Настройка последователя линии GiggleBot - продвинутый уровень: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

В этих очень коротких инструкциях вы настроите своего собственного GiggleBot, чтобы он работал по черной линии. В этом другом руководстве GiggleBot Line Follower мы жестко запрограммировали значения настройки для работы в соответствии с этим сценарием. Возможно, вы захотите заставить его вести себя лучше, придумав другие преимущества.

В этом уроке мы показываем вам 2 скрипта, которые могут быть загружены на разные BBC micro: биты, так что один из них помещается в GiggleBot, а с другим 2 кнопки используются для перехода по меню и настройки различных параметры. Отправка этих обновленных параметров осуществляется по радио.

Шаг 1. Необходимые компоненты

Вам понадобится следующее:

1. Робот GiggleBot для micro: bit.
2. x3 батарейки типа АА
3. x2 BBC micro: bits - один для GiggleBot, а другой действует как пульт для настройки параметров.
4. Батарея для BBC micro: bit - вроде той, что входит в комплект BBC micro: bit.

Получите робота GiggleBot для BBC micro: bit здесь

Шаг 2: Настройка треков и окружения

Вы также должны создать свои треки (загрузить, распечатать, вырезать и записать плитки), а затем настроить среду (IDE и среду выполнения).

Поскольку это руководство очень похоже на другое руководство под названием GiggleBot Line Follower, просто перейдите туда и выполните шаги 2 и 3, а затем вернитесь сюда.

Что касается IDE, вы можете использовать редактор Mu, а для среды выполнения вам необходимо загрузить GiggleBot MicroPython Runtime. Среду выполнения можно загрузить из документации по этой ссылке. Перейдите к главе документации "Начало работы" и следуйте этим инструкциям по настройке среды. На данный момент используется версия v0.4.0 среды выполнения.

Шаг 3. Настройка GiggleBot

Перед прошивкой среды выполнения на GiggleBot убедитесь, что вы выбрали желаемую скорость и частоту обновления для GiggleBot: по умолчанию скорость установлена на 100 (переменная base_speed), а частота обновления установлена на 70 (переменная update_rate).

Учитывая текущую реализацию, наивысшая частота обновления, которая может быть достигнута, составляет 70, и если run_neopixels установлено в True, то достижимо только 50. Таким образом, можно сказать, что частота обновления по умолчанию находится на грани возможностей BBC micro: bit.

Для справки: датчик слежения за линией может возвращать обновления 100 раз в секунду.

Примечание. В следующем скрипте могут отсутствовать пробелы, и это, по-видимому, связано с некоторой проблемой при отображении GitHub Gists. Нажмите на суть, чтобы перейти на страницу GitHub, где вы можете скопировать и вставить код.

GiggleBot PID Line Follower Tuner (для настройки требуется пульт) - xjfls23

из микробитового импорта *

из импорта gigglebot *

из utime импортировать sleep_ms, ticks_us

импортное радио

импортное устройство

# инициализировать радио и неопиксели GB

radio.on ()

neo = init ()

# тайминги

update_rate = 70

# значения усиления по умолчанию

Kp = 0,0

Ki = 0,0

Kd = 0,0

уставка = 0,5

trigger_point = 0,0

min_speed_percent = 0,2

base_speed = 100

last_position = заданное значение

интеграл = 0,0

run_neopixels = Ложь

center_pixel = 5 # где центральный пиксель улыбки расположен на ГБ

# turquoise = tuple (map (lambda x: int (x / 5), (64, 224, 208))) # цвет для отображения ошибки с помощью неопикселей

# turquoise = (12, 44, 41) # это именно та бирюза, которая прокомментирована выше

error_width_per_pixel = 0.5 / 3 # максимальная ошибка, деленная на количество сегментов между каждым неопикселем

defupper_bound_linear_speed_reducer (abs_error, trigger_point, upper_bound, smallest_motor_power, high_motor_power):

глобальная base_speed

если abs_error> = точка_пуска:

# x0 = 0,0

# y0 = 0,0

# x1 = upper_bound - точка_пуска

# y1 = 1.0

# x = abs_error - точка_пуска

# y = y0 + (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0)

# такой же как

y = (abs_error - точка_пуска) / (верхняя граница - точка_пуска)

мощность_двигателя = базовая_скорость * (наименьшая_мощность_двигателя + (1- год) * (наибольшая_мощность_двигателя - наименьшая_мощность_двигателя))

вернуть motor_power

еще:

вернуть base_speed * high_motor_power

run = False

previous_error = 0

total_time = 0,0

total_counts = 0

whileTrue:

# если нажата кнопка a, то начинаем подписку

если button_a.is_pressed ():

run = True

# но если кнопка b нажата, останавливает следящий за строкой

если button_b.is_pressed ():

run = False

интеграл = 0,0

previous_error = 0,0

display.scroll ('{} - {}'. format (total_time, total_counts), delay = 100, wait = False)

total_time = 0,0

total_counts = 0

Pixel_off ()

останавливаться()

sleep_ms (500)

если запустить isTrue:

