制作一个带有PID控制器的线跟随机器人

如果你想要制作一个遵循黑线行动的酷机器人。大概只需要在 2 小时内学习并制作就能够完成带有 PID 控制器的线跟随器机器人。

大多数漫游车自主机器人需要的一项功能是线路跟踪。该项目的目的是构建一个线跟随机器人，并以一种有趣的方式开始学习 PID 控制器。

构建

机器人与两个电机、Rosbot 底板和一个 5 通道传感器一起正常工作。与其他产品不同，您无需购买额外的 H 桥电机驱动器或各种组件，因为 Rosbot 基板具有内置的 2x H 桥双驱动器。只需将电机连接到 Rosbot 基板，它将提供比 Arduino Uno 更多的电力。

机器人框架： KittenBot 阳极氧化铝底盘

酷酷且坚固的底盘，带有大量安装孔（4.8 毫米乐高机械组），您绝对可以将此底盘重复用于其他有趣的项目。

机器人的大脑：RosBot 底板

一个基于 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 IR 线跟随跟踪器传感器

5通道红外探测器，更准确、更稳定。

第 1 步：组装

这个机器人很容易组装，按照说明操作，大约需要 15 分钟。

首先，将电机连接到底盘的侧面，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，然后机器人就可以开始接线了。

第2步：连接

以下是 5 通道红外传感器的连接：

VCC 至 5V

GND 到 RosBot 的 GND

T1-T4 到引脚 A0-A3

T5 到 SDA 引脚

直流电机只需连接到引脚 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++;
     break;
   case B11111:
     outlineCnt++;
     break;
   case B00010:
   case B00110:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 50, 0));
     bias = 1;
     break;
   case B00001:
   case B00011:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 200, 0));
     bias = 2;
     break;
   case B00100:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 0, 20));
     bias = 0;
     break;
   case B01000:
   case B01100:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(50, 0, 0));
     bias = -1;
     break;
   case B10000:
   case B11000:
     outlineCnt = 0;
     pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(200, 0, 0));
     bias = -2;
     break;
   default:
     Serial.println(a,BIN);
     outlineCnt++;
     break;
 }

到此我们已经设置了误差、比例项、积分项和导数项的值。

float Kp = 25;

float Ki = 0.15;
float Kd = 1200;
float error, errorLast, erroInte;
float calcPid(float input) {
 float errorDiff;
 float output;
 error = error * 0.7 + input * 0.3; // filter
 //error = input;
 errorDiff = error - errorLast;
 erroInte = constrain(erroInte + error, -50, 50);
 output = Kp * error + Ki * erroInte + Kd * errorDiff;
 Serial.print(error); Serial.print(' ');
 Serial.print(erroInte); Serial.print(' ');
 Serial.print(errorDiff); Serial.print(' ');
 Serial.println(output);
 errorLast = error;
 return output;