Использование датчиков в FTC роботах

Датчики играют важную роль в создании эффективных и автономных FTC роботов. Они позволяют роботам ориентироваться в пространстве, точно выполнять задачи и реагировать на изменения окружающей среды. Рассмотрим основные типы датчиков, которые используются в FTC.

Датчики положения и ориентации

IMU (Inertial Measurement Unit) — измеряет угловую скорость и ускорение, помогает отслеживать ориентацию робота. Позволяет использовать 2 odometry pod’а (одну на ось х и одна на ось у) вместо трёх. Пример: goBILDA 3110-0002-0001 Pinpoint Odometry Computer (IMU Sensor Fusion for 2 Wheel Odometry).

Одометрия — метод отслеживания перемещения робота с помощью информации о вращении колес.

Odometry Pods — специальные модули с независимыми колесами, которые отслеживают пройденное расстояние. Обычно используются три pod’а: один для оси X и два для оси Y. Они обеспечивают высокую точность позиционирования на поле. Пример: goBILDA 3110-0001-0002 4-Bar Odometry Pod (32mm Wheel).

Датчики расстояния

Помогают определять расстояние до объектов, что полезно при парковке, определении барьеров и нахождении целей. Пример: REV-31-1505 2m Distance Sensor.

Датчики цвета и света

Датчики цвета используются для обнаружения линий на поле, распознавания объектов разного цвета и выполнения заданий, связанных с определенными цветами. Пример: REV-31-1557 Color Sensor V3.

Датчики касания

Простые, но эффективные датчики, которые фиксируют физический контакт с объектами. Их можно использовать для определения конца движения при подъеме механизма или столкновении с препятствием. Пример: REV-31-1425 Touch Sensor.

Комбинируя данные от разных датчиков, можно достичь высокой точности и надежности автономного движения робота. Одометрия с использованием odometry pods является одной из самых популярных технологий для отслеживания положения робота на поле. Знание и грамотное использование датчиков позволяет командам создавать конкурентоспособных роботов и уверенно выступать на соревнованиях.

Использование датчиков в FTC роботах

В FTC (FIRST Tech Challenge) датчики играют ключевую роль при создании автономных программ и повышении эффективности роботов во время управления. Правильная работа с датчиками позволяет роботам ориентироваться на поле, избегать препятствия, определять свое местоположение и взаимодействовать с элементами игры.

Основные типы датчиков и их применение

1. Датчики положения и ориентации

IMU (Inertial Measurement Unit) IMU — измеряет угловую скорость и ускорение, помогает отслеживать ориентацию робота. В него встроен гироскоп, что позволяет использовать 2 odometry pod’а (одну на ось х и одна на ось у) вместо трёх. Пример: goBILDA 3110-0002-0001 Pinpoint Odometry Computer (IMU Sensor Fusion for 2 Wheel Odometry).

Одометрия Одометрия — это метод отслеживания перемещения робота путем измерения вращения колес. В FTC стандартная одометрия основана на энкодерах, встроенных в моторы. Но этот метод имеет погрешности из-за проскальзывания колес и неровностей поля.

Odometry Pods Odometry pods — это отдельные модули с колесами, которые свободно вращаются и соединены с энкодерами. Обычно используют три pod'а: два боковых pod'а отслеживают движение вдоль оси Y, центральный pod отслеживает движение вдоль оси X. Благодаря odometry pods можно точно определять положение робота на поле, минимизируя ошибки, возникающие из-за проскальзывания колес. Эта технология позволяет выполнять сложные маневры, такие как движение по заданной траектории, развороты вокруг определенной точки и движение по дугам. Пример: goBILDA 3110-0001-0002 4-Bar Odometry Pod (32mm Wheel).

2. Датчики расстояния

Датчики расстояния измеряют расстояние с помощью звуковых волн. Помогают определять расстояние до объектов, что полезно при парковке, определении барьеров и нахождении целей. Пример: REV-31-1505 2m Distance Sensor.

3. Датчики цвета и света

Датчики цвета используются для распознавания линий на поле или определения цвета игровых объектов. Например, такие датчики могут применяться для определения цвета игрового элемента. Пример: REV-31-1557 Color Sensor V3.

4. Датчики касания

Датчики касания (тактовые выключатели) позволяют фиксировать физический контакт робота с объектами. Они просты, надежны и часто используются для определения момента, когда клешня касается объекта. Пример: REV-31-1425 Touch Sensor.

5. Камеры и их применение

Современные FTC роботы часто оснащаются камерами, которые обеспечивают роботу «зрение». Это позволяет реализовать более сложные сценарии автономной работы. Пример камеры для робота: goBILDA 3122-0002-0001 Limelight 3A Smart Camera.

Для реализации таких функций часто используются:

• OpenCV — библиотека для обработки изображений.
• TensorFlow — модель машинного обучения, которая помогает распознавать конкретные объекты на поле.
• EasyOpenCV — удобная библиотека для интеграции камеры в FTC робота.

Практическое применение датчиков в автономном режиме

Движение по траектории

Используя odometry pods’ы, команды могут запрограммировать робота так, чтобы он двигался строго по заданной траектории, независимо от проскальзывания колес.

Распознавание объектов

С помощью датчиков цвета робот может определять цвет игровых элементов, чтобы не допускать игровые элементы другого альянса.

Уменьшение робота

IMU позволяет использовать 2 odometry pod’а (одну на ось х и одна на ось у) вместо трёх. Что помогает использовать место более эффективно и сделать компактного робота.

Автоматизация захвата игровых элементов

Камеры позволяют распознавать игровые элементы и определять их положение. Например, при помощи алгоритмов компьютерного зрения можно автоматизировать работу клешни, чтобы она захватывала элементы без участия оператора. Это ускоряет выполнение заданий и уменьшает вероятность ошибок.

Распознавание Apriltag

Apriltag — это специальные маркеры, которые используются на соревнованиях для облегчения навигации. С помощью камеры и программного обеспечения робот может определять положение маркеров и использовать их для точного позиционирования.