如何让我的机器人沿着黑色胶带沿着矩形路径移动？

Question

我正在研究一个机器人，这是我们大学夏季机器人研讨会的一部分。我们使用 A-WIT 的 C-STAMP 微控制器。我能够让它移动、左转、右转、向后移动。我什至设法使用对比度传感器让它沿着黑色胶带移动。

我将机器人以 30-45 度的角度朝向桌子上的黑色胶带，它会自行对齐并开始沿着黑色胶带移动。它有点抽搐，可能是由于我下面的编程逻辑，它正在运行一个 while 循环并不断检查 if 语句，因此它最终会尝试每隔几毫秒左右转动一次，这解释了抽搐部分。但没关系，它可以工作，虽然不像我希望的那么顺利，但它可以工作！问题是我无法让我的机器人进入黑色胶带的矩形路径。一旦到达黑色胶带的角落，它就会继续直行，而不是左转或右转。

我的 2 个传感器位于机器人正下方，靠近前轮，几乎与地板齐平。它的“索引”值范围为 0 到 8。8 是最亮的对比度，0 是最暗的对比度。因此，当机器人进入黑带区域时，索引值会下降，基于此，我有一个 if 语句告诉我的机器人向左转或向右转。

这是我的尝试。为了避免混淆，我没有发布整个源代码，而只发布了负责机器人沿着黑色胶带移动的逻辑部分。

while(1) {

    // don't worry about these.
    // 10 and 9 represent Sensor's PIN location on the motherboard
    V = ANALOGIN(10, 1, 0, 0, 0);
    V2 = ANALOGIN(9, 1, 0, 0, 0);

    // i got this "formula" from the example in my Manual. 
    // V stands for voltage of the sensor.
    // it gives me the index value of the sensor. 0 = darkest, 8 = lightest.
    index = ((-(V - 5) / 5) * 8 + 0.5);
    index2 = ((-(V2 - 5) / 5) * 8 + 0.5);

    // i've tweaked the position of the sensors so index > 7 is just right number.
    // the robot will move anywhere on the table just fine with index > 7. 
    // as soon as it drops to or below 7 (i.e. finds black tape), the robot will 
    // either turn left or right and then go forward.

    // lp & rp represent left-wheel pin and right-wheel pin, 1 means run forever.
    // if i change it from 1 to 100, it will go forward for 100ms.
    if (index > 7 && index2 > 7)
        goForward(lp, rp, 1);

    if (index <= 7) {
        turnLeft(lp, rp, 1);
        goForward(lp, rp, 1);
        // this is the tricky part. i've added this code last minute
            // trying to make my robot turn, but i didn't work.
        if (index > 4) {
            turnLeft(lp, rp, 1);
            goForward(lp, rp, 1);
        }
    }

    else if (index2 <= 7) {
        turnRight(lp, rp, 1);
        goForward(lp, rp, 1);
            // this is also the last minute addition. it's same code as above
            // but it's for the 2nd sensor.
        if (index2 > 4) {
            turnRight(lp, rp, 1);
            goForward(lp, rp, 1);
        }
    }
}

我花了一整天的时间试图弄清楚它。我几乎用尽了所有途径。在 stackoverflow 上寻求解决方案是我现在的最后选择。

提前致谢！ 如果您对代码有任何疑问，请告诉我，但注释应该是不言自明的。

这是我的 goForward 函数，以防有人想知道：

void goForward(BYTE lp, BYTE rp, WORD t)
{
    WORD i;

    for(i = 0; i < t; i = i + 1){
        PULSOUT(lp, 400, 1, 1);
        PULSOUT(rp, 800, 1, 1);
        PAUSE(17);
    }
}

更新：这是我到目前为止所想到的。我已经删除了之前发布的所有 if 语句，并决定从头开始编写逻辑：

// if there's enough bright light in both sensors at the same time
    // robot will move forward forever.
    if (index > 7 && index2 > 7)
        goForward(lp, rp, 1);

    // but if there's not enough bright light anymore (i.e. reached black tape)
    // proceed to the else-statement.
    else {
        // if left sensor detects the black tape then turn right
        // if doesn't detect the black tape then keep going forward
        if (index2 <= 7)
            turnRight(lp, rp, 1);
        else
            goForward(lp, rp, 1);

        // if right sensor detects the black tape then turn left
        // if it doesn't detect the black tape then keep going forward
        if (index <= 7) 
            turnLeft(lp, rp, 1);
        else 
            goForward(lp, rp, 1);
    }

    // The reason for turnLeft and turnRight is to keep robot re-alligning
    // to the black tape. It will happen so fast (every 1ms) that the jerking
    // shouldn't even be noticeable.

Answer 1

你需要捕获突然发生的情况：[循环n]“我看到磁带”-> [循环n+1] 当你遇到拐角时会发生“我看不到胶带”。

状态机是处理此类问题的好方法。使用状态机，特定状态的代码是隔离的，它仅在状态为真的。这种隔离可以防止“串扰”，并为每个状态提供一个已知的代码块。

给定您的示例，流程可能类似于：

:Loop

State == Moving forward and on tape.
  read sensors
  delta = abs(valueLastCycle - valueThisCycle);
  if (delta >= bigChangeValue){
    // the tape was just gone. 
    // change state and handle this situation.
    CurrentState = suddenValueChange;
  }else
    if (index <= 7) {
        turnLeft(lp, rp, 1);
        goForward(lp, rp, 1);
    else if (index2 <= 7) {
        turnRight(lp, rp, 1);
        goForward(lp, rp, 1);
    }
   ...
State == suddenValueChange
 ...
 code that handles sudden value change event
 maybe:
 Stop Robot;
 Move backwards slowly until on tape or distance x
 etc...

Goto Loop

增加扫描速率可能似乎有所帮助......但是机器人移动的速度越快，您的扫描速率就越快......即您可能仍然从磁带上跳转 -> 。在这种情况下，您当前的代码会陷入困境。

Answer 2

我的猜测是，左转/右转后立即“取消”转弯？
但这取决于车削的实施方式

Answer 3

在担心代码之前，请确保您的“计划”有意义。

首先用手移动机器人，并观察传感器何时经过黑色和白色区域。尝试想出一种行为，并用手模拟它。如果这没有达到您想要的效果，那么您需要修改该行为。

建议：您可能希望添加更多循环，以确保如果出现问题，机器人会在恢复正常行为之前自行纠正。 （例如，不要右转/左转 100 毫秒，而是只要传感器看到正确的东西就执行该行为。）

Answer 4

您的 while 循环运行速度是否足够快以捕获角点？如果两个传感器都报告它们在磁带上，并且在下一个周期中两个传感器都脱离磁带，那么您无法检测到这一点，对吗？传感器在磁带上和磁带外报告相同的值 (8)？

尝试让你的代码更快。在没有看到整个代码的情况下，很难提出建议，但似乎您可能正在评估不必要的 if 语句。一旦你知道你要直线前进，就在第一个 IF 之后添加一个 ELSE。

看来您的 goforward 实现阻塞了循环太长时间。 1 并不意味着永远运行，它会执行一次 for 循环，然后暂停 17（毫秒？）。暂停是为了什么？将其删除。这可能会导致抖动，并阻止下一组传感器值的输入。

Answer 5

现在，从代码的外观来看，每当机器人看到黑色时，它就会永远前进。我不太确定未来如何实施。

在伪代码中，你的代码说：

if you see black
 go forward forever
if you don't see black
 turn left or right

你看到你的机器人将如何按照这种逻辑永远前进吗？再说一次，我不知道未来如何实施，所以我可能是错的。