Қашу роботы: қашу ойынына арналған RC автокөлігі: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл жобаның негізгі мақсаты бұрыннан бар роботтардан ерекшеленетін және нақты және инновациялық салада қолдануға болатын робот құрастыру болды.

Жеке тәжірибеге сүйене отырып, Escape Game-де іске асырылатын автомобиль тәрізді робот жасау туралы шешім қабылданды. Әр түрлі компоненттердің арқасында ойыншылар контроллердегі жұмбақты шешу арқылы машинаны қосады, көліктің траекториясын басқарады және бөлмеден қашып шығу үшін жолда кілт алады.

Бұл жоба Бельгиядағы Libre de Bruxelles (ULB) және Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.) университеттерінде Мехатроника курсының бөлігі болғандықтан, басында бірнеше талаптар қойылды, мысалы:

• Механика, электроника және бағдарламалау салаларын қолдану және біріктіру
• Бюджет 200 евро
• Жаңа нәрсе әкелетін дайын және жұмыс істейтін роботтың болуы

Бұл шынайы өмірдегі қашу ойындарында, кейде бірнеше сеанстарда қолданылатындықтан, бірнеше талаптарды орындау қажет болды:

• Автономия: роботты ойын шектеулерін құрметтеуге жартылай автономды ету жолын табу
• Қолдануға ыңғайлы: камераның кері байланысы бар экранның болуы
• Беріктік: соққыларды сіңіруге қабілетті берік материалдар
• Қауіпсіздік: ойыншылар роботпен тікелей байланыста емес

1 -қадам: Негізгі түсінік және мотивация

Кіріспеде түсіндірілгендей, бұл жобаның негізгі тұжырымдамасы-жартылай автономды роботты құру және құру, оны алдымен қашу ойынының ойыншылары басқарады, содан кейін ойыншылардың бақылауын қайтарып алады.

Бұл қағида келесідей: сіз достарыңызбен бірге бөлмеде құлыптаулы екеніңізді елестетіп көріңіз. Бөлмеден шығудың жалғыз мүмкіндігі - кілтті табу. Кілт сіздің аяқ астыңызда, лабиринтте, қараңғы аралық қабатта жасырылған. Бұл кілтті алу үшін сізде үш нәрсе бар: қашықтан басқару құралы, карта және экран. Қашықтан басқару пульті қашықтан басқару пультінің басқару батырмаларында ойлап табылған жұмбақты шешу арқылы көлікті аралық қабатта басқаруға мүмкіндік береді. Сіз бұл жұмбақты шешкеннен кейін, машина қосылады (5 -қадам: кодтау - 'loop ()' деп аталатын негізгі функция), және сіз берілген картаның көмегімен машинаны лабиринт арқылы жүргізуді бастауға болады. Экран роботтың алдына орнатылған камераның арқасында машинаның көргенін тікелей көрсетуге арналған, сондықтан сізге траекторияларды, ең бастысы кілтті көруге көмектеседі. Роботтың төменгі жағындағы магниттің арқасында кілтті алғаннан кейін және лабиринттің соңына жеткенде, сіз кілтті алып, құлыпталған бөлмеден қашып кете аласыз.

Сондықтан роботтың негізгі компоненттері:

1. Жұмбақ қашықтан басқару пультінде шешіледі
2. Ойыншылардың роботты қашықтан басқару пультімен басқаруы
3. Камера тікелей түсірілген видеоға негізделген басқару дисплейі

Мұндай ойындарда негізгі шектеу уақыт болып табылады (көптеген ойындарда табысқа жету үшін 30 минуттан 1 сағатқа дейін уақыт бар), сенсор роботтың астына сенсор бекітілген және қосылған, осылайша егер сіз ойыншы ретінде асып кетсеңіз. белгілі бір уақыт (біздің жағдайда 30 минут), робот басқаруды қайтарып алады және ойынның таймері сөнгенге дейін бөлменің кілтін алу мүмкіндігіне ие болу үшін паркурсты өздігінен аяқтайды (біздің жағдайда 1) сағат)

Сондай -ақ, көлік мүлде қараңғы бөлмеде болғандықтан, жарық диодтары сенсордан алыс емес жерде орналасқан, ол жерден сигналды оқуға көмектеседі.

