Navn på gruppemedlemmerne / forfatterne:

  • Mia Mathiesen & Christina

Bedste konkurrencetid (af de 3 forsøg):

 

Opbygning af hardware 

 

 

  • Opbygning af robot i Lego – brug Lego digital designer

 

  • Billeder af Preben
  • Opbygning af program
  • indsæt kode

 

  • Hvordan er samspillet mellem mekanik, elektronik og software?

Til opbygningen af Preben er der valgt at benytte fire sensorer, tre line-following sensors (QRE1113) og en ultralyds sensor (SRF04).

 

QRE1113

QRE1113 er en infrarød sensor, der fungerer ved at udsende infrarødt lys fra en LED og registrerer, hvor meget der reflekteres tilbage fra denne. Farven sort absorberer mere lys end farven hvid, hvilket resulterer i et højere input signal fra sensoren. Input signalet kan varierer mellem 0-1023, da dette er et 10 bit signal.

De infrarøde sensorer er placeret på undersiden af Preben og parallelt med hjulenes omdrejningsakse. De er placeret ca. 0.5 cm over underlaget for bedre at kunne registrere underlagets refleksion af det infrarøde lys. De er alle placeret på lige linje, hvor to af sensorerne er placeret tæt og i midten mellem hjulene. Disse bruges til at følge linjen.

Linjen følges ved at:

  • hvis den venstre sensor registrerer sort, og den højre sensor registrerer hvid, vil begge hjul kører fremad.
  • hvis den venstre sensor registrerer hvid, og den højre sensor registrerer sort, vil det højre hjul kører baglæns og det venstre hjul forlæns.  
  • hvis både den venstre og højre sensor registrerer hvid, vil det venstre hjul kører baglæns og det højre hjul kører forlæns.

Den tredje infrarøde sensor er placeret mellem midten og det ene hjul og bruges til at registrere den vinkelrette sorte streg, der indikerer, at Preben ikke længere skal følge den sorte linje. Dette er tilfældet, når alle tre sensorer registrerer sort underlag.

 

SRF04

SRF04 er en ultralydssensor, der kan bruges til at registrere afstanden til en genstand ved at udsende ultralyd og detektere echo, hvorved den kan bestemme afstanden.

Ultralydssensoren er placeret forrest på Preben og peger mod højre. Den er placeret så langt fremme, at der ikke er nogle dele af Preben, som skygger for sensoren. Denne sensor bruges til at navigere rundt om muren, der er placeret på slutningen af banen, ved at registrere afstanden.

Den anvendes til dette ved:

  • at Preben drejer mod højre, hvis afstanden mellem sensoren og muren bliver for stor
  • at Preben drejer mod venstre, hvis afstanden bliver for lille
  • at Preben kører lige ud, hvis afstanden ligger inden for det acceptable interval (5-9 cm)

 

Prebens udformning

Preben er, udover sensorerne, opbygget af forskellige legokomponenter. Som fundament består Preben af to store hjul, som trækkes af hver sin lego servomotor. Mellem motorerne og hjulene er der placeret to tandhjul, som sørger for en lav gearing, og derved gør det nemmere at kontrollere hastigheden. Eftersom motorerne helst skal køre med en høj hastighed for at fungere optimalt, og Preben helst skal køre med en forholdsvis lav hastighed for at kunne nå at registrere signalerne fra sensorerne. Gearingen er sat til 1:5 med 8 tænder på det lille tandhjul, der sidder på motorens akse, og 40 tænder på det store tandhjul, der sidder på hjulets akse. Bagerst på Preben er der placeret et slæbehjul, der sørger for at stabilisere opbygningen. På Prebens overside er der udformet en form for holder, hvori batterier og arduino boardet er placeret. Derudover er designet af Preben udformet så simpelt og solidt som muligt.

 

Potentiometer

Potentiometeret blev oprindeligt valgt for at kunne regulere hastigheden, men dette var kun muligt mens arduinoboardet var tilkoblet computeren. Derfor blev potentiometeret benyttet til at kunne tænde og slukke for Preben og derved undgå, at Preben konstant kører koden, efter den er uploadet. Der kunne istedet have været benyttet en knap. 

Batterier

Der er anvendt 4x 1,5 V batterier, der samlet giver en forsyningsspænding på 6 V til at forsyne motorer, arduino board og sensorer med strøm. Der har været forskellige komplikationer med batterierne, da der skal en passende forsyningsspænding til, for at Preben kører optimalt og i overensstemmelse med koden. Hvis spændingen er for høj, kører Preben med for høj hastighed og kan derved have problemer med at nå og registrere og indrette sig efter input fra sensorerne. Hvis spændingen er for lav, går Preben hele tiden ud.

