【Arduino】2017年電子設計大賽B題 滾球控制系統|板球系統

今年電賽咱們隊伍選擇的是B題，滾球控制系統。最後咱們獲得了省特和國一，也算是告終了我大一時的心願吧。下面對此次比賽進行一下總結，之後回憶起來的時候也有個念想。

滾球控制系統是一個多變量、非線性控制對象，是球杆系統的二維擴展。本系統以Arduino Due爲核心控制板，經過攝像頭採集到球的位置信息，通過PID的控制算法來控制舵機的運行，從而控制小球的運動。其目的是讓一個自由滾動的小球可以平衡在平板上特定的位置，或者沿必定的軌跡滾動。經測試，系統可以實現題目要求的各項功能，實測指標均達到或超過題設要求。
關鍵詞：滾球控制系統；Arduino Due；位置檢測；PID控制

當時網傳已經有板球系統這道題了，雖說內心沒當一回事，可是仍是默默地查起了一些資料。
板球系統、板球系統，最關鍵的就是須要檢測到球的位置，而後經過板的機械運動將球保持在指定的位置上。
怎麼檢查球的位置呢？有兩種不錯的方法：一種方法是利用電阻屏，還有一種是利用攝像頭。這兩種方法比賽以前我都試過，電阻屏的話市場上有賣的通常就是7寸-17寸的四線、五線電阻屏，它獲取小球位置比較靈敏，並且精度高、延遲低，對小球的材質、顏色沒有要求，可是要求小球具有必定的重量，要否則檢測不到球呀。至於攝像頭檢測小球的位置的話，一種方法是檢測圓形，另外一種方法是顏色檢測，通常顏色檢測的速度會快一些。若是使用攝像頭檢測小球位置的話，那麼對處理器的運算速度要求較高，並且對光線的要求也較大，可是也可使用開源攝像頭（如OpenMV，pixy等），直接把小球位置信息等經過I2C、USART傳輸回單片機上。咱們最後使用的就是Pixy。

最後賽題出來的時候，咱們就傻眼了，竟然和網傳的消息那麼像，可是尺寸卻那麼巨大。原本寫好的電阻屏的程序是用不到了，只能用攝像頭檢測小球位置這種方法了。

固然咱們想，小的咱們都作好了，大的豈不是直接把原來的結構放大一些就是啦。可是後來發現咱們想多了，尺寸變大許多致使的結果就是，機械結構須要從新設計。以前小板球系統的穩定性超級好，根本不會出現板子的抖動問題。可是等系統變大許多，板子變得很大很重，攝像頭須要架設的很高，就帶來了許多問題了。

攝像頭是距離板子1m多的位置，這帶來的後果就是，可能攝像頭找不到那麼小的球的位置了。

在比賽的那幾天中，咱們的機械結構換了4套。感受一直都是在作木工活。第一套結構是純木質的，各個部位所有用膠粘死。第二套是板子用的泡沫板，其餘部分仍是木質的。第三套是板子用的黑色噴漆鐵板，支架是鐵的，底板是木的，整套結構超級重、並且也不能拆卸。第四套結構的話，咱們板子選擇的是60*60*1cm的雪弗板，這個比較輕、並且也比較平，底板是PVC版，畫原理圖而後切割，支持部分是鋁架，全部部分都可拆卸。

等機械結構作好以後，還剩一天的時間來寫程序，簡直奔潰，感受比賽的大部分時間所有都在設計機械結構。可是這是很是必要的，由於機械結構若是很差，你的程序優化的再好，也是不會穩定的，尤爲是這麼巨大的一個裝置。

前面說了一堆廢話，下面說一點有用的：
①咱們選用的控制器是Arduino Due。由於使用它開發簡單方便快速，並且時鐘頻率大84Mhz，相比於普通的stm32f1一點也不遜色。原本想直接用樹莓派了，可是想到用樹莓派可能有違規的可能，因此仍是算了。
②攝像頭選擇的是pixy。利用Pixy圖像識別傳感器檢測小球位置座標。Pixy支持多物體、多色彩的顏色識別，同時也支持多種通訊方式，它搭載的圖像傳感器配合強大的硬件，能夠將小球的位置座標信息快速地發送給微控制器。注意！！！這但是直接把小球的座標發到單片機裏唉，因此你用性能差一點的單片機也沒有關係了，這大大的簡化了程序的複雜性，省去了本身寫圖像處理部分的事，節省了許多時間。
③舵機的話咱們試了好多舵機，貴的、便宜的，最後仍是選擇了MG996R。具體緣由我很少說，你們能夠買來試試。

（待續。。。）