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基于KittenBot RosBot的PID控制线跟随机器人

发布时间:2022-08-28
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基于KittenBot RosBot的PID控制线跟随机器人

发布时间:2022-08-28
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如果你想要制作一个遵循黑线行动的酷机器人。大概只需要在 2 小时内学习并制作就能够完成带有 PID 控制器的线跟随器机器人。

大多数漫游车自主机器人需要的一项功能是线路跟踪。该项目的目的是构建一个线跟随机器人,并以一种有趣的方式开始学习 PID 控制器。

构建
机器人与两个电机、Rosbot 底板和一个 5 通道传感器一起正常工作。与其他产品不同,您无需购买额外的 H 桥电机驱动器或各种组件,因为 Rosbot 基板具有内置的 2x H 桥双驱动器。只需将电机连接到 Rosbot 基板,它将提供比 Arduino Uno 更多的电力。

  • 机器人框架: KittenBot 阳极氧化铝底盘

酷酷且坚固的底盘,带有大量安装孔(4.8 毫米乐高机械组),您绝对可以将此底盘重复用于其他有趣的项目。

  • 机器人的大脑:RosBot 底板

一个基于 Arduino UNO 的主板,带有 2 个板载双 H 桥电机驱动器。

  • 机器人的眼睛: 5 通道 IR 线跟随跟踪器传感器

5通道红外探测器,更准确、更稳定。

第 1 步:组装
这个机器人很容易组装,按照说明操作,大约需要 15 分钟。

首先,将电机连接到底盘的侧面,只需插入橡胶轮即可。

将 5 通道红外传感器安装到机箱前部。

将您的 Rosbot 底板连接到底盘上,然后机器人就可以开始接线了。

第2步:连接
以下是 5 通道红外传感器的连接:

  • VCC 至 5V
  • GND 到 RosBot 的 GND
  • T1-T4 到引脚 A0-A3
  • T5 到 SDA 引脚

直流电机只需连接到引脚 A+A- 和引脚 B+B-。

编码
在代码中,我们有一个状态机来指示每个可能的传感器阵列输出。机器人根据传感器阵列输出向某个方向移动。

void stateMachine(int a) {
 switch (a) {
   case B00000:
     outlineCnt++;
     break;
   case B11111:
     outlineCnt++;
     break;
   case B00010:
   case B00110:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 50, 0));
     bias = 1;
     break;
   case B00001:
   case B00011:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 200, 0));
     bias = 2;
     break;
   case B00100:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 0, 20));
     bias = 0;
     break;
   case B01000:
   case B01100:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(50, 0, 0));
     bias = -1;
     break;
   case B10000:
   case B11000:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(200, 0, 0));
     bias = -2;
     break;
   default:
     Serial.println(a,BIN);
     outlineCnt++;
     break;
 }

到此我们已经设置了误差、比例项、积分项和导数项的值。

float Kp = 25;
float Ki = 0.15;
float Kd = 1200;
float error, errorLast, erroInte;
float calcPid(float input) {
 float errorDiff;
 float output;
 error = error * 0.7 + input * 0.3; // filter
 //error = input;
 errorDiff = error - errorLast;
 erroInte = constrain(erroInte + error, -50, 50);
 output = Kp * error + Ki * erroInte + Kd * errorDiff;
 Serial.print(error); Serial.print(' ');
 Serial.print(erroInte); Serial.print(' ');
 Serial.print(errorDiff); Serial.print(' ');
 Serial.println(output);
 errorLast = error;
 return output;

不断调整测试值以找到最适合您的机器人的数值。

本文中所用到的一些代码

如果您对此项目有任何想法、意见或问题,请在下方留言。

以上内容翻译自网络,原作者:Christina Zhang,如涉及侵权,可联系删除。

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