Бұл топтық жобаның мақсаты - нарықта бұрыннан бар нәрсеге сүйену, оны жеке құндылықты қосу арқылы өзгерту және оны қызықты және интерактивті өрісте қолдану. Шын мәнінде, Бельгияның Брюссель қаласындағы сәтті қашу бөлмесімен байланыста болғаннан кейін, біз қашып кету ойындары тек танымал болып қана қоймай, сонымен қатар оларда интерактивтіліктің жоқтығын және клиенттер жеткіліксіз деп шағымданатынын білдік. « ойын.

Біз ойыншыларды ойынның бір бөлігі болуға шақыра отырып, берілген талаптарға сай келетін робот идеясын ойластыруға тырыстық.

Міне, роботта не болатыны туралы қысқаша ақпарат:

- Автономды емес бөлік: қашықтан басқару құралы қабылдағыш арқылы Arduino-мен байланысады. Ойыншылар пультті басқарады, сондықтан қозғалтқышты басқаратын Arduino -ны басқарады. Arduino ойын басталар алдында қосылады, бірақ ойыншылар қашықтан басқару пультіндегі жұмбақты шешкенде негізгі функцияға кіреді. IR сымсыз камерасы қазірдің өзінде қосылған (қосу/өшіру қосылған кезде «тұтас» (Arduino басқаратын) бір мезгілде қосылады). Ойыншылар көлікті қашықтан басқару пультімен басқарады: олар жылдамдық пен бағытты бақылайды (5 -қадам: схема). Егер негізгі функция енгізілгенде басталатын таймер 30 минутқа тең болса, контроллерден басқару өшіріледі.

- Автономды бөлім: басқаруды Arduino басқарады. 30 минуттан кейін инфрақызыл желідегі трекер сенсоры парктерді аяқтау үшін жердегі сызықпен жүре бастайды.

2 -қадам: материалдар мен құралдар

МАТЕРИАЛ

Электронды бөлшектер

• Микроконтроллер:

  • Arduino UNO
  • Arduino мотор қалқаны - Райхельт - 22,52 €

• Датчиктер:

  IR желілік трекер - Мак Хобби - 16,54 €

• Батареялар:

  6х 1,5В батарея

• Басқа:

  • Protoboard
  • Сымсыз камера (ресивер) - Banggood - 21.63 €
  • Қашықтан басқару пульті (таратқыш + қабылдағыш) - Amazon - 36,99 €
  • Зарядтау қондырғысы (Qi қабылдағышы) - Райхельт - 22,33 € (қолданылмайды - 7 -қадам. Қорытынды)
  • Жарықдиодты - Amazon - 23.60 €

Механикалық бөлік

• DIY автомобиль шасси жиынтығы - Amazon - 14.99 €

  • Қолданылған:

    • 1x қосқыш
    • 1x кастор дөңгелегі
    • 2x дөңгелектер
    • 2x тұрақты ток қозғалтқышы
    • 1x батарея ұстағыш

  • Қолданылмаған:

    • 1x автомобиль шассиі
    • 4x M3*30 бұранда
    • 4x L12 аралық
    • 4x бекіткіштер
    • 8x M3*6 бұранда
    • М3 жаңғақ
• Магнит - Amazon - 9.99 €

• Бұрандалар, гайкалар, бұрандалар

  • М2*20
  • М3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • барлық сәйкес жаңғақтар

• 3D басып шығарылған бөліктер:

  • 5 рет серіппелер
  • 2x қозғалтқышты бекіту
  • 1x L-тәрізді сызық трекерін бекіту

• Лазермен кесілген бөлшектер:

  • 2x дөңгелек жалпақ табақ
  • 5x тікбұрышты шағын жалпақ табақ

ҚҰРАЛ

• Машиналар:

  • 3D принтері
  • Лазерлік кескіш
• Бұрауыштар
• Қол бұрғылаушы
• Әк
• Электроника дәнекері

3 -қадам: (Лазерлік) кесу және (3D) басып шығару

Біз кейбір компоненттерді алу үшін лазерлік кесу мен 3D басып шығару әдістерін қолдандық. Сіз төмендегі файлдан барлық АЖЖ файлдарын таба аласыз

