ロボカップ姉妹の日常

ステッピー&ロック・オンの姉がロボットとか作りつつ制御の勉強してみたり、部品作ってあそんでみたり…

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【第二回】ON/OFF制御でライントレースをする ~ハード編~【初心者向け】

前回の記事では、ライントレースロボットに使うセンサーについて説明しました。
今回はロボット本体の話について書きますよ( ・∀・)ノ


  • このブログで使うロボット
このブログではダイセン電子工業のe-Gadget-TTというロボットキットを使って実験していきます。

CIMG0074.jpg
たまたま家にあったのがこのロボットだっただけで、どのロボットキットを使ってもできますよ^^
モータが本体の後ろにくるように組み立ててあります。




  • ロボットの回転中心を知る
まずはロボットが回転するときの軸になる場所「回転中心」がどこにあるかを確かめます。
なぜこんな作業が必要なのかは後で説明しますねー


ロボットに「その場で回転する」というシンプルなプログラムを入れて、上から観察します。
使ったプログラムはこちら。
turn.png
左モータ(L):50% 右モータ(R):-50%
時計回りに回転するだけのプログラムです。

このプログラムの動きを真上から観察するとこんな感じに↓


ロボットが回転しているときに、あまり動いていない場所が回転中心です。
ここで使ったロボットの回転中心はモータとモータの丁度真ん中辺りでした。
140301_1902.png




  • センサーはロボットのどこに付ければ良いのか
何故ロボットの回転中心を知る必要があるのか……
それは、ライントレースをするときにロボットの回転中心とセンサーの距離によってロボットの動きが変わってくるからです。

ロボットを簡単な図に置き換えて考えてみます。
140302_1903.png

では、下の図を見て下さい。
これは、回転中心とセンサーの距離が近いときと遠いときを比べた図です。
140301_1901.png
回転中心とセンサーの距離が近いとき。
ロボットがその場で回転するとき、センサーが黒い線を見失うまでの角度が大きくなります。
ロボットはこの角度になるまで「黒い線からずれていない」と認識します。
つまり、黒い線から大きくずれて初めて気づくということです。

回転中心とセンサーの距離が遠いとき。
ロボットは小さい角度のずれでも「黒い線からずれた」と認識することが出来ます



実際にライントレースをするとこうなります。
音声はうるさかったので切ってあります^^;

回転中心-センサー間が近いロボット(中央取り付け)はガタガタ左右に頭を振りながら走り、回転中心-センサー間が遠いロボット(進行方向取り付け)は比較的スムーズなのが分かりますね。
ライントレースロボットを作るときは、センサーをロボットの回転中心からできるだけ遠ざけて付けましょう( ・ω・)

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【第一回】ON/OFF制御でライントレースをする ~センサ編~【初心者向け】

今までの記事では比例制御を推して来ましたが、やっぱり最初はON/OFF制御が簡単ですよねー
ON/OFF制御ならセンサを選ばず簡単にできるので「とりあえず入門」って方にお勧めです。

本当の初心者さんがライントレース入門できるような記事を頑張って書きますので、宜しくお願いします( ^ω^)
第一回はライントレースに使うセンサの話です。



  • どんなセンサを使えば良いのか
ロボットキットなんかを買うと、何個かセンサが付いてきますよねー
その中でライントレースに使うのは「ラインセンサー」とか「光センサー」とか「IRセンサー」と呼ばれるものです。

DSR-543.jpg
ダイセン電子工業のロボットキットなら「TJ3/e-Gadget共通ラインセンサー」


9844_713x380_MainProduct.png
LEGOのロボットキットなら「9844 光センサー」



どちらも目玉が2つ付いているのが分るでしょうか?
片方の目が光を出すところ。もう片方の目が光を受けるところです。
出している光は赤外線といって、テレビのリモコンに使われている目には見えない光です。

図にするとこんな感じ↓
ラインセンサーの仕組み
跳ね返ってきた光の量が多いと明るい、少ないと暗いことが分かります。
これを使って白(明るい)と黒(暗い)を見分けることでライントレースをします。




  • 正しくセンサーを取り付ける
ラインセンサーは物に当たって跳ね返る光を見ています。
跳ね返る光の量は物の色だけではなく、物とセンサーの距離によって変わるので注意が必要です。

同じ色の物でも距離によって明るさが違う





実際にTJ3/e-Gadget共通ラインセンサーを使って、距離による明るさの違いを実験してみました。
センサーの前に白い板を置いて、5mmから30mmまでどんどん距離を離していきます。
TJ3用のプログラミングソフトC-Styleにある「センサーモニター」という機能を使ってセンサーの出力[%]を見ます。
センサーの出力[%]が大きい→跳ね返ってきた光が多い ということです。

結果をグラフにするとこんな感じ↓
ダイセンラインセンサー特性(白)
このセンサーはどんなに明るくても80%くらいしか出ないので、80%が限界だと思ってください。
見て分かるとおり、センサーが白い板から10mmよりも遠くなるとどんどん暗く見えていることが分かります。

あまりセンサーと床の距離が近いとセンサーが段差に引っかかったりするので、実際にTJ3/e-Gadget共通ラインセンサーを使う時は床から10mm~15mmの高さにセンサーがくるように付けると良いでしょう。

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