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Thema: Liniensensor

  1. #1
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    Liniensensor

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    Hallo,
    ich bastell grade an einem Liniensensor mit 5 LEDs und 6 Phototransistoren.
    Bin aber irgendwie nicht sicher ob ich die abstände groß genug gewählt habe.
    Was meint ihr? Ausserdem ist die Schaltung so in Ordnung?
    Der Roboter soll damit Linien in allen möglichen Winkeln gut erkennen können.
    Ist die Anordnung im Halbkreis dazu überhaupt die beste Lösung?
    Schonmal im voraus danke!
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Du solltest vorher zumindest ungefähr spezifizieren, wie die Linien aussehen können, die du erkennnen willst. Optimale Ergebnisse in Sachen Geschwindigkeit wirst du durch die digitale Auswertung auch nicht erreichen.

    MK

  3. #3
    Benutzer Stammmitglied
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    Digitale Auswertung? Ich dachte ich klemm die Ausgänge 3 bis 8 der Platine dann an den ADC am Port A meines Mega32.

    Die schwarze Linie wird mit Textilband aufgeklebt
    und ist 1cm bis 2cm breit. Die schwarze Linie folgt einem
    verschlungenen Pfad auf dem Boden. Sie kann Kurven mit
    unterschiedlichen Winkelgraden haben. Die Linie hat keine
    Kreuzungen.
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  4. #4
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    Hm, aber wenn du analog auslesen kannst/willst dann reicht eine LED und und 2 IR-Transistoren. Denk immer dran, dass du das ganze dannach auch noch auswerten musst!

    MK

    Guggst du hier und hier (bzw. auch auf unserer HP)

  5. #5
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    Der ist ja ziemlich schnell. Ich will mit nahezu absoluter Sicherheit keine Linien "überfahren". Deshalb dachte ich an 6 Sensoren.
    Könntest du eventuell deinen Programmcode später mal reinstellen?
    Konnte auf deiner HP nix finden.
    MfG dark_flash01
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  6. #6
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    Hi!

    Glaube kaum, dass der dir etwas nützt, aber bitte:

    Code:
    program Robo;
    
    { $BOOTRST $07000}         {Reset Jump to $07000}
    { $W+ Warnings}           {Warnings off}
    {$M+}                     {end ... on}
    
    Device = mega64, VCC=5;
    
    Import SysTick, SerPort, PWMport1A, PWMport1B;
    
    From System Import Float, Processes;
    
    Define
      ProcClock      = 8000000;       {Hertz}
      SysTick        = 10;             {msec}
      StackSize      = $0064, iData;
      FrameSize      = $0064, iData;
      Scheduler      = iData;
      SerPort        = 57600, Stop2;    {Baud, StopBits|Parity}
      RxBuffer       = 8, iData;
      TxBuffer       = 8, iData;
      PWMres1        = 8;              {bits}
      PWMpresc1      = 64;
    
    Implementation
    
    {$IDATA}
    {--------------------------------------------------------------}
    { Type Declarations }
    type
    
    {--------------------------------------------------------------}
    { Const Declarations }
    const
      wait   : word = 200; //Pause Initialisierung
      vmax   : float = 255; //Maximal-PWM
      vdrive : integer = 128; //Fahr PWM;
      vm2    : word = 45; //Maximal-PWM Aufgabe 2
      vd2    : word = 10; //PWM Differenz Aufgabe 2 für Lenken
      vm3    : word = 64; //Maximal-PWM Aufgabe 3
      vd3    : word = 32; //PWM Differenz Aufgabe 3 für Lenken
      directMax : word = 200; //Dauer gerade Fahren nach Ball erkannt Aufgabe 3
      direct2Max : word = 400; //Dauer gerade Fahren nach Tor erkannt Aufgabe 3
      
      vmess  : word = 63; //Mess-PWM für Border-Erkennung
    
      toturn : word = 500; //Maximal Zähler Lenken Aufgabe 2
    
      blockMax : word = 300; //Maximalzeit Dauer Erkennung Blockieren Rad
      
      mi     : word = 500; //maximale Mess-Schritte für Border-Erkennung
      mu     : word = 100; //mind. Abweichung für Border-Erkennung
      ma     : word = 50; //Offset auf erkannte Border
      
      nRound : byte = 2; //Anzahl Durchschnittswerte Drehzahl - 2^n
      nBreak : integer = 30; //Erkennung Abfallende Flanke T-U-Wandler
      
      steps  : longint = 1000; //Auflösung Bahnerkennung
      isMax  : integer = 550; //maximaler is-Werte, Abschneiden, Randerkennung   //550
      pd     : float = 1.5; //Regler Drehzahl      //1.5
      