Лазерлік кескіш

Роботтың екі негізгі бекіткіш бөлігі лазерлік кесілген: (Материал = 4 мм MDF картон)

- роботтың негізін (немесе шассиін) жасау үшін 2 дөңгелек жалпақ диск

- Механикалық және электронды компоненттерді орналастыру үшін екі дискіде бірнеше тесік

- екі шасси пластинасының арасындағы серіппелерді бекіту үшін 5 тіктөртбұрышты шағын пластиналар

3D принтері (Ultimakers & Prusa)

Роботтың әр түрлі элементтері оларға бір мезгілде қарсылық пен икемділік беру үшін 3D басып шығарылды: (Материал = PLA)- 5 серіппе: серіппелер блок түрінде басылғанын ескеру қажет олар өздерінің «көктемгі» пішіндері!

- Қозғалтқышты бекіту үшін 2 тікбұрышты қуыс бөлік

- Line трекерін орналастыруға арналған L-тәрізді бөлік

4 -қадам: электрониканы жинау

Электронды эскиздерден көріп отырғаныңыздай, Arduino электронды бөліктің орталық бөлігі болып табылады.

Connexion Arduino - желілік трекер: (cfr. Сәйкес ізбасарлардың эскизі)

Connexion Arduino - Motors: (cfr. Сәйкес жалпы эскиз - сол жақта)

Connexion Arduino - Қашықтан басқару пульті: (cfr. Сәйкес жалпы эскиз - жоғары)

Connexion Arduino - жарықдиодты шамдар: (cfr. Сәйкес жалпы эскиз - сол жақта)

5V және GND порттарының санын көбейту және барлық қосылуларды жеңілдету үшін протобоард қолданылады.

Бұл қадам оңай емес, өйткені ол жоғарыда көрсетілген талаптарды орындауы керек (автономия, пайдаланушыға ыңғайлы, беріктік, қауіпсіздік) және электр тізбегіне ерекше назар мен сақтық қажет.

5 -қадам: кодтау

Кодтау бөлігі Arduino -ға, қозғалтқыштарға, қашықтан басқару пультіне, желілік трекке және жарық диодтарына қатысты.

Сіз кодты таба аласыз:

1. Айнымалылар декларациясы:

• RC қабылдағышы пайдаланатын түйреуіш декларациясы
• DC Motors қолданатын түйреуіш декларациясы
• Жарықдиодты шамдар қолданатын түйреуіш декларациясы
• 'Жұмбақ' функциясы арқылы қолданылатын айнымалылардың декларациясы
• IR сенсорлары қолданатын түйреуіш декларациясы
• IR Deck қолданатын айнымалылар декларациясы

2. Инициализация функциясы: әр түрлі түйреуіштер мен жарықдиодты инициализациялау

'Setup ()' функциясы

3. Қозғалтқыштардың қызметі:

• 'Turn_left ()' функциясы
• 'Turn_right ()' функциясы
• 'CaliRobot ()' функциясы

4. Функционалдық сызықты қадағалаушы: роботтың жартылай автономды әрекеті кезінде алдыңғы 'CaliRobot ()' функциясын қолданады

'Follower ()' функциясы

5. Қашықтан басқару пультіне арналған функция (жұмбақ): ойыншыларға ұсынылған жұмбақтың дұрыс шешімін қамтиды

'Riddle ()' функциясы

6. Негізгі цикл функциясы: ойыншыларға жұмбақтың шешімін тапқаннан кейін машинаны басқаруға мүмкіндік береді, таймерді іске қосады және таймер 30 минуттан асқаннан кейін цифрлықтан (қашықтан басқарылатыннан) цифрлыққа (автономды) ауысады.

'Loop ()' функциясы

Кодтың негізгі процесі жоғарыдағы схемада түсіндірілген, оның негізгі функциялары бөлектелген.

Сіз бұл жобаның барлық кодын Arduino IDE әзірлеу интерфейсі арқылы жазылған.ino файлынан таба аласыз.

6 -қадам: жинау

Бізде барлық компоненттер лазермен кесілген, 3D басып шығарылған және дайын: біз бәрін жинай аламыз!

Алдымен біз 3D басып шығарылған серіппелерді лазермен кесілген тіктөртбұрышты пластиналарға диаметрі болттары бар пружиналардағы тесіктердің диаметріне бекітеміз.

