Aasimon.org Wiki

Date: September 12th 2008
Duration of activity: 9-13
Participants: Kasper, Johnny og Bent

Formål: I denne øvelse skal der laves en test af ultralydssensorens målepræcision ved forskellige afstande. Derefter skal der vha. af ultralydssensoren laves en wall-follower, hvilket vil sige at Marvin skal kunne køre langs en væg og holde en given afstand.

Programmet SonicSensorTest.java uploades på NXT modulet. Under denne øvelse valgte vi iøvrigt på opfordring at inddrage en praktikant, Gustav, fra folkeskolens 9. klasse, og han bidrog bl.a. med at bygge robotten, der kan ses på billedet ovenfor. Det ses, at transduceren er monteret som et lille hovede på robotten. Sensoren udsender en impuls og afventer et ekko, som den genkender formodentlig ved noget korrelation, og ud fra tidsforsinkelsen beregnes en afstand. Altså må sensoren indeholde en mikroprocessor af en art, hvilket vil sige at der foregår kommunikation mellem transuceres processor og cpu'en i NXT modulet. Kommunikationen er en simpel standard I2 kommunikationsforbindelse (også kaldt I-square). Metoden getDistance returnerer 255, hvis der ikke er noget ekko, dvs hvis der ikke registreres et objekt. Ellers returneres et tal mindre end 255, der angiver afstanden i cm. Vi laver nu et testscenarie med et målebånd, hvor vi vil teste om sensoren kan måle en afstand med en centimeters præcision.

Test af funktionen getDistanceTest() og ultrasonic-sensoren:

Betingelserne er, at hvis der skal måles 230cm, skal der være frit udsyn i en ca. 30 graders vinkel (slag på tasken). Det var ikke muligt at måle 254 cm her, men man kunne evt have forsøgt med andre objekter. Her målte vi mod en jævn væg.

Det oplyses, at der pga en begrænsning er et 300ms sample-interval mellem aflæsning af afstanden. Denne oplysning stammer fra README-filen, men i den nye version er denne det udeladet, så det vil være interessant at teste om denne begrænsning stadig findes. Man kan jo beregne sig frem til om denne begrænsning overhovedet er rimelig.

Med 20ms sampling kan lyden nå at bevæge sig 6,8m inkl. ekko, hvilket vil sige 3,4m effektivt. Der er ikke taget højde for forsinkelse gennem A/D konverter I2C kommunikation. Blot konstateres, at 20ms sampling ikke er for hurtig i forhold til Max distancen. Som udgangspunkt er samplingstiden sat til 300ms. Det blev desværre ikke noteret, hvorvidt vi fik afprøvet at ændre sampleintervallet.

Marwin kører med en hastighed proportionel med afstanden til en fastsat grænse, dvs den bremser gradvist ned efterhånden som den nærmer sig sin grænseværdi. Placerer man robotten midt i et rum, vil den altså kører frem og bremse op, når den når til en given afstand af et objekt i det omgivne miljø. Når gain-variablen øges, øges accelerationen/deaccelerationen, idet man får et større %OS (procentvis overshoot), og man observerer kraftigere oscillation omkring grænseværdien. Der observeres desuden hjulspænd - batteriforbruget lider. Programmet er implementeret med variabel, der kontrollerer effekten til motoren i forhold til den målte afstand, hvilket svarer til en proportional controller, Proportional Gain i feedback loop. Her er fasemarginen afhængig af gainet, hvilket vil kunne afhjælpes med Lead/Lag controllere (Integral/Differential-controllers)

Video af Wall Tracker

Philippe Hurbain (PH) har designet en hjemmelavet afstandsmåler, som han har anvendt i et lille program, der gør sin robot istand til at køre langs en væg i en given afstand. Programmet er skrevet i NQC, der ikke helt svarer til C - eller Java for den sags skyld. PH's kode anvendes som inspiration til at lave en wall follower. Første idé er at genbruge walltracker og modificere koden, sådan at den drejer henholdsvis højre/venstre istedet for bagud/fremad. Den første test viser, at motorerne ikke kører lige hurtigt, så der besluttes at korrigere på venstre motor. Dette er dog ikke så let, og det er lidt det samme problem vi havde i LAB1, hvor motorerne heller ikke kørte med samme hastighed. Der arbejdes videre med at løse motorproblemet, men løsningen bliver at introducere en kompenserende variabel på den ene motor - det bliver aldrig helt godt. Det lykkes herefter ikke at får Marvin til at køre stabilt langs væggen, da den undertiden kører tættere på væggen end den grænse vi har tilladt, hvorefter den kører ind i væggen.

Der blev lavet en test af ultralydssensoren, og den måler relativt præcist med en præcision på ca. +/- 1 cm. Den har tilsyneladende en begrænsning, når den nærmer sig 230 cm., hvilket vi dog kun konkluderer ud fra en enkelt test - altså ikke særligt veldokumenteret. Der burde ikke være en begrænsning på sampleintervallet på 300ms med mindre delayet gennem konvertere og kommunikation er optager mere end ca. 280ms. Der mangler desværre lidt dokumentation på testen af, om denne 300ms begrænsning stadig eksisterer i praksis. Implementering af Wall-tracker programmet blev en succes, og sensoren havde ingen problemer med at registrer forskellige objekter. (væg, hænder, blødt stof m.m.) Det lykkes dog ikke at få wall-follower programmet til at fungere optimalt. Det kunne muligvis skyldes, at forward kommandoen ikke fik Marvin til at køre ligeud, men snarer til ene side, hvilket vil sige at kontrolleren ikke havde kontrol over retningen.

Problemet med motorstyringen skal løses. Dernæst skal der arbejdes med at færdiggøre koden til wall-follower'en. Sidst men ikke mindst skal der laves en test af, om 300ms sampleinterval begrænsningen stadig gælder, eller om den er fjernet på de nye moduler.