 

Software

Software delen er inddelt i tre stages, hvor Preben i det første stage (stage 0) skal følge den sorte linje. Dette gøres ved at inddele dette stage i fire if statement, som er de fire muligheder, der er, når robotten skal følge den sorte linje.

Ved det første if statement undersøges det, om den første sensor (venstre sensor) absorberer en værdi, som er større end 850, hvilket er tilfældet, når den er placeret over den sorte linje, og om anden sensor (højre sensor) absorberer en værdi, som er mindre end 850, hvilket er tilfældet, når den er placeret over det hvide underlag. Hvis dette er tilfældet, kører Preben lige ud med en hastighed på 100.

Ved andet if statement undersøges det, om begge sensorer absorberer en værdi, som er lavere end 850, hvilket indikerer, at begge sensorer er placeret på det hvide underlag. Hvis dette er tilfældet, er Preben drejet for langt mod højre og skal dreje til venstre for at rette op.

Ved tredje if statement undersøges det, om den venstre sensor absorberer en værdi, som er mindre end 850, og om den højre sensor absorberer en værdi, som er større end 850. Hvis dette er tilfældet, er Preben kørt for langt mod venstre og skal dreje mod højre for at rette op.

Ved fjerde if statement undersøges det, om alle tre sensorer absorberer en værdi, som er større end 850, hvilket indikerer, at alle sensorerne er placeret på den sorte linje. Dette skulle helst kun være tilfældet, når robotten er nået til den vinkelrette sorte linje, som indikerer stoplinje. For at sikre, at den er nået stoplinjen og ikke bare er roteret 90 grader på den lange sorte streg, indsættes et delay på 100 millisekunder, hvorefter der igen tjekkes, om alle tre sensorer er placeret på den sorte stoplinje. Hvis dette er tilfældet, sættes robotten til at køre frem i 650 millisekunder, hvorefter stage sættes til 1.  

 

I det andet stage (stage 1) bliver der undersøgt for, om afstanden fra ultralydssensoren til muren er større end 5 cm. Hvis dette er tilfældet, drejes der blødt mod venstre, når afstanden er mindre end 5 cm., sættes stage til 2.

 

Det tredje stage (stage 2), hvor Preben skal navigere rundt om muren, er opdelt i fire if statements.

Ved det første if statement undersøges det, om afstanden mellem ultralydssensoren og muren er mellem 5 og 9 cm, hvis dette er tilfældet, kører Preben lige ud med en hastighed på 100.

I det andet if statement undersøges det, om afstanden er mellem 9 og 11 cm. Hvis dette er tilfældet, er Preben kørt for langt væk fra muren og kompenserer for dette ved at dreje mod højre.

I det tredje if statement undersøges det, om afstanden er mindre end 5 cm. Hvis dette er tilfældet, er Preben kørt for tæt på muren og kompenserer for dette ved at dreje mod venstre.  

I det fjerde if statement undersøges det, om afstanden er større end 11 cm. Hvis dette er tilfældet, er Preben nået til enden af muren og skal dreje blødt mod højre for at undgå at støde ind i muren. Dette sker ved, at Preben kører ligeud i 150 millisekunder, hvorefter den drejer mod højre i 150 millisekunder.

Konklusion

Preben løser opgaven med at en følge en sort streg og derefter følge en mur. Preben følger stregen pænere i det sving, hvor der skal drejes mod venstre, da den her skal køre i ‘inderbanen’. I svinget, hvor den skal dreje mod højre, kører den meget hakket, da den her skal køre i ‘yderbanen’. Grundet den hakkede kørsel tager dette sving længere tid. Preben har også tendens til at køre meget hakket, når den følger den lige streg. Dette skyldes, at den drejer meget skarpt, når den justerer ind, hvilket er valgt, da det er nødvendigt i svingene.

 

Perspektivering

For at forbedre systemet kunne de midterste infrarøde sensorer placeres på hver sin side af den sorte streg, hvorved Preben ville have nemmere ved at justere ind efter stregen i begge sving.  En ulempe ved dette vil dog være, at hvis der sker en fejl, og Preben kører uden, at den sorte streg er mellem de to sensorer, vil dette ikke registreres, og der vil ikke kunne rettes op for dette.

 

Leave a Reply