyleyebiliriz. Şimdi beyaz ve siyah yüzeylerdeki parlaklık değerlerini belirleyelim. Bunu yapmak için EV3 blok menüsünde “Modül Uygulamaları” sekmesini buluyoruz.Artık port görüntüleme penceresindesiniz ve o an tüm sensörlerin okumalarını görebilirsiniz. sensörlerimiz kırmızı renkte yanmalıdır; bu, yansıyan ışık parlaklığı algılama modunda çalıştıkları anlamına gelir. Mavi renkte yanıyorlarsa, istenilen porttaki port görüntüleme penceresinde ortadaki düğmeye basın ve COL-REFLECT modunu seçin.Şimdi robotu her iki sensör de beyaz yüzeyin üzerine gelecek şekilde yerleştirelim. 1 ve 4 numaralı portlardaki sayılara bakıyoruz. Bizim durumumuzda değerler sırasıyla 66 ve 71'dir. Bunlar sensörlerin beyaz değerleri olacaktır. Şimdi robotu, sensörler siyah yüzeyin üzerinde olacak şekilde konumlandıralım. Tekrar 1 ve 4 numaralı portların değerlerine bakalım.Elimizde sırasıyla 5 ve 6 var. Bunlar siyahın anlamlarıdır. Daha sonra önceki programı değiştireceğiz. Yani switchlerin ayarlarını değiştireceğiz. Şimdilik Renk Sensörü -> Ölçüm -> Renk yüklü. Renk Sensörü -> Karşılaştırma -> Yansıyan Işık Parlaklığı ayarını yapmamız gerekiyor.Şimdi “karşılaştırma tipi” ve “eşik değeri”ni ayarlamamız gerekiyor. Eşik değeri, bazı “gri” değerlerin değeridir, daha düşük değerleri siyah olarak değerlendireceğiz ve daha fazlasını beyaz olarak değerlendireceğiz. İlk yaklaşım için her sensörün beyaz ve siyah değerleri arasındaki ortalama değeri kullanmak uygundur. Böylece birinci sensörün (port 1) eşik değeri (66+5)/2=35,5 olacaktır. 35'e kadar yuvarlayalım. İkinci sensörün (port no. 4) eşik değeri: (71+6)/2 = 38,5. Şimdi her switchte bu değerleri buna göre ayarlıyoruz, “karşılaştırma tipi” işaretini koyduğumuzda hareketleri olan bloklar değişmeden yerlerinde kalıyor.<», то все, что сверху (под галочкой) будет считаться черным, а снизу (под крестиком) – белым, как и было в предыдущей программе.Старайтесь ставить датчики так, чтобы разница между белым и черным была как можно больше. Если разница меньше 30 - ставьте датчики ниже. Это было краткое руководство по программированию робота Lego ev3, для движения по черной линии, с одним и двумя датчиками цвета

Robotun siyah çizgi boyunca düzgün bir şekilde hareket etmesini sağlamak için, onu hareket hızını kendisinin hesaplamaya zorlamanız gerekir.

Kişi siyah bir çizgiyi ve onun net sınırını görür. Işık sensörü biraz farklı çalışır.

Hareket hızını hesaplamak için kullanacağımız şey, ışık sensörünün bu özelliğidir - beyaz ile siyah arasında net bir ayrım yapamama -.

Öncelikle “İdeal yörünge noktası” kavramını tanıtalım.

Işık sensörü okumaları 20 ila 80 arasında değişir; çoğunlukla beyaz üzerinde okumalar yaklaşık 65, siyah üzerinde ise yaklaşık 40'tır.

İdeal nokta, beyaz ve siyah renklerin yaklaşık olarak ortasında bulunan ve robotun siyah çizgi boyunca hareket edeceği konvansiyonel bir noktadır.

Burada noktanın konumu esastır; beyaz ile siyah arasındadır. Matematiksel sebeplerden dolayı tam olarak beyaz veya siyah olarak ayarlamak mümkün olmayacak; bunun nedeni daha sonra anlaşılacaktır.

Ampirik olarak ideal noktanın aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabileceğini hesapladık:

Robot kesinlikle ideal nokta boyunca hareket etmelidir. Herhangi bir yönde sapma varsa robotun o noktaya geri dönmesi gerekir.

Hadi oluşturalım problemin matematiksel açıklaması.

İlk veri.

İdeal nokta.

Mevcut ışık sensörü okumaları.

Sonuç.

Motor dönüş gücü V.

Motor dönüş gücü C.

Çözüm.

İki durumu ele alalım. Birincisi: Robot siyah çizgiden beyaz çizgiye doğru saptı.

Bu durumda robotun B motorunun dönüş gücünü artırması ve C motorunun gücünü azaltması gerekir.

Robotun siyah çizgiye girmesi durumunda ise bunun tersi geçerlidir.

Robot ideal noktadan ne kadar saparsa, oraya o kadar hızlı dönmesi gerekir.

Ancak böyle bir düzenleyici oluşturmak oldukça zor bir iştir ve her zaman bütünüyle gerekli değildir.

Bu nedenle kendimizi yalnızca siyah çizgiden sapmalara yeterince yanıt veren P-regülatörüyle sınırlamaya karar verdik.

Matematiksel dilde şöyle yazılacaktır:

burada Hb ve Hc sırasıyla B ve C motorlarının son güçleridir,

Taban – robotun hızını belirleyen motorların belirli bir temel gücü. Robotun tasarımına ve dönüşlerin keskinliğine bağlı olarak deneysel olarak seçilir.

Itek – ışık sensörünün mevcut okumaları.

Iid – hesaplanan ideal nokta.

k – orantılılık katsayısı, deneysel olarak seçilmiştir.

Üçüncü bölümde bunun NXT-G ortamında nasıl programlanacağına bakacağız.