Движение робота по черной линии. Выполнили: Черепанов Илья

Движение робота по черной линии.
Выполнили:
Черепанов Илья Евгеньевич, гр.570, 3 курс;
Левин Константин Владимирович гр.570, 3 курс;
Меркулов Борис Сергеевич гр.529-2, 4 курс;
Войченко Александр Андреевич гр.529-2, 4 курс;
Руководитель:
Инженер каф. КИБЭВС Пехов О.В.
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.
Ход работы:
1). При построении концептуальной модели мы основывались на опыте, полученном при
проектировании робота на «Робомарафон-2012», проводившийся в ТУСУРе 27 октября
2012 года. При проектировании нового робота могли быть использованы колеса или
гусеницы. Так как наша задача заключается в достижении максимальной скорости робота,
то нами были выбраны колеса. При этом передние колеса выполняют функцию ведущих,
что положительно влияет на управляемость робота. Для движения робота по черной
линии мы установим датчик интенсивности света. Датчик будет установлен вертикально
вниз на высоте 0,5-1см, что обеспечит максимальную точность работы. При этом датчик
будет вынесет перед основной конструкцией робота, для более быстрого реагирования
робота на поворотах.
2). Изначально был собран робот с использованием 2 двигателей, установленных на
передние колеса. Были замерены показатели скорости робота при максимальных
мощностях двигателя, которые оказались равными 32,5см/с. Далее на заднюю ось был
установлен третий двигатель и был еще раз замерен показатель скорости робота при
максимальных мощностях двигателей. Второй результат оказался идентичен первому. В
результате этого был сделан вывод, что двигатели имеют запас мощности, а скорость
ограничивает лишь максимальный крутящий момент двигателей. На основе данного
вывода было принято решение установить редукторы на все 3 двигателя для увеличения
крутящего момента. При проектировании модели робота были учтены все факторы,
влияющие на скорость робота. При этом робот был построен так, чтобы на повороте
потеря скорости была минимальной. Передаточное число на передних двигателях
оказалось равным 1,5, а на задней оси передаточное число равно 2. После этого вновь
были проведены измерения скорости робота. Как и ожидалось, скорость робота оказалась
значительно больше и составила 50см/с.
Далее был установлен датчик освещенности, которые потребуется для
непосредственного выполнения цели работы. В итоге была получена следующая модель
робота:
3). Блок-схемы алгоритмов движения робота по черной линии.
В этом разделе не будет сложных формул и замудренных графиков – данный пункт
посвящен именно тому для чего и предназначаются роботы, а именно нудной и
повторяющейся деятельности. Чтобы понять, как же выполняется эта самая
повторяющаяся работа, взглянем на формулы:
- вычисляет коэффициент пропорциональной составляющей;
Kp =
PB = 50 + (LA - L)KP
- позволяет рассчитать мощность первого мотора;
PC = 50 – (LA - L)KP - позволяет рассчитать мощность второго мотора;
Где, LA – предполагаемая освещенность на границе линии, которую можно определить по
следующей формуле:
LA =
.
Можно заметить, что Kp и LA, использующиеся в формуле для мощностей, зависят от
уровней освещенности: на белой – Lmax и черной - Lmin частях поля. А это значит, что
каждый раз когда робот попадает в другие условия освещенности, или у него изменяется
датчик или его расположение относительно поверхности поля, то и KP, и LA придется
рассчитывать заново, подставлять в программу и перекомпилировать ее. Поэтому вот это
очень и хочется возложить на плечи робота - пусть он делает вычисления вместо человека.
Можно предположить, что оно должно помогать определить самый светлый участок на
поле (Lmax), а потом и самый темный (Lmin). Как только эти данные известны, то можно
рассчитать и KP и LA, которые будут затем использованы в пропорциональном регуляторе
при движении робота вдоль линии.
Вывод:
В результате проделанной работы был собран и запрограммирован робот, способный
выполнять необходимую задачу на высокой скорости.