Sledovač čáry - mechanická stránka

[AlesH]

No, nějaký základní zjednodušený vzoreček jsem si už odvodil. Z něho mi vychází, že při poloměru zatáčky 5 cm (a šířce čáry 12 mm), může jet robot více než 3x rychleji, než u kolmé "odbočky". Takže teoreticky by v našem případě mohl robot přilítnout do výše uvedené zatáčky rychlostí přes 1 metr/s (a přitom by spolehlivě zaznamenal, kterým směrem mu čára "uhnula"). Aby tu zatáčku pak ale i rozumně "vytočil", tak by na jízdní ploše musel "sedět jako přibitý". Ta "přilnavost k podložce" bude pro sledovače čáry asi jeden z rozhodujících parametrů. Určitě by sa nám tu hodily znalosti a zkušenosti autorů vítězných sledovačů čáry z Robotického dne (můj byl až na 11. místě, protože prostě dost "klouzal").

Mnou výše uvedená max. rychlost u zatáčky ovšem vychází z řady zjednodušení, takže je to opravdu spíš jen orientační hodnota. Mám tu uvést svoje úvahy a předpoklady, ze kterých jsem pak dostal ten (dost pekelný) vzorec?

Pro zatáčku s poloměrem 10 cm mi max. rychlost vychází více než 4,5x vyšší, než u kolmé "odbočky". Možná max. rychlost také v mých úvahách roste s šířkou sledované čáry.

[MechEdu]

Ano, prosím zveřejněte své předpoklady a postup. Došel jste pravděpodobně ke správnému závěru.

[Bodie]

Tak jen v rychlosti takový pokus o výpočet, s předpokladem, že vzdálenost dvou čidel senzoru je větší než polovina tloušťky čáry, tedy více než 6 mm a samotné čidlo beru jako bod.

Vezmu-li tak vzdálenost senzoru 8 mm, poloměr zatáčky 50 mm a dobu cyklu 33 ms, dostanu rychlost 0,725 m/s.

Kvůli regulaci ale souhlasím s tím, že by měla být jednotlivá čidla velmi blízko sobě, u QRDček klidně nalepená na sobě (téměř). S věší vzdáleností je to při vyšších rychlostech prakticky neuregulovatelné na plynulou jízdu a robot kmitá. S tím také souvisí naše výpočty, které berou v potaz krajní hodnoty a meze a jeden konkrétní stav, otázkou však je, jak by vypadal stav následující - kmitnutí robota zpátky.
Ale je dobré nad danými otázkami zauvažovat a promítnout je na papír (nebo tabuli). I když ve výsledku si nejsem jistý, nakolik tyto prvotní výpočty budou případně významné při návrhu robota.

[Bodie]

Nad umístěním robota bych nezoufal, já na Robotickém dni skončil 10. A třeba v Polsku čtvrtý, robot držel na dráze daleko lépe.
Přilnavost je velmi podstatná. Mám v knihovně zamluvenu jednu knížku, ve které by z fyzikálního hlediska měla být úvaha o pneumatikách a pod, tak uvidíme, jaké z toho budou závěry, nicméně určitě by šlo přijít na způsoby, jak zvýšit přilnavost při zachování původních materiálů kol a podložky.
A ono čím rychleji zase bude robot snímat čáru, tím dříve zaznamená její vychýlení, tím větší oblouk udělá (pojede plynuleji), tím menší bude odstředivá síla, tím menší šance že bude "klouzat".

[MechEdu]

Dobrý den,
trochu odbočím, abych pomohl s pneumatikami. Nějaký ten pátek jsem jezdil sportovní autodráhu, kde problém s pneumatikami je prakticky klíčový pro úspěch v soutěži. Zde jsou závěry:

a) Prakticky nejlepší materiál na výrobu obruče kol, tedy "pneumatiky" je silikon. Obruč se dá vyrobit i doma, pokud bude zájem, zveřejním jednoduchý návod jak si vyrobit prakticky jakoukoliv pneumatiku.
b) Mikroporézní pryž, nalepí se na ráfek(chemopren) a brousí se na "kulato". Pokud máte někde v okolí automodeláře, tuto technologii mají a dvě kolečka Vám nabrousí za "hubičku". Toto se dělá ale pouze u top modelů, u robotů by to asi nemělo smysl.
c) Existuje kapalina, kterou automodeláři nanáší na dráhu, nebo jí potírají kolečka. Dá se koupit v automodelářství. Tvrdí se, že je to původně nějaké "socialistické" leštidlo na nábytek

Rychlé řešení spočívá v technickém benzínu. Vždy před závody pečlivě otřete kola, především je benzínem odmastíte a zároveň tím odstraníte prach. Prach Vám koeficient statického tření sníží až na polovinu.

