Sledovač čáry - mechanická stránka

[petr-kubac]

Představa čtení čidla 512X po dobu než se robot posune o jeho délku je samozřejmě teoretické maximum, které by dávalo smysl pokud by čidlo bylo schopno rozlišit 256 levelů "zakrytí" čárou.

Reálnější frekvence čtení všech čidel je identická s frekvencí PWM - spínání motorů aby pro každý cyklus PWM se vyhodnotily řídící algoritmy a PWM dostalo "čerstvou hodnotu"

Bylo tady zmíněné 30 Hz - pro robota který jezdil rychlostí 50 cm/sec po místnosti jsem používal frekvenci 25 HZ

Pro robota rychlosti sledovačů čáry bych frekvenci čtení čidel odhadoval na 100-1000 Hz
Možná bych zavedl mírný oversampling - čidla číst 4x rychleji než pouštět regulační smyčky a průměrovat jejich hodnoty.

Mimochodem - brzdili jste své roboty "aktivně" to jest přepólováním motoru ?

V každém případě mě sledování čáry právě začalo zajímat - protože je to překvapivě mnoho matematiky v obalu zdánlivé jednoduchosti.

[Bodie]

S tou frekvencí pwm to přesně sedí, to jsem chtěl ještě taky zmínit, ale vždycky na něco zapomenu, palec nahoru

Když to uvážím, tak klidně je možno číst z senzoru častěji než měnit pwm, ale získané hodnoty bych asi neprůměroval. Pokud mám zajištěné poměrně přesné čtení polohy (můžeme se bavit třeba o rozlišení -100 až 100 pro pozici čáry, protože větší hodnoty často znatelně ořezáváme v regulátoru), tak bych tím průměrováním snižoval dynamiku robota, jeho odezvy na změnu.
Pokud ale určení polohy není moc přesné a existuje určité, snad řekněme nezanedbatelné pásmo chyby, a frekvence pwm do motorů je třeba 20 kHz (motor od motoru je vhodná jiná), tak pak má smysl během jedné periody pwm signálu načíst více hodnot z celého senzoru a udělat průměr.

Je s podivem, kam všude jde matematika a zákonitosti zatáhnout, když se o věc člověk začne zajímat z jiné strany než metodou pokus omyl. Tím nechci říct, že je to španá metoda, často má velké uplatnění a může být taky zábavná, nicméně doufám že jakousi hlubší analýzou problematiky půjde dospět k lepším výsledkům

PS: očekávám od všech, kteří se zúčastní debaty, že se příští rok zapojí do Robotického dne nebo jiné soutěže a předvedou své nové výtvory na sledování čáry

[Bodie]

Ještě k tomu brždění, já používám zatím jen generátorické (rekuperační), tak alespoň slabá výpomoc energie pro baterku Fakt mám otestováno, že to protlačím z motorů do elektroniky robotu.
Sice má můj robot přecejen vyšší hmotnost než bych chtěl, především kvůli konstrukci řezané z plechu (1 mm ocel), ale zas mám momentálně ze školy k dispozici velmi kvalitní motory (faulhabery), tak toho zvládají samy dost a zatím jsme neshledal potřebu brzdit protiproudem. Sice by měl robot zpomalit aktivněji (rychleji), na druhou stranu je spíš žádoucí aby do zatáčky nemusel zpomalovat a projel ji stejně rychle jako rovinku, ne

[AlesH]

Můj robot používá aktivní brzdění reverzací motorů a musím říci, že je to fakt znát. Při pouhém snížení PWM na nulu má můj robot poměrně velký "dojezd" (má jen malá kolečka a malý převod od motorů [jde o upravený podvozek autodráhového autíčka]), takže reverzace se projevila mnohem lepší dynamikou (rychlejšími změnami směru i rychlosti) a tedy možností projíždět i velmi ostré zatáčky poměrně rychle (relativně). Jako řídicí systém jsem zkoušel PICAXE (20M2), takže jsem měl co dělat, abych dosáhnul rychlosti čtení čidel (a základní regulační smyčky) 100x za sekundu. Regulaci jsem navíc musel dost zjednodušovat, protože PICAXE umí jen aritmetiku celých kladných čísel od 0 do 65000 (zato se ale programuje exterémně snadno, s ničím snadnějším jsem se při svých pokusech nesetkal [zkoušel jsem ještě Arduino, ARM a holé ATtiny]). Přesto musím konstatovat, že řídicí systém ani regulace mne nijak neomezovaly. Největší vliv na možnou maximální rychlost robota v zatáčkách měla jednoznačně jeho "přilnavost". Prostě mu to klouzalo. Domnívám se, že pro většinu lidí (včetně mne) je největším problémem udělat (postavit nebo sehnat) takovou "mechaniku" robota (pohon, převody, kola, podvozek, odometrie), aby to bylo opravdu kvalitní, přesné, spolehlivé a rychlé (prostě aby to dobře sedělo v zatáčkách na různých površích a ve vysokých rychlostech). Taková je alespoň moje základní zkušenost z letošního pokusu o sledovač čáry.

[Dex]

V každém případě mě sledování čáry právě začalo zajímat - protože je to překvapivě mnoho matematiky v obalu zdánlivé jednoduchosti.

Přesně proto mne ta soutěž taky zaujala

[petr-kubac]

Dovoluji si poslat link na podle mě - téměř dokonalého robota na čáru
http://www.youtube.com/watch?v=D-fhQgktRyc
Dlouhý sosák s půlobloukem čidel - jedinou drobnou úpravu bych udělal - umístil těžiště baterek nepatrně za spojnici kol - aby těžiště celého robota vyšlo právě do bodu mezi koly

[Bodie]

Vypadá dobře a na dané trati super, ale na letošním Robotickém dni by si nezajezdil, jelikož by nebyl schopný slušně projet vracecí zatáčku s poloměrem 5 cm.
Ale na dráhy z většími poloměry zatáček určitě precizní a skvělá konstrukce

[AlesH]

Pro inspiraci a komentáře taky posílám pár odkazů na videa se sledovači čáry.

Nite-3 - 1. místo na Robotickém dni 2013
http://www.youtube.com/watch?v=TC5_RYdvjxk

Cifribot - 2. místo na Robotickém dni 2013
http://www.youtube.com/watch?v=p4NiPNfypqU

3pí - 3. místo na Robotickém dni 2013
http://www.youtube.com/watch?v=0COXDz8mmGc

Ukázka 3pí při řešení čárového bludiště. Na tom videu je mimo jiné vidět, jak po naučení trati dokáže robot na rovinkách zrychlit a před křižovatkou zase zpomalit.
http://www.youtube.com/watch?v=mJV-KDqHgDQ

Ještě jsem chtěl ukázat video, na kterém je line follower, který aktivně natáčí "čumák se senzory" do zatáčky (v zatáčkách se trochu "zlomí" tak, že čidla jedou po čářem ale kola ještě ani nezačala zatáčet). Bohužel se mi to video teď ale nepodařilo najít.

[Bodie]

Zmíněný robot s natáčecím krkem je např. na tomto videu
http://www.youtube.com/watch?v=T2-itv2D1YI

Jede hned jako druhý, od 25 vteřiny.

[cmeliak]

Výhercovia istrobotu majú tuto page http://www.rgt.sk/fungovanie-pid/ o ich technike sledovania čiary. Tak to snad niekom pomôže.