# считываем линейные датчики

start_time = ticks_us ()

# проверьте, обновили ли мы прирост Kp / Kd с помощью пульта дистанционного управления

пытаться:

Kp, Ki, Kd, точка_пуска, min_speed_percent = ustruct.unpack ('fffff', radio.receive_bytes ())

set_eyes ()

exceptTypeError:

проходить

справа, слева = read_sensor (LINE_SENSOR, BOTH)

# строка слева при позиции <0,5

# строка справа при позиции> 0,5

# строка находится посередине, когда position = 0.5

# это взвешенное среднее арифметическое

пытаться:

позиция = вправо / плавающее (влево + вправо)

exceptZeroDivisionError:

позиция = 0,5

если позиция == 0: позиция = 0,001

если позиция == 1: позиция = 0,999

# использовать контроллер PD

error = position - уставка

интеграл + = ошибка

исправление = Kp * ошибка + Ki * интеграл + Kd * (error - previous_error)

previous_error = ошибка

# вычислить скорости двигателя

motor_speed = upper_bound_linear_speed_reducer (абс (ошибка), заданное значение * значение триггера, заданное значение, min_speed_percent, 1.0)

leftMotorSpeed = motor_speed + коррекция

rightMotorSpeed = motor_speed - коррекция

# подсвечиваем неопиксели, чтобы показать, в каком направлении должен идти GiggleBot

если run_neopixels истинно и total_counts% 3 == 0:

для i inb '\ x00 / x01 / x02 / x03 / x04 / x05 / x06 / x07 / x08':

neo = (0, 0, 0)

для i inb '\ x00 / x01 / x02 / x03':

ifabs (ошибка)> error_width_per_pixel * i:

если ошибка <0:

neo [center_pixel + i] = (12, 44, 41)

еще:

neo [center_pixel - i] = (12, 44, 41)

еще:

процент = 1- (error_width_per_pixel * i -abs (error)) / error_width_per_pixel

# загораем текущий пиксель

если ошибка <0:

# neo [center_pixel + i] = кортеж (map (lambda x: int (x * процент), бирюзовый))

neo [center_pixel + i] = (int (12 * процентов), int (44 * процентов), int (41 * процентов))

еще:

# neo [center_pixel - i] = tuple (map (lambda x: int (x * процент), бирюзовый))

neo [center_pixel - i] = (int (12 * процентов), int (44 * процентов), int (41 * процентов))

перерыв

neo.show ()

пытаться:

# закрепить моторы

если leftMotorSpeed> 100:

leftMotorSpeed = 100

rightMotorSpeed = rightMotorSpeed - leftMotorSpeed +100

если rightMotorSpeed> 100:

rightMotorSpeed = 100

leftMotorSpeed = leftMotorSpeed - rightMotorSpeed +100

если leftMotorSpeed <-100:

leftMotorSpeed = -100

если rightMotorSpeed <-100:

rightMotorSpeed = -100

# запустить моторы

set_speed (leftMotorSpeed, rightMotorSpeed)

водить машину()

# print ((ошибка, скорость_двигателя))

Кроме:

# на случай, если мы столкнемся с какой-то неустранимой проблемой

проходить

# и поддерживать частоту контура

end_time = ticks_us ()

delay_diff = (end_time - start_time) / 1000

total_time + = delay_diff

total_counts + = 1

if1.0 / update_rate - delay_diff> 0:

сон (1.0 / update_rate - delay_diff)

просмотреть rawgigglebot_line_follower_tuner.py, размещенный на ❤ на GitHub

Шаг 4: Настройка тюнера (удаленная)

Следующее, что нам нужно сделать, это прошить runtime + скрипт на второй бит BBC micro: bit. Этот второй micro: bit будет действовать как удаленный для GiggleBot, который будет использоваться для настройки следующих параметров:

1. Kp = пропорциональное усиление для ПИД-регулятора.
2. Ki = интегральное усиление для ПИД-регулятора.
3. Kd = производное усиление для ПИД-регулятора.
4. trigger_point = точка, выраженная в процентах между минимальной и максимальной скоростью GiggleBot, где скорость начинает линейно снижаться, пока не достигнет минимальной скорости.
5. min_speed_percent = минимальная скорость, выраженная в процентах от максимальной скорости.

Две другие оставшиеся переменные, которые можно настроить, напрямую жестко запрограммированы в скрипте, который находится на GiggleBot: update_rate и base_speed, которые представляют максимальную скорость. Как описано в документации, максимальная скорость, которую можно установить для GiggleBot, составляет 100, что также является значением по умолчанию для нашего GiggleBot.

Примечание. В следующем скрипте могут отсутствовать пробелы, и это, по-видимому, связано с некоторой проблемой при отображении GitHub Gists. Нажмите на суть, чтобы перейти на страницу GitHub, где вы можете скопировать и вставить код.

