Transcript 影響因素
專題報告 循 跡 自 走 車 講 師：楊 閔 盛 循跡自走車是什麼？ 循跡競速自走車是利用反射式紅外線感測器所感 測到所要跑的路線，並利用單晶片來作決策與分 析，將控制結果輸出至直流馬達讓車體自行行走 於路線上。 1 / 25 循跡自走車款式 2 / 25 InnoRacer 循跡自走車 • Inno Racer 是由利基應用科技公司設計的。 • 採用 inno BASIC 語言來設計與調整自走車的運 動行為及特性。 • 搭載 BC2 的控制核心。 • 內建 P I D 的跑道行為控制模組。 • 內建跑道紀錄控制晶片、馬達速度控制晶片及 加速度感測器。 3 / 25 4 / 25 5 / 25 系統開發程式 • InnoBASIC 是廠商研發的程式開發工具。 • InnoBASIC Workshop是開發程式的工作平台， 提供程式的編寫、除錯、編譯、下載等功能。 • InnoBASIC Workshop 工作平台包含有檔案視窗、 程式編輯視窗、函數檢視視窗、終端視窗、程 式列表及輸出視窗。 6 / 25 7 / 25 BC2 系統控制核心 • BC2 ( BASIC Commander® 2 ) 為系統的核心， 它是一個小型的單板電腦。 • 在程式編寫過程的除錯階段，或者程式碼的下 載時， BC2 透過 USB 線與 PC 連接，方便它與PC間的資料傳 遞，但當程式下載完畢，它也 可以脫離PC而獨立作業。 8 / 25 PID 控制理論 • PID 閉迴路控制是應用最為廣泛的控制方式。 • 至今已有近七十年的歷史。 • PID 控制具有結構簡單、穩定性好、工作可靠、 調整方便等優點。 • 對於控制參數無法完全掌握精確時，系統控制 器的參數就必須依靠經驗與實際調整、測試來 決定，此時應用PID控制技術最為方便。 9 / 25 PID 控制方式 • (1) 比例控制：最直接的控制方式，但僅有比例 控制時，系統輸出會存在穩態誤差。 • (2) 積分控制：將系統的誤差量對時間做積分， 主要目的在消除穩態誤差。 • (3) 微分控制：將誤差量對時間微分，能預測誤 差變化的趨勢，來降低誤差。 10 / 25 加速度感測器原理 • 可以量測X軸向與Y軸向的加速度。 • 加速度感測晶片的校正，以及加速度值的讀取 ，都必須透過 Racer P1的指令做控制， 回傳值為電壓轉換 過後的數位值。 Y + X - X + Y - 11 / 25 反射式紅外線感測器 12 / 25 反射式紅外線感測器 13 / 25 直流馬達 • • • • 18000 rpm 操作電壓12V 齒輪比 1:13 附編碼器驅動馬 達 14 / 25 跑道紀錄控制晶片 自走車上的模組 Racer P1，可以接收下面三 組不同感測器的回傳值: • 紅外線感測值: 含開始結束感測，與曲率變化感測。 • 馬達編碼器回傳值: 包含左、右馬達的轉速回傳。 • 加速度感測值: 包含X軸與Y軸的加速度計感測值。 15 / 25 跑道紀錄場地規則 16 / 25 跑道紀錄場地規則 17 / 25 循跡自走車的影響因素？ 18 / 25 影響因素-車體 • 自走車本身的配重、軸距因素。 • 紅外線感測器的校正與調整。 • 加速感測器的校正。 • 電池的種類與效能。 19 / 25 影響因素-輪胎 • 目前嘗試各種材質的輪胎，並評估彼此差距。 20 / 25 影響因素-場地 • 場地有分黑底白線、白底黑線兩種。 • 場地材質有分帆布、木板塗漆、壓克力板等。 • 現場的光線明亮度。 • 場地的路線設計、彎道的曲線及交叉路口的位 置等。 21 / 25 影響因素-場地 22 / 25 影響因素-程式 • 撰寫適合比賽場地的程式。 例如：曲線與直線的判斷、直線加速的設定 、煞車距離與時間的搭配‧‧‧等。 • 如何去測試出適當的 PID 參數與誤差值。 23 / 25 2012台灣智慧型機器人大賽 24 / 25 2012人工智慧單晶片電腦鼠 暨機器人國內及國際邀請賽 25 / 25 THE END