[Bodie]

O té zázračné vodičce jsem slyšel už od jednoho prodavače v modelářovi. Na zápasech minisumo v Polsku se na pneumatiky robotů něco lilo ve velkém, hádám že nějaká těkavá látka co změkčí pneumatiku.
Osobně zatím používám lepící pásku, po které před závodem pojezdím kolečky, prach to sundá skvěle. Otázkou pak je čistota dráhy.

A ten návod bych určitě rád uvítal A myslím, že provozovatelé Robodoupěte by ho jistě rádi přímo zveřjnili, i kdyby to bylo jen pár řádek.

[MechEdu]

Návod je jednoduchý, kupte si dvousložkový silikon, dvě trubky, ty namočte v jaru (separátor), vložte do sebe, zde je potřeba mít přípravek aby trubky byly dokonale soustředné, nalijte do mezikruží silikon a počkejte 24 hodin. Vznikne "rukáv" který si skalpelem "nakrájíte" na požadovanou šířku pneumatiky. Buď máte vnitřní průměr pneumatiky takový, že navlečením na ráfek drží, nebo před nasazením pneumatiky potřete ráfek tenkou vrstvou chemoprenu a navlečte obruč. Kolo je hotové . Věřte, pokud i po tomto Vám robot bude klouzat, tak už není žádná cesta jak Vám pomoci . Ověřeno 1000x.

[Bodie]

Bezva, tak to co nejdřív zkusím
Na škole kdysi myslím také vyráběli pneumatiky na kola robotů, ale nejsem si jistý z čeho přesně, tváří se to jako nějaká guma a má to celkem dobrou přilnavost, tak to kdyžtak zkusím taky zjistit.

[AlesH]

OK, takže tady je můj postup výpočtu. Podle obrázků vidím, že jsem postupoval podobně jako Bodie. Počítal jsem "uhnutí" čáry na kruhovém oblouku a zjedodušil jsem si to tím, že jako hranici jsem stanovil šířku čáry (tedy za jak dlouho při rovném pohybu uhne čára o svou vlastní šířku "d"). Hledal jsem úhel "f", při kterém tato situace nastává. Dopředná vzdálenost odpovídá rychlosti [y = v]. Uhnutí o "d" odpovídá změně v ose x.

Takže:
kvůli posunu nulové souřadnice dostávám d = r - x
x = r * cos(f) => d = r - r * cos(f) => cos(f) = (r - d) / r => cos(f) = 1 - d/r => f = arccos(1 - d/r)
y = r * sin(f) = v => v = r * sin(arccos(1 - d/r))

Po dosazení hodnot r = 1,2 cm a r = 5 cm mi vyšlo v = cca 3,25 (tedy po ujetí dráhy 3,25 cm čára uhne o 12 mm).
Po dosazení hodnot r = 1,2 cm a r = 10 cm mi vyšlo v = cca 4,75

Teď koukám, že jsem to předtím chybně bral jako násobek původní rychlosti. Měla by to být absolutní rychlost (vzdálenost mezi dvěma body vzorkování). Takže při vzorkování 30x za sekundu je celková maximální rychlost v prvním případě 30 * 3,25 = 97,5 cm/s (pro zatáčku s r = 5 cm).

Samozřejmě, že ten předpoklad "spočítám to pro uhnutí o šířku čáry" je dost nepřesný, protože ta čára bude probíhat pod čidlem hodně šikmo takže bude záležet i na rozteči čidel čáry (počítal jsem rozteč stejnou jako je šířka čáry).

Je to asi dost nepřehledné ani si nejsem úplně jist správností té úvahy, ale takto jsem prostě postupoval. Pokud máte někdo jasnější a přesnější postup, tak si ho rád přečtu.

P.S.: Díky za návod na výrobu silikonových pneumatik. Ten by se mi hodil před Robotickým dnem. Příští rok už jsem se nechtěl v kategorii sledovače čáry účastnit, ale teď asi ještě zkusím, co udělá výměna gumových pneumatik za silikonové

[jrt]

c) Existuje kapalina, kterou automodeláři nanáší na dráhu, nebo jí potírají kolečka. Dá se koupit v automodelářství. Tvrdí se, že je to původně nějaké "socialistické" leštidlo na nábytek

Ta kapalina se jmenovala Rheumosin (mazání na revmatické klouby) a snad se tenhle přípravek dá dosud koupit.

Silikonové obruče není nutno odlévat, v prodeji jsou silikonové hadice různých průměrů, ze kterých je možno obruče nařezat. V Praze se dají koupit třeba v prodejně Guma v Ječné ulici.
Fajnšmekři mohou využít různých druhů licích plastů, kde se dá vybrat tvrdost i přilnavost.
A ti, kteří se nechtějí pouštět do vlastních experimentů, mohou využít nabídku koleček Pololu, které mají pneumatiky z přilnavého silikonu, případně superměkkých a superpřilnavých silikonových pneumatik GMTT.