Para seguir la línea, hemos programado un controlador PID (./pid.py) que utilizamos para controlar tanto la velocidad como la rotación del robot. La entrada de “error” para la rotación es la diferencia entre la posición de la línea y el centro del robot, mientras que para la velocidad la entrada es la rotación. Queremos que la velocidad sea mayor cuanto menor sea la rotación, por lo que el PID que la controla debe ser inverso. Así, la consigna de control del robot se calcularía de la siguiente forma:
r = Kpr × ε + Kir × ∫t ε dt + Kdr × d ε/dt
v = Kpv × r + Kiv × ∫t r dt + Kdv × dr/dt
Para estimar las constantes de los PID seguimos el procedimiento Ziegler-Nichols simplificado, como se ha descrito en clase. Para ello, hacemos que el cerebro del robot escriba en un fichero el error que comete con respecto a la línea en cada momento, y representamos el contenido de dicho fichero como una gráfica (./log.py), de manera que podemos localizar las oscilaciones de forma sencilla.
Otro de los cambios que realizamos fue la reacción del robot cuando pierde la línea. En este caso, en lugar de parar el robot, distinguimos entre dos situaciones:
- Si el robot acaba de iniciarse, es decir, nunca ha encontrado una línea, comienza a describir una espiral hasta que la encuentra.
- Si el robot ya se encontraba en una línea, entonces sabemos que la línea no puede estar lejos, por lo que se para y rota hasta que la encuentra.
El control no funciona todas las veces cuando se encuentra una curva muy cerrada, puesto que en algunos casos detecta las dos líneas como una sola y calcula el centro de esta línea virtual. Además, si encuentra la línea de forma perpendicular a su trayectoria, necesita varios intentos, como se muestra en la siguiente imagen
Además de los ya mostrados, a continuación se muestran los recorridos del robot en diferentes mapas.
Para detectar y esquivar obstáculos utilizamos los sonar del robot. Diferenciamos entre dos estados: seguir una pared y girar una esquina cóncava con respecto al robot.
Para seguir la pared, intenta mantener la distancia con la misma dentro de un rango, de esta manera, si se detecta que la distancia es menor que un umbral, se gira para alejarse y viceversa cuando se detecta una distancia mayor. A partir de la definición, se observa que este mismo estado sirve para girar las esquinas convexas con respecto al robot, como las que se encuentra cuando rodea una caja rectangular. Cuando se encuentra una pared de frente suponemos que se haya en una esquina cóncava, como las que se puede encontrar cuando sigue las paredes por dentro de una habitación. En este caso, pasa al siguiente estado
Tal y como está hecho el programa, el robot gira siempre en el mismo sentido, por lo que siempre podemos suponer que tiene la pared al mismo lado y, por lo tanto, siempre que se encuentra una pared de frente gira en sentido contrario hasta que detecta que la distancia frontal con la pared es suficientemente grande.