    //////////PID/////
      kp     : float = 0.35; //P-Anteil                //0.35
      kd     : float = 10; //D-Anteil  =ki/ta          //10
                                                       //ta ~ 1ms
      
    //////////////////
      
    {--------------------------------------------------------------}
    { Var Declarations }
    {$EEPROM}
    var
      RdarkE         : word;
      LdarkE         : word;
      RbrightE       : word;
      LbrightE       : word;
      borderE        : word;
      
    {$IDATA}
    var
      R[@PortB, 1]   : bit; //Rad rechts
      L[@PortB, 0]   : bit; //Rad links
      T1[@PinC, 0]   : bit; //Taster 1-3
      T2[@PinC, 1]   : bit; //                2-3 getauscht!
      T3[@PinC, 2]   : bit; //
      S[@PortC, 3]   : bit; //Schussmotor
      B[@PinC, 4]    : bit; //Balllichtschranke
      E[@PinC, 5]    : bit; //Endschalter
      Led[@PortC, 7] : bit; //Led Spur
      X1[@PinD, 2]   : bit; //TSOP 1-3
      X2[@PinD, 3]   : bit; //
      X3[@PinD, 4]   : bit; //
      D1[@PortA, 2]  : bit; //Sensor Indikatoren
      D2[@PortA, 4]  : bit; //
      D3[@PortA, 5]  : bit; //
      
      
      AdcChan        :byte;
      CurrentAdc     :word;
      CurrentAdcLo[@CurrentAdc]:byte;
      CurrentAdcHi[@CurrentAdc+1]:byte;
      
      ada            :array[0..3] of longword;
      done           :array[0..3] of boolean;
      spd            :array[0..3] of word;
      run            :array[0..1, 0..1] of word;
      
      Rdark          : word;
      Ldark          : word;
      Rbright        : word;
      Lbright        : word;
      border         : word;
      Ris, Lis       : integer;
      is             : integer;
      stat           : byte;
      vr, vl         : integer;
      
      menu           : byte; //Menu
      pref           : boolean; //Untermenu Einstellungen
      btm            : boolean; //back to menu
      
      z              : byte;
      z2             : word;
    //z4             : word;
      z3             : float;
    //z5             : float;
    
      turn           : word; //Zähler Lenken Aufgabe 2
    
      isold    : integer;
      yp,yd,y,y2  : integer; //Anteile PID
      drest          : integer; //Rest von D-Anteil
      
      stat3          : byte; //Status Aufgabe 3
      direct         : word; //Zählwert gerade Fahren Ball gefunden Aufgabe 3
      direct2        : word; //Zählwert gerade Fahren Tor gefunden Aufgabe 3
      stat0          : byte; //Status Spur gefunden
      
    {--------------------------------------------------------------}
    { functions }
    
    interrupt ADCRdy;
    begin
      CurrentAdcLo:=ADCL;
      CurrentAdcHi:=ADCH;
    
      if AdcChan<2 then
         ada[AdcChan]:=longword(CurrentAdc);
      else
        if CurrentADC>spd[AdcChan] then
          spd[AdcChan]:=CurrentADC;
          spd[AdcChan-2]:=0;
        endif;
    
        if (spd[AdcChan-2]<blockMax) then inc(spd[AdcChan-2]); endif;
    
        if (CurrentADC>1020) or (spd[AdcChan-2]>=blockMax) then
          ada[AdcChan]:=44000;
          spd[AdcChan]:=0;
        endif;
    
        if (integer(spd[AdcChan])-integer(CurrentADC))>nBreak then
          if ada[AdcChan]=44000 then
            ada[AdcChan]:=4*longword(spd[AdcChan]);
          else
            ada[AdcChan]:=ada[AdcChan]-(ada[AdcChan] shr nRound);
            ada[AdcChan]:=ada[AdcChan]+longword(spd[AdcChan]);
          endif;
          spd[AdcChan]:=0;
        endif;
    
      endif;
      done[AdcChan]:=true;
      
      inc(AdcChan);
      if AdcChan>3 then AdcChan:=0; endif;
      
