Uppdrag för LEGO projektet Hitta en vattensamling på Mars

Transkript

1 LEGO projekt Projektets mål är att ni gruppvis skall öva på att genomföra ett projekt. Vi använder programmet LabVIEW för att ni redan nu skall bli bekant med dess grunder till hjälp i kommande kurser. LEGO Mindstorms används för att det är ett enkelt sätt att göra en prototyp. Metoden att programmera dessa är snarlik den som används för PLC system inom industrin.

2 Utmaningar Det är svårt att simulera förhållandena på mars men vill ändå att ni använder era kunskaper inom matematik, mekanik och fysik för uppnå ett bra resultat. Vi använder oss av kompass och rotationsgivare för att bestämma vår position. Genom att mäta accelerationen i X, Y och Z led bestämmer vi fordonets acceleration i färdriktningen och dess lutning (tilt). Ni kommer att få en ekvation som beskriver den optimala kurvan för hur ni kommer fram i exakt önskad tid. Ni skall efter körningen jämföra er bana med den optimala.

3 Uppdrag för LEGO projektet Hitta en vattensamling på Mars Uppdraget går ut på att starta på en bestämd plats för att sedan hitta en vattensamling. På vägen finns det ett hinder som måste undvikas. Vi vet att vattnet finns bakom hindret på ett givet avstånd. Bestäm ett delmål och kör sedan rakt fram i två steg. På första sträckan finns en upphöjning där ni skall köra med ena hjulet på upphöjningen så att fordonet lutar och ni beräknar lutningen i grader (Via Excel). Med sensorer kan ni mäta avstånd, acceleration, färg och kompassriktning. Alla mätdata sparas på fil som sedan behandlas i Excel. Plotta körd bana samt lutningen för att kunna bestämma koordinaten för hindret. 1m 1m Stanna och visa använd tid på displayen när ni hittat vattnet. Efter körningen skall erhållen bana jämföras med den beräknade optimala kurvan.

4 Förutsättningar Positionen definierar vi i ett 2 dimensionellt plan (X:Y) där origo är vid startpunkten. Vridningen av planet bestäms så att hindrets medelpunkt är rakt upp vilket innebär att vattnet också är rakt upp. Avståndet mellan startpunkt och hindret är 1 m vilket även är avståndet mellan hindret och vattnet. Bestäm själv en tänkt idealtid och använd den vid beräkningarna av ideala banan. Y Y Vatten Hinder X Positionen fås genom att addera x och Y komponenterna några gånger per sekund. Lutningen beräknas genom att använda Yoch Z accelerationen. Genom Help i LabVIEW kan ni se hur den beräknas. X

5 Ekvationer x(t) = a 3 t 3 + a 2 t 2 + a 1 t + a 0 x (t) = 3a 3 t a 2 t + a 1 x (t) = 6 a 3 t + 2 a 2 x 0 = 0 t 0 = 0 x f = Avstånd t (X: = Tid Length = Sträcka som skall köras Time = Bestämd idealtid för körningen. Exakt samma formel gäller för Y koordinaten. Ekvationerna kommer från en teoretisk analys. Beräkna värdena för a 0 a 3 baserade på givna värden (avstånd och tid). Plotta position i X Y planet samt hastighet och acceleration som funktion av tiden.

6 Jämförelse Jämför värdena som ni fått från implementeringen med LEGO med de beräknade värdena. Detta kan ske både med ord och diagram.

7 Loggning av data Det finns funktioner för att skriva data på en fil som sedan laddas ner i PC för ytterligare behandling. Ett sätt för att enkelt överföra data till Excel är att skapa en fil med en rad per mättillfälle. Avskiljare placeras in mellan mätvärdena. Stänger man inte filen så adderas mätvärdena om man kallar på denna rutin senare i programmet. Omvandla till sträng Blanktecken Skriv till fil Skapa Sträng med alla mätvärden Filen måste dock stängas när programmet är slut och rensas när man startar programmet.

8 Underlag Det finns en hjälpsida för LabVIEW på kursens hemsida där det finns hjälp för att komma igång. Pekare till Getting started dokument Filmer från YouTube hur man kör LabVIEW Filmer hur man skapar LEGO NXT program skapade i vår miljö.

9 Tips Använd Help > Show context Help Ger detaljerad hjälp för utpekat objekt

10 Tips Ladda ner programmet i NXT för att få snabb och stabil styrning. Högerklicka här och välj NXT. Skall bli gul

11 Demoprogramm Rak färd tills hinder inom 20 cm samt tidtagning Paus 15 s för att visa tiden Timer Avståndsmätning