Arduino көмегімен DIY көп функциялы робот: 13 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бұл робот негізінен Arduino -ны түсінуге және Arduino -ның әр түрлі жобаларын біріктіруге арналған. Сонымен қатар, кім үй жануарларына робот алғысы келмейді? Мен оны BLUE ROVIER 316 деп атадым. Мен әдемі шынжырлы шасси сатып алар едім, бірақ оны нөлден жасау сізге көп нәрсені үйретеді және оны аяқтағаннан кейін сізге мақтаныш береді. RC автокөлігі және қозғалыс кезінде кедергілерден аулақ болу. Ол негізінен Bluetooth арқылы қосылған Android телефоны арқылы басқарылады. Google дауысты тану мен еңкейтуді сезу сияқты Android мүмкіндіктеріне сүйене отырып, ол өзін сүйкімді, ақылды робот сияқты ұстай алады. Мен оның атына BLUE қостым, себебі ол негізінен Bluetooth -ға негізделген. Бұл менің алғашқы Arduino жобасы болды және мен оның бірегей болуын қаладым. Егер сізге жоба ұнаған болса, маған робототехника байқауында дауыс беріңіз!

1 -қадам: демонстрациялық бейне

Сіз роботтың демонстрациясын мына сайттан көре аласыз:

2 -қадам: ROVIER тарихы

Егер сіз BLUE ROVIER 316 -нің сүйкімді оқиғасынан өткіңіз келмесе, келесі қадамға өтуге болады. Бір жыл бұрын мен әкемнен сыйлық ретінде Arduino UNO алдым. Бұл менің Arduino саласындағы алғашқы қадамым болғандықтан, мен жалпы Arduino жобаларынан өзгеше және ерекше нәрсе жасағым келді. Бұл дауысты командаларды түсінетін және қашықтан басқару, сызықтарды ұстану, кедергілерден аулақ болу және тағы басқалар сияқты көптеген ақылды нәрселерді жасай алатын сүйкімді және ақылды робот болу керек еді. Оларды қалай біріктіру керек деген сұрақ туындады. Желіде серуендегеннен кейін мен Bluetooth -ды ең арзан режим деп шештім. Осылайша, КӨК РОВИЕР қозғалысқа енгізілді, бірақ мен роботтың көптеген ерекшеліктерін, оның ішінде Arduino UNO жадының жетіспеушілігінен, алып тастауға мәжбүр болдым. БҰҰ сандық түйреуіштері). Маңызды емес, мен жалғастырдым. Роботтың соңғы нұсқасын жасау үшін маған өте жақсы уақыт қажет болды. Көптеген сынақтар мен сәтсіздіктерден кейін, ақырында, BLUE ROVIER пайда болды, енді роботты жасауға көшуге болады.

3 -қадам: компоненттер мен бөлшектер

Сізге тек келесі компоненттер қажет: 1. Android жүйесі 2. Arduino Uno 3. wtv020-sd-16p модулі және 8ohm динамигі4. 2x L293d мотор реттегіш схемасы 5. 4x bo қозғалтқыштары мен дөңгелектері6. HC SR04 ультрадыбыстық сенсор 7. 9г серво8. 8 АА батарея ұстағыш пен батарея 9. 9. 1гб micro SD картасы 10. шасси үшін шағын қосқыш қорабы.11. HC 05 Bluetooth модулі Мен білемін, бұл қымбат көрінеді! Бірақ уайымдамаңыз, бұл шамамен екі -үш мың рупийді құрайды. Android туралы айтатын болсақ, бұл үлкен проблема болмайды, өйткені қазіргі кезде көпшілігінде бар. Бірақ жаңа нұсқалардың болуы (5.0 -ден жоғары) өнімділікті жоғарылатуы мүмкін. Айналымы орташа (60 -тан 100 -ге дейін) қозғалтқыштарды сатып алуға тырысыңыз. Бұл роботтың жылдамдығын бақылауда ұстауға көмектеседі, себебі басқа жылдамдықты реттеу схемасы орнатылмаған. Ал роботты жақсы уақытқа қуаттандыру үшін 8 аа батареялары жеткілікті. Bluetooth -ды ескере отырып, HC 05 роботқа жарайды, себебі ол арзан және өнімділігі де керемет. 1 ГБ көлемді micro SD картасы роботқа кез келген сұрақ қойылған кезде ойнатылатын дауыстық файлдарды сақтау үшін қажет [Толық талқыланбайтын бөлімнің соңғы бөлігінде талқыланады]. Қалған компоненттер тиісті қадамда егжей -тегжейлі талқыланады.