GiggleBot Remote PID Line Follower Tuner (требуется другая часть) - xjfls23

из микробитового импорта *

из utime импорта sleep_ms

импортное радио

импортное устройство

# 1-й элемент - коэффициент усиления Kp

# 2-й элемент - коэффициент усиления Ki

# 3-й элемент - коэффициент усиления Kd

# 4-й элемент - это точка запуска для двигателей, чтобы снизить скорость (0 -> 1)

# 5-й элемент - это минимальная скорость двигателей, выраженная в процентах (0 -> 1).

прирост = [0,0, 0,0, 0,0, 1,0, 0,0]

stepSize = 0,1

# 0 и 1 для 1-го элемента

# 2 и 3 для 2-го элемента

currentSetting = 0

defshowMenu ():

display.scroll ('{} - {}'. format (currentSetting, gains [int (currentSetting / 2)]), delay = 100, wait = False)

radio.on ()

showMenu ()

whileTrue:

updated = False

если button_a.is_pressed ():

currentSetting = (currentSetting +1)% (2 * 5)

updated = True

если button_b.is_pressed ():

если currentSetting% 2 == 0:

# увеличить усиление, если currentSetting равен 0 или 2 или..

ifint (currentSetting / 2) в [0, 2]:

выигрыши [int (currentSetting / 2)] + = 10 * stepSize

еще:

выигрыши [int (currentSetting / 2)] + = stepSize

еще:

# увеличить усиление, если currentSetting равен 1 или 3 или..

ifint (currentSetting / 2) в [0, 2]:

выигрыши [int (currentSetting / 2)] - = 10 * stepSize

еще:

выигрыши [int (currentSetting / 2)] - = stepSize

radio.send_bytes (ustruct.pack ('fffff', * прирост))

updated = True

если обновлено:

showMenu ()

sleep_ms (200)

просмотреть rawgigglebot_line_follower_configurator.py, размещенный на ❤ на GitHub

Шаг 5: настройка GiggleBot

Поместите GiggleBot на дорожку, включите и дайте ему поработать. Тем временем вам постоянно придется возвращать его на дорожку и настраивать коэффициенты усиления / параметры с помощью другого микробита BBC, который вы держите в руке.

Чтобы запустить GiggleBot, нажмите кнопку A на BBC micro: bit GiggleBot, а чтобы остановить его и, таким образом, сбросить его состояние, нажмите кнопку B.

На удаленном BBC micro: bit нажатие кнопки A проведет вас по каждому параметру в его меню, а кнопка B увеличивает / уменьшает соответствующее значение. Это как установить часы на приборной панели старой машины. Варианты такие:

1. Варианты 0-1 предназначены для усиления Kp.
2. 2–3 варианта предназначены для усиления Ki.
3. 4-5 вариантов для усиления Kd.
4. 6-7 вариантов предназначены для установки уставки на момент начала замедления двигателей.
5. 8-9 вариантов предназначены для установки минимальной скорости.

Имейте в виду, что четные числа в меню предназначены для увеличения соответствующих значений, а для нечетных - наоборот.

Кроме того, при нажатии кнопки B на BBC micro: bit GiggleBot вы увидите на его экране, созданном с помощью Neopixel, количество миллисекунд, прошедших с момента последнего сброса, и количество циклов, которые прошел робот - с помощью этих 2 вы можете вычислить частота обновления робота.

Наконец, что наиболее важно, я придумал 2 настройки для GiggleBot. Один из них - когда светодиоды Neopixel выключены, а другой - когда это не так. Светодиоды Neopixel показывают, в каком направлении накопилась ошибка.

1-й набор настройки параметров (при выключенных светодиодах NeoPixel)

1. Кр = 32,0
2. Ki = 0,5
3. Kd = 80,0
4. trigger_setpoint = 0,3 (что составляет 30%)
5. min_speed_percent = 0,2 (что составляет 20%)
6. base_speed = 100 (также известная как максимальная скорость)
7. update_rate = 70 (работает при 70 Гц)

2-й набор настройки параметров (при включенных светодиодах NeoPixel)

1. Kp = 25,0
2. Ki = 0,5
3. Kd = 35,0
4. trigger_setpoint = 0,3 (что составляет 30%)
5. min_speed_percent = 0,3 (что составляет 30%)
6. base_speed = 70 (также известная как максимальная скорость)
7. update_rate = 50 (работает при 50 Гц)
8. Кроме того, для переменной run_neopixels необходимо установить значение True в скрипте, который загружается в бит micro: bit BBC GiggleBot. Это заставит светодиоды NeoPixel мигать таким образом, чтобы они указывали, в каком направлении накапливается ошибка.

Шаг 6: GiggleBot работает с выключенным NeoPixels

Это пример запуска GiggleBot с первыми параметрами настройки, найденными на предыдущем шаге. В этом примере светодиоды NeoPixel выключены.

Шаг 7. GiggleBot работает с включенными неопикселями

Это пример запуска GiggleBot со вторым набором параметров настройки, найденных на шаге 5. В этом примере включены светодиоды NeoPixel.

Обратите внимание, как в этом примере GiggleBot сложнее следовать за линией - это потому, что светодиоды Neopixel «съедают» процессорное время BBC micro: bit. Поэтому пришлось снизить частоту обновления с 70 до 50.