PID 控制线跟随机器人

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Arduino IDE

关于这个项目

概览

大多数漫游者自主机器人需要的一项功能是线路跟随。该项目的目的是构建一个跟随机器人并开始以有趣的方式学习 PID 控制器。

零件

机器人通过两个电机、Rosbot 基板和一个 5 通道传感器正常运行。与其他产品不同的是，您无需购买额外的 H 桥电机驱动器或各种组件，因为 Rosbot 基板内置了 2 个 H 桥双驱动器。只需将电机连接到 Rosbot 基板，它就会提供比 Arduino Uno 更大的功率。

• 机器人的框架： KittenBot 阳极氧化铝机箱

具有大量安装孔（4.8 毫米乐高机械组）的酷炫而坚固的机箱，您绝对可以将此机箱重新用于其他有趣的项目。

• 机器人的大脑 :RosBot 底板

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 通道红外跟踪跟踪传感器

5通道红外探测器，更准确、更稳定。

第一步：组装

这个机器人相当容易组装，按照说明操作，大约需要 15 分钟。

首先，将电机连接到底盘的两侧，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，然后机器人就可以接线了。

第 2 步：拧干

以下是 5 通道红外传感器的连接：

• VCC 至 5V

• GND 到 RosBot 的 GND

• T1-T4 至 A0-A3 引脚

• T5 连接 SDA

直流电机只需转到引脚 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++;休息;案例 B11111：outlineCnt++；休息;案例 B00010：案例 B00110：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(0, 50, 0));偏差 =1;休息;案例 B00001：案例 B00011：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(0, 200, 0));偏差 =2;休息;情况 B00100：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(0, 0, 20));偏差 =0;休息;案例 B01000：案例 B01100：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(50, 0, 0));偏差 =-1;休息;案例 B10000：案例 B11000：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(200, 0, 0));偏差 =-2;休息;默认值：Serial.println(a,BIN);大纲Cnt++；休息; } 

我们已经设置了误差值、比例项、积分项和导数项。

float Kp =25;float Ki =0.15;float Kd =1200;float error, errorLast, erroInte;float calcPid(float input) { float errorDiff;浮动输出；错误 =错误 * 0.7 + 输入 * 0.3； // 过滤器 //错误 =输入； errorDiff =错误 - errorLast;错误输入 =约束（错误输入 + 错误，-50, 50）；输出 =Kp * 错误 + Ki * erroInte + Kd * errorDiff；串行打印（错误）； Serial.print(' '); Serial.print(errorInte); Serial.print(' '); Serial.print(errorDiff); Serial.print(' '); Serial.println（输出）； errorLast =错误；返回输出； 

操纵这些值以找到最适合您的机器人的值。

代码

• 巡线机器人

线跟随机器人Arduino

#include #define S_NULL 0#define S_ONTRACE 1Adafruit_NeoPixel pixel =Adafruit_NeoPixel(4, 4, NEO_GRB + NEO_KHZ800);int doDcSpeed( spdL, int spdR) { spdR =-spdR;如果（spdL <0）{analogWrite(5, 0);模拟写入（6，-spdL）； } else {analogWrite(5, spdL);模拟写入(6, 0); } if (spdR <0) {analogWrite(9, 0);模拟写入（10，-spdR）； } else {analogWrite(9, spdR);模拟写入(10, 0); }}int bias =0;int outlineCnt =0;void stateMachine(int a) { switch (a) { case B00000:outlineCnt++;休息;案例 B11111：outlineCnt++；休息;案例 B00010：案例 B00110：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(0, 50, 0));偏差 =1;休息;案例 B00001：案例 B00011：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(0, 200, 0));偏差 =2;休息;情况 B00100：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(0, 0, 20));偏差 =0;休息;案例 B01000：案例 B01100：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(50, 0, 0));偏差 =-1;休息;案例 B10000：案例 B11000：outlineCnt =0； pixel.setPixelColor(2, pixel.Color(200, 0, 0));偏差 =-2;休息;默认值：Serial.println(a,BIN);大纲Cnt++；休息; } pixel.setPixelColor(0, pixel.Color(outlineCnt * 10, 0, 0));如果（outlineCnt> 10）{ doDcSpeed(0,0); }其他{浮动FF =150;浮动 ctrl =calcPid(bias); doDcSpeed(ff-ctrl,ff+ctrl); } pixel.show();}float Kp =25;float Ki =0.15;float Kd =1200;float error, errorLast, erroInte;float calcPid(float input) { float errorDiff;浮动输出；错误 =错误 * 0.7 + 输入 * 0.3； // 过滤器 //错误 =输入； errorDiff =错误 - errorLast;错误输入 =约束（错误输入 + 错误，-50, 50）；输出 =Kp * 错误 + Ki * erroInte + Kd * errorDiff；串行打印（错误）； Serial.print(' '); Serial.print(errorInte); Serial.print(' '); Serial.print(errorDiff); Serial.print(' '); Serial.println（输出）； errorLast =错误；返回输出；}int echoTrace() { int ret =0; int a[5]; for (int i =0; i <5; i++) { a[i] =constrain((1025 - analogRead(A0 + i)) / 10 - 4, 0, 20);如果 (a[i]> 2) ret +=(0x1 < 
LinefollowRobot
 https://github.com/KittenBot/LinefollowRobot

示意图