Енді осы роботта қолданылатын қарапайым «теорияларға» көшейік.

4 -қадам: Дауысты басқару теориясы

Робот андроид телефон арқылы дауыстық командаларды түсіне алады. Менің ойымша, бәрі де Google Voice Recognition функциясын жақсы біледі, біз Android -тегі бұл сөзді айтамыз және оны Google жазамыз. Дәл осы функция дауыстық командаларды тану және оларды мәтіндік командаларға түрлендіру үшін қолданылады. Мұндағы қолданба Google арқылы сөйлеуді мәтінге түрлендіріп, Bluetooth арқылы роботқа жібереді. Робот Bluetooth арқылы алынған осы командаларды орындауға бағдарламаланған. Ол сонымен қатар көптеген сұрақтарға жауап бере алады. Сіз роботты керемет нәрселер жасауға мәжбүр ету үшін кодқа тағы бірнеше пәрмендерді қоса аласыз. Міне Android қосымшасы:

5 -қадам: Қимылмен басқару теориясы

Қимылды басқару немесе қозғалысты басқару режимі Android арқылы да жүзеге асады. Бұл режимде роботты Android -ті руль ретінде пайдалану арқылы RC автокөлігі ретінде басқаруға болады. Бұл режимде қолданылатын барлық Android құрылғыларында «акселерометр» деп аталатын сенсор бар. Бұл акселерометр Android -ге әсер ететін үдеу күштерін өлшеу арқылы телефонның бұрышын анықтай алады. Дәл осы сенсор телефонды еңкейткен кезде Android экранды айналдырады. Мұндағы қолданба телефон акселерометрін пайдаланып, көлбеу бұрышты анықтайды. Содан кейін Bluetooth арқылы роботқа таңба (A, B….) Жіберіледі. Arduino алынған мәліметтерге сәйкес жұмыс істеуге бағдарламаланған, егер телефон алға қарай қисайса, А таңбасы жіберіледі және робот алға жылжиды. Артқа қисайған кезде В таңбасы жіберіледі және робот артқа, солға және оңға жылжиды. Android көлденең орналастырылғанда, E таңбасы жіберіледі және робот қозғалысын тоқтатады.

6 -қадам: Bluetooth басқару теориясы

Бұл режимде робот жалпы RC автокөлігі ретінде жұмыс істейді. Бұл режимде жаңа ештеңе жоқ, бұл нарықта қол жетімді қашықтан басқарылатын автомобиль сияқты, тек айырмашылығы - роботты басқару үшін Android қосымшасын қолданамыз. Қолданбада әр түрлі таңбалары бар әр түрлі түймелер бар. онымен байланысты. Кез келген пернені басқанда, қимылмен басқару режимі сияқты Bluetooth арқылы роботқа кейіпкер жіберіледі. Сонымен қатар, тиісті таңбалар тиісті пернелер басылған кезде жіберіледі, ал робот кіріс таңбаларын қадағалайды. Мен роботты оңға және солға қарату үшін қосымшаның 360 және -360 градус түймелерін қолдандым. Егер сіз роботты басқа нәрселерге мәжбүр еткіңіз келсе, оны кодта өзгертуге болады.

7 -қадам: кедергілерден аулақ болу теориясы

Бұл режимде робот кедергіден аулақ болу роботы ретінде жұмыс істейді, ол кез келген затпен соқтығысудан сақтайды. Бұл HC SR04 сенсорымен жасалады. Менің ойымша, сіз SONAR (дыбыстық навигация және ауқым) туралы білесіз. HC SR04 сенсоры ультрадыбыстық дыбыс толқындарын үздіксіз шығарады. Бұл толқындар қатты бетке тиген соң кері қайтады және сенсорға оралады. Толқынның сенсорға оралу уақыты есептеледі. Дыбыс шамамен 340 м/с жылдамдықта тарайтындықтан, біз SPEED × TIME = DISTANCE екенін білеміз, алдағы қашықтықты анықтай аламыз. Мысалы, егер дыбыс 2 секундқа созылса қайту үшін біз қашықтықты жоғарыдағы формула бойынша анықтай аламыз, яғни 340 × 2 = 680 м. Дәл осылай робот сенсор арқылы алда болатын қашықтықты өлшей алады, қозғалыс кезінде робот сенсор арқылы алдағы қашықтықты үздіксіз өлшейді. Егер ол алдыдағы таза кеңістік 30 см -ден аз екенін сезсе, ол қозғалуды тоқтатады. Содан кейін ол солға және оңға қарайды және әр жақтың қашықтығын салыстырады. Егер сол жақта үлкен қашықтық болса, робот солға бұрылады. Егер оң жақ үлкен болса, робот оңға бұрылады. Егер екі жақ бірдей қашықтықта болса, робот артқа бұрылады. Бұл қарапайым механизм роботқа кедергілерден аулақ болуға көмектеседі.

