为什么我的机器人无法直行?  –乐高工程

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可以合理地预期,当您对机器人进行编程以使其直线行驶时,它应该 只是工作。 当然,这就是EV3软件中的“移动转向”模块的设计目标。

更多转向块

移动转向块利用电机中的轴乐高编程器和一个 比例反馈控制器 在软件中,以使电动机彼此同步。

通过使用移动转向块对两轮机器人编程以使其向前驱动10圈,可以自己进行测试。 拿起机器人并启动程序。 在程序运行时,抓住一个轮子,看看另一个轮子会发生什么。

相较于每个马达必须使用单独的模块,“移动转向”模块无疑使初学者更容易开始编程。 然而,为此简单性的折衷是,对用户隐藏了该块如何工作的细节。 特别地,比例反馈过程涉及向前移动两轮机器人。

真正的机器人不会直行

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十年前,马萨诸塞州洛厄尔大学计算机科学教授弗雷德·马丁(Fred Martin)撰写了一篇有关该主题的有见地的论文,标题为 真正的机器人不会直行

马丁的论文提出了有关工程教育和机器人竞赛的重要问题。 通过专注于反馈控制,他探索了机器人技术在教育中的作用,以及在开发技术和活动方面的教学挑战,这些技术和活动突出了所教授领域的关键思想。

马丁(Martin)在论文中指出,反馈不仅是我们生活中的一个核心过程,而且也是工程系统中的一个核心过程。 反馈无处不在,但通常是看不见的。

“温度调节和呼吸之类的自主性身体过程在没有我们有意识的注意的情况下发生,而学习的活动(例如平衡和步行)则是在没有故意注意的情况下进行的。”

“随着时间的流逝,我们设计反馈系统的能力也得到了稳步提高,以至于可以使通常高度不稳定的车辆和过程(例如,喷气式战斗机)能够“直飞”。

马丁总结说:“无论是生物系统还是工程系统,都可以进行接触校正,只要它们最小化到感知边缘即可。 作为教育者,我们必须向学生介绍这一中心原则,而不是对他们隐藏。 真正的机器人不会直行。”

机器人无法直行的一些原因

这是典型的EV3机器人可能无法直行的一些原因,以及一些建议。

  • 摩擦力或其他内部因素的变化会影响电动机的性能。 尝试更换电动机或在有备用电动机时更换它们
  • 地毯堆的方向。 尝试以相反的方向或以直角运行机器人
  • 平衡/对称中心。 检查结构,重量,材料,车轮,旋转轴和平衡是否对称。 一侧是否有更多的摩擦,而另一侧可能会打滑?
  • 机器人构造。 检查轮子与轴和框架的连接是否牢固,以及横梁和其他砖块是否牢固连接。
  • 脚轮未对准,发粘。 如果后部有自由轮,则在启动机器人之前,请确保将两个自由轮放置在相同的方向上。
  • 启动机器人时,请尝试在启动按钮上施加均匀的压力,否则机器人可能无法直线启动。 按下按钮后,请尝试等待一小段时间,这样手指的压力才不会引起问题。
  • 电动机的内部齿轮斜率很小(或 反冲乐高编程器和驱动轴之间的)可能会影响初始轨迹。
  • 车轮或齿轮在一侧比另一侧更多地卡住或摩擦。
  • 不同的车轮可能具有略微不同的周长。
  • 灰尘/污垢会导致牵引力下降。 清洁轮胎,然后扫地。
  • 尝试使用制动器而不是惯性滑行来完成运动。

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  • 尝试降低电动机功率–例如,设置为70%的NXT电动机的性能比100%的性能更稳定。 也可以看看 Philippe“ Philo” Hurbain对NXT电机内部进行的分析 (外部链接)。
  • 加速功率以避免在更高功率时开始跳跃。
  • 在应使用无摩擦(棕褐色,灰色)或车轴的齿轮上是否使用了任何摩擦销(黑色,黑色)? 另请参阅Ian Chow-Miller的这篇文章。
  • 不同的轮胎可以提供不同的牵引力。
  • 检查车轴是否弯曲和未安装的轮胎。

更好的方法?

线跟随和比例控制(E - 为什么我的机器人无法直行?  –乐高工程
一个简单的EV3线路跟随器

如果我们接受真正的机器人不会直行的话,那么也许更好的方法是避免给学生带来依赖航位推算的挑战。 相反,我们应该提供机会 使用物理约束和/或传感器信息来定位和更新其机器人的运动。

反馈方法是否合适显然取决于挑战的构成方式,但可能包括以下一种或多种策略。

  • 沿着轨道行驶
  • 使用超声波传感器跟随墙壁
  • 使用光传感器跟随一条线
  • 使用指南针和/或GPS传感器跟随轴承
  • 使用红外信标确定方向并推断距离

(最后更新17/11/16)

以下两个选项卡更改了下面的内容。
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我是澳大利亚塔斯马尼亚州的一名老师,自2001年以来一直与学生一起使用LEGO MINDSTORMS。 .au)。

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