      ADMUX:=(ADCChan and $07)or $40;
      ADCSRA:=$CF;    //F=128 Prescaler
    end interrupt_ADCRdy;
    
    procedure initports;
    begin
      DDRA:= %11111111;    //7-Segmentanzeige
      PortA:=%00000000;
      DDRB:= %01100011;    //Motortreiber; 0:V/R rechts; 1:V/R links; 5:PWM 1A rechts; 6: PWM 1B links;
      PortB:=%00000000;
      DDRC:= %10001000;    //0-2:Taster; 3:Schussmotor; 4:Balllichtschranke; 5:Endschalter; 7:Led (Spur)
      PortC:=%00100111;
      DDRD:= %00000000;    //2-4:Tordedektierung
      PortD:=%00011100;
      DDRF:= %00000000;    //analog; 0:IR-Sensor rechts; 1:IR-Sensor links; 2:Drehzahl links; 3: Drehzahl rechts
      PortF:=%00000000;
    end initports;
    
    procedure display(x: byte);
    begin
      case x of
        0: PortA:=%10110111; |
        1: PortA:=%00000110; |  // =I
        2: PortA:=%01110011; |
        3: PortA:=%01010111; |
        4: PortA:=%11000110; |
        5: PortA:=%11010101; |  // =S
        6: PortA:=%11110101; |
        7: PortA:=%00000111; |
        8: PortA:=%11110111; |
        9: PortA:=%11010111; |
       10: PortA:=%00001000; |  // =.
       11: PortA:=%10110110; |  // =U
       12: PortA:=%10110001; |  // =C
       13: PortA:=%11100110; |  // =H
       14: PortA:=%10110000; |  // =L
       15: PortA:=%11110001; |  // =E
       16: PortA:=%00001110; |  // =1.
       17: PortA:=%01111011; |  // =2.
       18: PortA:=%01011111; |  // =3.
       19: PortA:=%11001110; |  // =4.
       20: PortA:=%11101110; |  // =H.
      endcase;
    end display;
    
    procedure setupadc;
    begin
      ada[2]:=0; ada[3]:=0;
      spd[2]:=0; spd[3]:=0;
      ADMUX:=$40;
      ADCSRA:=$CF;
      ADCChan:=0;
    end setupadc;
    
    procedure init;
    begin
      PWMPort1A:=0;
      PWMPort1B:=0;
      setupadc;
      menu:=1;
      display(menu);
      pref:=false;
      led:=true;
    end init;
    
    function getada(chan :byte) :longword;
    begin
      repeat
      until done[chan]=true;
      done[chan]:=false;
      return(ada[chan]);
    end getada;
    
    procedure copyE;
    begin
      if RdarkE>RbrightE then
        Rbright:=RdarkE;
        Lbright:=LdarkE;
        Rdark:=RbrightE;
        Ldark:=LbrightE;
      else
        Rdark:=RdarkE;
        Ldark:=LdarkE;
        Rbright:=RbrightE;
        Lbright:=LbrightE;
      endif;
      border:=borderE;
    end copyE;
    
    procedure getRL;
    var
      Rwas, Lwas :integer;
    begin
      Rwas:=(integer(getada(0))-integer(Rdark));
      Lwas:=(integer(getada(1))-integer(Ldark));
      
      if Rwas<0 then Rwas:=0; endif;
      if Lwas<0 then Lwas:=0; endif;
      