8 -қадам: шассиді жинау

Шассиді өзіңіз жасай отырып, сіз өлшемдер мен туралауға өте мұқият болуыңыз керек. Мен желіде мені қанағаттандыратын біреуді таба алмағаным үшін осылай таңдадым, шасси ретінде электрмен жабдықтау үшін пайдаланылатын жалпы қосқыш қорабы қолданылады. Менің ойымша, сіз оны электр аспаптары дүкенінен оңай ала аласыз. Алдымен төрт қозғалтқышты астына желіммен немесе қысқышпен бекітіңіз, содан кейін дөңгелектерді бекітіңіз. Содан кейін сіз роботтың басын жасауыңыз керек (серво мен HC SR04 сенсоры). Бас үшін перфоратордың кішкене бөлігін кесіңіз және оны бұранда арқылы сервоға бекітіңіз. Содан кейін ультрадыбыстық сенсорды перформан тақтасына желіммен бекітіңіз. Қораптың жоғарғы жағындағы кішкене төртбұрышты тесікті кесіп, оған сервоны бекітіңіз. Содан кейін роботтың артындағы батарея ұстағышын бұрандамен бекітіңіз. Схемалар мен басқа компоненттерді қораптың ішіне салыңыз, шассиіңіз дайын. Дыбыс шығып, сапасы жақсы болуы үшін динамик алдында бірнеше тесік жасауды ұмытпаңыз.

9 -қадам: Дауыс модулін дайындау

Роботтың сөйлеу режимі WTV 020 SD модулімен орындалады. Модуль робот үшін дауыстық файлдарды ойнату үшін қолданылады. Кез келген сұрақ қойылған кезде, arduino модульді SD картасындағы сәйкес дауыстық файлды ойнатуға мәжбүр етеді. Модульде arduino, қалпына келтіру, сағат, деректер және бос түйреуіштермен байланысқа арналған төрт сериялық деректер желісі бар. Файлдардың атаулары ондық бөлшекте болуы керек екенін ұмытпаңыз (0001, 0002…). Және бұл файлдар AD4 немесе WAV форматында болуы керек. Әрі қарай, модуль тек 1 Гб micro SD картасында жұмыс істейді. Кейбір модульдер тіпті 2gb карталарында жұмыс істейді және картада максимум 504 дауыстық файл болуы мүмкін. Сіз көптеген сұрақтар бойынша ойнауға болатын көптеген дауыстық файлдарды қоса аласыз. Сіз өзіңіздің жеке AD4 файлдарыңызды жасай аласыз (егер сіз бұл дауысты файлдармен бірге реттеуге болатын болса, бұл бөлімді өткізіп жіберуге болады)., сізде екі бағдарламалық жасақтама болуы керек, дыбысты өңдеуге арналған бағдарлама және файлдарды AD4 форматына түрлендіретін 4D SOMO TOOL деп аталатын бағдарлама. Екіншіден, сіз робот дауыстарын дайындауыңыз керек. Сіз мәтінді сөйлеуге айналдыра аласыз, тіпті өз дауысыңызды жазып, роботтың дауысын шығара аласыз. Бұл екеуін де дыбысты өңдеу бағдарламалық жасақтамасында жасауға болады. Әрине, роботтар адам дауысын айтса, жақсы көрінбейді. Сондықтан мәтінді сөйлеуге айналдырған дұрыс. Microsoft Anna және Microsoft Sam сияқты әр түрлі қозғалтқыштар бар, олар сізге көмектеседі. Дауыстық файлдарды дайындағаннан кейін оны 32000 Гц және WAV форматында сақтау керек. Бұл модуль 32000 Гц дейінгі дауыстық файлдарды ойната алатындығына байланысты. Содан кейін файлдарды AD4 форматына түрлендіру үшін 4D SOMO TOOL пайдаланыңыз. Ол үшін SOMO TOOL бағдарламасын ашып, файлдарды таңдап, AD4 Encode түймесін басыңыз, сонда сіздің дауыстық файлдар дайын болады. Анықтама алу үшін жоғарыдағы суретті тексеруге болады. Егер роботтық дауыстарды шығаруда толығырақ ақпарат алғыңыз келсе, мына жерге кіре аласыз:

