Projekt EV3: Merač Plochy

Meno riešiteľa: Gabriel Dóczi
Škola: SOŠ Kráľovský Chlmec
Dátum vypracovania: 17.01. 2017

Zadanie

Rozhodol som sa vytvoriť robota, ktorý sa pohybuje po obvode obdĺžnika, trojuholníka alebo neznámeho tvaru znázorneného čiernou čiarou a vypočíta jeho plochu v cm^2 . Na základe meraní z otáčkového senzora a zistenia svojej pozície vypočíta plochu tvaru. Na výpočet plochy som použil upravenú verziu Greenovej vety, aby nám robot vypočítal neznámu plochu rôzne prejdeného neznámeho tvaru a ten priebežne ukazoval na displeji kocky s konečným výpočtom plochy.

Popis riešenia

Základom robota je základný výukový set. Ako prvý program robot rieši kalibráciu maximálnej a minimálnej hodnoty svetelného senzora, aby mohol sledovať čiaru v rôznych svetelných podmienkach, to znamená rôznych farieb pásky a jej rôzneho pozadia, na ktorom je nalepená. Potom robot musí plynule sledovať čiaru, aby bol výpočet čo najpresnejší. Preto robot využíva na sledovanie čiary program s PID regulátorom s lineárnymi rovnicami, ktoré mu umožňujú spomaliť a dokonca aj zastaviť v zákrutách, aby výpočty boli maximálne presné. (viď. http://builderdude35.com/2016/10/06/pid-line-follower-for-ev3-the-ultimate-line-follower/) V ďalšom robot potrebuje k výpočtu plochy vedieť, kde sa nachádza. Umiestnenie robota sa nazýva pozícia. Robot zisťuje svoju polohu senzormi, ktoré sú zabudované vo vnútri motorov. Interný rotačný senzor je schopný merať otáčky v stupňoch. To môže byť použité na výpočet, ako ďaleko išiel robot dopredu a koľko krát sa otočil v jednom opakovacom cykle. Goniometrické funkcie sa používajú na nájdenie prvkov pohybu X a Y. Pohyby X a Y sú pridané do pôvodnej pozície a tak sa celý proces sa opakuje. (viď. http://www.legoengineering.com/measuring-area-with-a-robot-part-one-follow-the-path/). Robot tiež vie, kedy má zastaviť hlavný cyklus a zároveň vykresľuje prejdenú plochu na kocke displeja pomocou zistenia polohy robota. Ak klikneme na tlačidlo enter, operácia (výpočet danej plochy) sa končí. Ako posledný je použitý program na výpočet plochy. Plocha v cm^2 sa vypočíta použitím časti Greenovej vety. Časť Greenovej vety hovorí, že plochu útvaru možno vypočítať pomocou krivkového integrálu, ak pôjdeme okolo neho proti smeru hodinových ručičiek. Rozhodol som sa použiť vzorec pre uskutočnenie tohto programu v EV3. Krivkový integrál pre dva body = ((aktuálny X - posledný X ) / 2 + posledný X ) * (aktuálny Y - posledný Y). Celková plocha je určená pridaním krivkových integrálov pre všetky body.