      Ris:=integer((longint(Rwas)*steps) DIV longint(Rbright-Rdark));
      Lis:=integer((longint(Lwas)*steps) DIV longint(Lbright-Ldark));
    
      if Ris>integer(steps) then Ris:=integer(steps);    endif;
      if Lis>integer(steps) then Lis:=integer(steps);    endif;
    end getRL;
    
    procedure show;
    begin
      copyE;
      Writeln(SERout, 'Rdark=' + inttostr(Rdark));
      Writeln(SERout, 'Ldark=' + inttostr(Ldark));
      Writeln(SERout, 'Rbright=' + inttostr(Rbright));
      Writeln(SERout, 'Lbright=' + inttostr(Lbright));
      Writeln(SERout, 'border=' + inttostr(border));
      Writeln(SERout, ' ');
    end show;
    
    procedure darkinit;
    begin
      display(10);
      RdarkE:=word(getada(0));
      LdarkE:=word(getada(1));
      show;
      mdelay(wait);
    end darkinit;
    
    procedure brightinit;
    begin
      display(10);
      RbrightE:=word(getada(0));
      LbrightE:=word(getada(1));
      show;
      mdelay(wait);
    end brightinit;
    
    procedure scanborder;
    var
      x    :word;
    begin
      display(10);
      L:=1;
      R:=0;
      PWMPort1A:=255;
      PWMPort1B:=255;
      mdelay(20);
      PWMPort1A:=vmess;
      PWMPort1B:=vmess;
      copyE;
      stat:=0;
      for x:=1 to mi do
        getRL;
        //writeln(serout, 'a' + inttostr(Ris) + 'b' + inttostr(Lis) + 'cdz');
        mdelay(1);
        if Lis+mu<Ris then stat:=1; endif;
        if (Lis>Ris) and (stat=1) then x:=mi; endif;
      endfor;
      PWMPort1A:=0;
      PWMPort1B:=0;
      borderE:=word(Ris+Lis)div 2 - ma;
      Writeln(SERout, 'border=' + inttostr((Ris+Lis)div 2 - ma) +
                        ' Lis=' + inttostr(integer(Lis)) + ' Ris=' + inttostr(integer(Ris)));
    end scanborder;
    
    procedure indi;
    begin
      D1:=X1;
      D2:=X2;
      D3:=X3;
    end indi;
    
    procedure load;
    begin
      S:=true;
      display(14);
      repeat
      until E=true;
      S:=false;
      display(5);
      while T2=false do endwhile;
      if menu=2 then display(10); endif;
      repeat
        if menu=2 then indi; endif;
      until T2=false;
    end load;
    
    procedure shot;
    begin
      load;
      for z:=9 downto 0 do
        display(z);
        if z=1 then S:=true; endif;
        mdelay(725);
      endfor;
      S:=false;
    end shot;
    
    procedure calcIs;
    begin
      is:=integer(Ris-Lis);
    
      if ((Lis>integer(border)) and (is<0)) or ((Ris>integer(border)) and (is>0)) then stat:=0; endif;
    
      if (Ris<integer(border)) and (is>0) and (stat=0) then stat:=1; endif;
      if (Lis<integer(border)) and (is<0) and (stat=0) then stat:=2; endif;
    
      if stat=1 then is:=isMax; endif;
      if stat=2 then is:=-isMax; endif;
    end calcIs;
    
    procedure pid;
    begin
      yd:=integer(float(is-isold)*kd);            // D-Anteil berechnen und mit
      yd:=yd+drest;                               // nicht berücksichtigtem Rest addieren
      if yd>vmax then
         drest:=yd-vmax;                          // merke Rest
       else
         if yd<-vmax then
           drest:=yd+vmax;
         else
           drest:=0;
         endif;
       endif;
    
       yp:=integer(float(is)*kp);                        // P-Anteil berechnen
       y:=yp+yd;                               // Gesamtkorrektur
       y2:=y div 2;                               // Aufteilung auf beide Motoren
       isold:=is;                                 // is merken
    
       vl:=vdrive;
       vr:=vdrive;
    
       if  y>0 then                                // nach rechts
         vl:=vdrive+y2;                        // links beschleunigen
         if vl>vmax then
           vl:=vmax;                               // falls Begrenzung
           y2:=vl-vdrive;                      // dann Rest rechts berücksichtigen
         endif;
         y:=y-y2;
         vr:=vdrive-y;                         // rechts abbremsen
         if vr<0 then vr:=0; endif;
       endif;
    