5 серіппе олардың кішкене табақшаларына бекітілгеннен кейін, біз оларды кіші болттармен төменгі шасси тақтасына бекітеміз.

Екіншіден, біз қозғалтқыштарды кіші болттармен төменгі шасси тақтасының астына 3D басып шығарылған мотор бекітпелеріне бекітеміз.

Олар бекітілгеннен кейін, біз екі дөңгелекті төменгі шасси тақтасының тесіктеріндегі қозғалтқыштарға бекітуге келеміз.

Үшіншіден, біз доңғалақты дөңгелекті төменгі шасси тақтасының астына кіші болттармен бекітеміз, осылайша төменгі шасси тақтасы көлденең болады.

Енді біз басқа компоненттерді жөндей аламыз

• Төменгі корпус тақтасы:

  • Төменде:

    • Сызық іздеуші
    • ЖАРЫҚ ДИОДТЫ ИНДИКАТОР

  • Аяқталды:

    • Қашықтан басқару пульті қабылдағышы
    • Arduino және мотор қалқаны
    • ЖАРЫҚ ДИОДТЫ ИНДИКАТОР

• Жоғарғы корпус тақтасы:

  • Төменде:

    Камера

  • Аяқталды:

    • Батареялар
    • Қосу/өшіру қосқышы

Ақырында, біз екі шасси тақтасын бірге жинай аламыз.

Ескерту: Барлық компоненттерді жинау кезінде абай болыңыз! Біздің жағдайда серіппелерге арналған кішкене пластиналардың бірі екі шасси тақтасын құрастыру кезінде зақымдалған, себебі ол тым жұқа. Біз қайтадан үлкен еннен бастадық. Лазерлік кесуді (сонымен қатар 3D -принтерді) қолданғанда берік материалдарды пайдалануды ұмытпаңыз және олардың бөлшектері тым жұқа немесе тым нәзік болмайтындай етіп өлшемдерді тексеріңіз.

7 -қадам: Қорытынды

Барлық компоненттер жиналғаннан кейін (барлық компоненттердің жақсы бекітілгеніне және құлап қалмайтынына көз жеткізіңіз), камераның қабылдағышы экранға (яғни, теледидар экранына), батареялар (6х 1,5В) қосылады. батарея ұстағыш, сіз бәрін тексеруге дайынсыз!

Біз батареяларды (6х 1,5В) портативті аккумуляторға ауыстыру арқылы жобаны бір қадам алға жылжытуға тырыстық:

• зарядтау қондырғысының құрылысы (сымсыз зарядтау құрылғысы лазерлік зарядтау станциясына бекітілген (суреттерді қараңыз));
• портативті батареяға ресиверді (Qi қабылдағыш) қосу (суреттерді қараңыз);
• Arduino -да функция жазу, роботтан жердегі сызықты қарама -қарсы бағытта жүруді, зарядтау қондырғысына жетуді және батареяны қайта зарядтауды сұрайды, осылайша бүкіл робот келесі ойын сессиясына автономды түрде дайын болады.

Батареяларды портативті аккумуляторға ауыстыру кезінде проблемалар туындады, өйткені жобаның аяқталуына дейін (еске саламыз: бұл жобаны біздің ULB/VUB профессорлары бақылаған, сондықтан бізде құрметтеу мерзімі болған), біз тестілеуді аяқтай алмадық. робот Сіз бұл жерден компьютерден (USB қосылымы) жұмыс істейтін және қашықтан басқару пультімен басқарылатын роботтың бейнесін таба аласыз.

Соған қарамастан, біз көздеген барлық қосымша құндылықтарға қол жеткізе алдық:- беріктік- дөңгелек пішін- қосылатын жұмбақ- басқару қосқышы (қашықтан-> автономды) Егер бұл жоба сіздің назарыңыз бен қызығушылығыңызды сақтап қалса, біз өте Сіз не істегеніңізді көргіңіз келеді, сіз бізден өзгеше қадамдарды орындадыңыз ба, автономды зарядтау процесінде сәттілікке қол жеткіздіңіз бе?

Бұл жоба туралы өз пікіріңізді айтудан тартынбаңыз!