今年電賽我們隊伍選擇的是B題，滾球控制系統。最後我們得到了省特和國一，也算是了結了我大一時的心愿吧。下麵對這次比賽進行一下總結，以後回憶起來的時候也有個念想。 滾球控制系統是一個多變數、非線性控制對象，是球桿系統的二維擴展。本系統以Arduino Due為核心控制板，通過攝像頭採集到球的位置信息，經 ...
今年電賽我們隊伍選擇的是B題，滾球控制系統。最後我們得到了省特和國一，也算是了結了我大一時的心愿吧。下麵對這次比賽進行一下總結，以後回憶起來的時候也有個念想。
滾球控制系統是一個多變數、非線性控制對象，是球桿系統的二維擴展。本系統以Arduino Due為核心控制板，通過攝像頭採集到球的位置信息，經過PID的控制演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能夠平衡在平板上特定的位置，或者沿一定的軌跡滾動。經測試，系統能夠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，雖然說心裡沒當一回事，但是還是默默地查起了一些資料。
板球系統、板球系統，最關鍵的就是需要檢測到球的位置，然後通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。這兩種方法比賽之前我都試過，電阻屏的話市場上有賣的一般就是7寸-17寸的四線、五線電阻屏，它獲取小球位置比較靈敏，而且精度高、延遲低，對小球的材質、顏色沒有要求，但是要求小球具備一定的重量，要不然檢測不到球呀。至於攝像頭檢測小球的位置的話，一種方法是檢測圓形，另一種方法是顏色檢測，一般顏色檢測的速度會快一些。如果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，而且對光線的要求也較大，但是也可以使用開源攝像頭（如OpenMV，pixy等），直接把小球位置信息等通過I2C、USART傳輸回單片機上。我們最後使用的就是Pixy。
最後賽題出來的時候，我們就傻眼了，居然和網傳的消息那麼像，但是尺寸卻那麼巨大。本來寫好的電阻屏的程式是用不到了，只能用攝像頭檢測小球位置這種方法了。
當然我們想，小的我們都做好了，大的豈不是直接把原來的結構放大一些就是啦。但是後來發現我們想多了，尺寸變大許多導致的結果就是，機械結構需要重新設計。之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。但是等系統變大許多，板子變得很大很重，攝像頭需要架設的很高，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，我們的機械結構換了4套。感覺一直都是在做木工活。第一套結構是純木質的，各個部位全部用膠粘死。第二套是板子用的泡沫板，其他部分還是木質的。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、而且也不能拆卸。第四套結構的話，我們板子選擇的是60*60*1cm的雪弗板，這個比較輕、而且也比較平，底板是PVC版，畫原理圖然後切割，支持部分是鋁架，所有部分均可拆卸。
等機械結構做好之後，還剩一天的時間來寫程式，簡直奔潰，感覺比賽的大部分時間全部都在設計機械結構。但是這是非常必要的，因為機械結構如果不好，你的程式優化的再好，也是不會穩定的，尤其是這麼巨大的一個裝置。
前面說了一堆廢話，下麵說一點有用的：
①我們選用的控制器是Arduino Due。因為使用它開發簡單方便快速，而且時鐘頻率大84Mhz，相比於普通的stm32f1一點也不遜色。本來想直接用樹莓派了，但是想到用樹莓派可能有違規的可能，所以還是算了。
②攝像頭選擇的是pixy。利用Pixy圖像識別感測器檢測小球位置坐標。Pixy支持多物體、多色彩的顏色識別，同時也支持多種通信方式，它搭載的圖像感測器配合強大的硬體，可以將小球的位置坐標信息快速地發送給微控制器。註意！！！這可是直接把小球的坐標發到單片機里唉，所以你用性能差一點的單片機也沒有關係了，這大大的簡化了程式的複雜性，省去了自己寫圖像處理部分的事，節省了許多時間。
③舵機的話我們試了好多舵機，貴的、便宜的，最後還是選擇了MG996R。具體原因我不多說，大家可以買來試試。
（待續。。。）