       if  y<0 then                                // nach links
         vr:=vdrive-y2;                        // rechts beschleunigen
         if vr>vmax then
           vr:=vmax;                               // falls Begrenzung
           y2:=vdrive-vr;                      // dann Rest links berücksichtigen
         endif;
         y:=y-y2;
         vl:=vdrive+y;                         // links abbremsen
         if vl<0 then vl:=0; endif;
       endif;
       
    end pid;
    
    procedure swing;
    begin
      if (X2=true) {or (S=true)} then
        turn:=0;
        run[0,0]:=vm2;
        run[0,1]:=vm2;
      else
        inc(turn);
    
        if (turn<=toturn) or (turn>3*toturn) then
          run[0,0]:=vm2-vd2;
          run[0,1]:=vm2;
          if turn>4*toturn then turn:=0; endif;
        endif;
        if (turn>toturn) and (turn<=3*toturn) then
          run[0,0]:=vm2;
          run[0,1]:=vm2-vd2;
        endif;
        
      endif;
    end swing;
    
    procedure menu2;
    begin
      if B=true then
        swing;
        getRL;
        if (word(Ris)>border) or (word(Lis)>border) then S:=true; endif;
      else
        run[0,0]:=0;
        run[0,1]:=0;
        btm:=true;
      endif;
    end menu2;
    
    procedure iniline;
    begin
      L:=true;
      R:=true;
      stat0:=1;
      stat3:=0;
    end iniline;
    
    {--------------------------------------------------------------}
    { Main Program }
    {$IDATA}
    
    begin
      initports;
      Start_Processes;
      init;
    repeat
    {Menu}
      repeat
        if T1=false then
          inc(menu);
          if pref=false then
            if menu>5 then menu:=1; endif;
            if menu<>5 then display(menu); else display(15); endif; // 15=E
          else
            if menu>5 then menu:=1; endif;
            if menu<>5 then display(15+menu); else display(20); endif; // 20=H
          endif;
          mdelay(200);
          while T1=false do endwhile;
        endif;
    
        if T2=false then
          if pref=false then
            if menu=5 then
              pref:=true;
              menu:=1;
            endif;
          else
            case menu of
              1: darkinit;   |
              2: brightinit; |
              3: scanborder; |
              4: shot;       |
              5: pref:=false;
                 menu:=1;    |
            endcase;
          endif;
          while T2=false do endwhile;
        endif;
        
        if pref=false then
          if menu<>5 then display(menu); else display(15); endif; // 15=E
        else
          if menu<>5 then display(15+menu); else display(20); endif; // 20=H.
        endif;
        
      until (T2=false) and (pref=false) and (menu<=4);
    {Program}
      show;
      while T2=false do endwhile;
      
      copyE;
      L:=true;
      R:=true;
      btm:=false;
      turn:=0;
      
      if (menu=1) or (menu=3) then stat0:=0; endif;
      
      if (menu=2) or (menu=3) then
        load;
        while T2=false do endwhile;
      endif;
      
      if menu=3 then
        stat3:=0;
        direct:=0;
        direct2:=0;
      endif;
      
      if menu=4 then
        run[0,0]:=vm2;
        run[0,1]:=vm2;
      endif;
      
      if menu<>1 then display(10); endif;
      
    {Main Routine}
      repeat
        if (menu=1) or (menu=3) then
          getRL;
          if stat0=1 then
            if (menu=3) then
              if (stat3=0) and (B=true) then inc(direct); endif;
              
              if direct>directMax then
                if (X3=true) and (X1=false) then stat3:=2; else stat3:=3; endif;
                direct:=0;
              endif;
              
              if (stat3=2) and (X1=true) and (X3=false) then
                stat3:=3;
              else
                if (stat3=3) and (X3=true) and (X1=false) then stat3:=2; endif;
              endif;
              
              if ((stat3=2) or (stat3=3)) and (X2=true) then stat3:=4; endif;
              
              if stat3=4 then
                if S=false then
                  stat3:=5;
                else
                  run[0,0]:=0;
                  run[0,1]:=0;
                endif;
              endif;
              
