Оборудование
- • Робот-платформа
- • 2 ИК-датчика линии
- • Трасса с контрастной линией
Лабораторная №2
Навигация по линии с ИК-датчиками
Научиться использовать датчики линии и реализовать базовый алгоритм следования по траектории.
Продолжительность: 90 минут
Программное обеспечение
- • Веб-симулятор с трассой
- • Arduino IDE
Подготовка к работе
- • Проверьте крепление датчиков и одинаковую высоту над поверхностью.
- • Подготовьте трассу: контрастная линия без бликов и разрывов.
- • Создайте шаблон таблицы для записи показаний датчиков.
Техника безопасности
- • Не подносите датчики вплотную к ярким источникам света во время калибровки.
- • Не запускайте робота на высокой скорости при первом тесте.
- • Отключайте питание перед изменением проводки датчиков.
Краткая теория
Изучаем принципы отражения ИК-сигнала и пороговую обработку для определения положения линии. Рассматриваем, как шумы и освещённость влияют на точность распознавания.
Ожидаемый результат: Робот удерживает линию на прямом участке и в повороте, а студент демонстрирует корректную калибровку датчиков.
План занятия по времени
| Этап | Минут |
|---|---|
| Подготовка трассы и датчиков | 15 |
| Калибровка и подбор порогов | 20 |
| Реализация алгоритма следования | 25 |
| Тестирование и корректировка | 20 |
| Оформление отчёта | 10 |
Пошаговая инструкция
- 1. Подключите датчики к цифровым входам и проверьте считывание значений в мониторе порта.
- 2. Снимите 10–15 измерений для белой и чёрной поверхности, вычислите рабочий порог.
- 3. Реализуйте базовую логику: прямо / коррекция влево / коррекция вправо.
- 4. Проверьте алгоритм на прямом участке трассы, затем на поворотах.
- 5. Снизьте скорость при резком повороте для уменьшения сходов с линии.
- 6. Сделайте повторный прогон и сравните результат до и после корректировок.
Виртуальная практика
Цель: Отладить параметры порогов и логики управления до запуска на реальной трассе.
Шаги
- • Запустите симулятор с трассой, аналогичной реальной.
- • Протестируйте три скорости и сохраните количество сходов.
- • Подберите устойчивый режим с минимальными колебаниями.
Критерии успешности
- • Не более одного схода на полный круг трассы.
- • Стабильное прохождение минимум трёх попыток подряд.
- • Пояснение, почему выбранные пороги оказались оптимальными.
Базовый уровень
Добейтесь стабильного движения на прямом участке при двух скоростях.
Повышенный уровень
Добавьте прохождение плавного поворота без полной остановки.
Творческое задание
Реализуйте PID-подход для уменьшения колебаний на поворотах.
Чек-лист самопроверки
- ✓ Датчики откалиброваны
- ✓ Порог выбран на основе измерений
- ✓ Робот проходит трассу без частых сходов
- ✓ Описаны найденные ошибки и корректировки
Типичные ошибки
- • Порог установлен без измерений и не подходит под освещение.
- • Датчики установлены на разной высоте.
- • Слишком агрессивная коррекция при повороте.
Контрольные вопросы
- • Почему освещённость влияет на ИК-датчики?
- • Как вы выбирали порог срабатывания?
- • Что изменится в поведении при увеличении скорости?
Шаблон отчёта
- 1. Таблица калибровки датчиков (белое/чёрное поле).
- 2. Описание алгоритма принятия решений.
- 3. Результаты прогонов: число сходов, время прохождения.
- 4. Сравнение до/после настройки параметров.
- 5. Выводы по устойчивости алгоритма.
Критерии оценивания
| Критерий | Баллы |
|---|---|
| Калибровка и обоснование порога | 0–3 |
| Работа алгоритма на трассе | 0–3 |
| Качество анализа ошибок | 0–2 |
| Оформление отчёта | 0–2 |