              if stat3=5 then
                swing;
                inc(direct2);
                if direct2>direct2Max then
                  S:=true;
                  direct2:=0;
                endif;
                if (B=false) and (direct2=0) then stat0:=2; endif;
              endif;
              if (stat3=2) or (stat3=3) then
                if stat3=2 then
                  run[0,0]:=vm3-vd3;
                  run[0,1]:=vm3;
                endif;
                if stat3=3 then
                  run[0,0]:=vm3;
                  run[0,1]:=vm3-vd3;
                endif;
              endif;
              
            endif; //menu=3
          endif; //stat0=1   (found)
    
          if (stat3<>5) and (E=true) then S:=false; endif;
          
          if stat0=0 then
              if (word(Ris)>=border) and (word(Lis)<border) then iniline; endif;
              if (word(Lis)>=border) and (word(Ris)<border) then stat0:=3; endif;
           endif;
          
          if (stat0=3) and (word(Ris)>=border) and (word(Lis)<border) then stat0:=4; endif;
          if (stat0=4) and (word(Lis)>=border) and (word(Ris)<border) then iniline; endif;
    
          if stat0=2 then
            if (word(Ris)>=border) then iniline; endif;
          endif;
    
          if (stat0=1) and ((menu=1) or ((menu=3) and (stat3=0))) then
            calcIs;
            pid;
            run[0,0]:=word(vl);
            run[0,1]:=word(vr);
          endif;
          
          if stat0=0 then
            run[0,0]:=vmax;
            run[0,1]:=vmax;
          endif;
          if stat0=2 then
            //drive back
            run[0,0]:=(5*vmax) div 4;
            run[0,1]:=vmax div 2;
            L:=false;
            R:=false;
          endif;
    
          if (stat0=3) or (stat0=4) then
            run[0,0]:=vmax div 3;
            run[0,1]:=vmax div 2;
            L:=false;
          endif;
    
        endif;  //menu=1 or menu=3
        
        if menu=2 then menu2; endif;
        
    if menu<>1 then indi; endif;
    
    //display(stat0);
    
    //run[0,0]:=vm2;
    //run[0,1]:=vm2;
        
        for z:=0 to 1 do
    
          z2:=11000 div word( getada(z+2) shr nRound ) ;
          if (z2>270) or (z2<15) then z2:=0; endif;
          
    //if z=0 then z4:=z2; endif;
    
          z3:=float(run[0,z])+ pd*(float(run[0, z])-float(z2));
          if z3<0 then z3:=0; endif;
          if z3>255 then z3:=255; endif;
    //if z=0 then z5:=z3; endif;
    
          run[1,z]:=word(z3); //z3
        endfor;
    
    //writeln(serout, inttostr(is));
    //mdelay(50);
        
    //writeln(serout, 'a' + inttostr(z2) + 'b' + inttostr(integer(z3)) + 'c'
    //                  + inttostr(z4) + 'd' + inttostr(integer(z5)) + 'z');
    //mdelay(30);
        
        PWMport1A:=run[1,1];
        PWMport1B:=run[1,0];
    
      until (T1=false) or (T2=false) or (T3=false) or (btm=true);
    
    
      if btm=true then
        repeat
        until E=true;
        S:=false;
      endif;
    
    until btm=false;
    
        PortA:=%00000000;
        PWMPort1A:=0;
        PWMPort1B:=0;
        S:=false;
    
    end Robo.
    Das interesanteste für dich ist sicherliche die procedure PID, die ich von waste übernommen habe. Aber das Auswerten und Anpassen durch Initialisieren der Sensordaten war auch nicht trivial.

    Und wenn du einen 10cm breiten Balken an Sensoren verwenden würdest, wärst du nicht schneller, ohne die Linie zu verlieren. Es kommt sehr auf die Geometrie des Robos drauf an. Ich weiß nicht, ob du dir die DOKU [5,7 MB] schon durchgelesen hast, aber der Abstand zw. einem Rad und den Sensoren ist der minimale Radius, den der Roboter fahren kann. (differentiell angetriebener)

    MK

  7. #7
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    danke.
    Nochmal zur Anordnung:
    sind die vllt zu nahe nebeneinander?
    Hat jemand verbessungsvorschläge?
    bin für alles dankbar.
    MfG flash
    Signatur:
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    Sowas find ich absolut faszinierend!

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