[Роботтық дауыстар жасау] Міне, бастапқы дыбыстық файлдар мен бағдарламалық қамтамасыз ету:

10 -қадам: Қосылымдарды орнату

Сәйкес модульдердің барлық Vcc түйреуіштерін қысқартып, оны arduino -дағы 5в істікшеге қосыңыз. Gnd түйреуіштері үшін де солай жасаңыз. Мұнда әр түрлі модульдердің қосылымдары бар: HC 05 модулі: RX түйреуіші arduino қазыққа 0. TX түйреуіші arduino қазанына 1. HC SR04 сенсоры: эхо түйреуіші arduino қазанына арналған штыр 6. Ардуино қазу түйреуішіне 7WTV020-SD модуль: pin1 (түйреуішті қалпына келтіру) arduino dig pin2.pin4 динамикке +pin5 динамикке пин -7 (сағат).pin16 - 3.3v Содан кейін, серво сигналды (сары) сымды жалғап, 12. L293d қозғалтқыш реттегішін қазып алу үшін: A1 түйреуішті ардуиноға қазу түйрегіне 8. түйреуішті А2 -ге ардуиноға бұру түйрегішіне 9. түйреуішті B1 -ге ардуиноға қазу шкафына 10. түйреуішті В2 to arduino dig pin 11. Есіңізде болсын, бұл роботта біз L293d екі модулін қолданамыз. Себебі, бір модуль екі қозғалтқышты қосуға қабілетті. Төрт қозғалтқышты басқару үшін біз екі драйверді қолданамыз. Сонымен, қозғалтқышты басқару модульдерінің екеуіне де қайталанатын қосылымдар жасауды ұмытпаңыз. Мысалы, Arduino pin 8 драйвер модульдерінің A1 түйреуішіне жалғаңыз. Бір модульдің шығуын екі қозғалтқышқа қосуды, ал басқа модульді басқа екі қозғалтқышқа қосуды ұмытпаңыз. Қосымша ақпарат алу үшін диаграмманы тексеріңіз.

11 -қадам: Arduino коды

Бұл кодты жасаудың қызықты уақыты болды. Бұл күрделі код емес, ол Android мен дыбыстық модульмен байланысу үшін кейбір кітапханаларды пайдаланады. Жұмыстың көп бөлігі Arduino -да емес, Android -те орындалады. Код Bluetooth байланысына және Bluetooth -дан келетін деректерге негізделген. Код роботқа әр түрлі режимдерде жұмыс істеу үшін дауыстық пәрмендерді беру керек, сондықтан Arduino кіретін Bluetooth сигналдарын үнемі тексеріп отырады. Кез келген режимді тоқтату үшін біз тек «тоқтату» деп айтуымыз керек. Кодтағы жалғыз мәселе - робот кедергіден аулақ болу режимінде болғанда қолмен өшіруіміз керек. Біз бұл режимде «тоқтату» пәрменін қолдана алмаймыз. Себебі бұл мүмкіндікті қосу объектілердің қашықтығын сканерлеу жылдамдығына әсер етеді. Arduino бір уақытта объектінің қашықтығын да, кіретін Bluetooth сигналдарын да оқуы керек. Бұл режимге кедергі келтіреді және робот кедергілерден өзін толық қорғай алмайды. Алдағы қашықтық 30 см -ден аз болса да, робот бірден тоқтап қалуы мүмкін. Кітапханалар мен кодты жүктеп алып, оны Arduino -ға жүктеңіз. Бірақ жүктеуден бұрын Arduino -дан TX және RX (0, 1) түйреуіштерін алуды ұмытпаңыз. Бұл түйреуіштер сериялық байланыс үшін қолданылады және кодты жүктеу кезінде қолданылады. Бұл роботта бұл түйреуіштер Bluetooth модулін қосу үшін қолданылады. Сондықтан оларды алып тастауды ұмытпаңыз, бұл Bluetooth модуліне кедергі келтіруі мүмкін. Бұл жерде код пен кітапханалар:

12 -қадам: проблемаларды сұрыптау және жақсартуларды енгізу

Сіз бұл қадамды өткізіп жібере аласыз, себебі ол тек роботты жақсартумен айналысады. WTV-020-SD-16p модулінде жад картасының сыйымдылығына байланысты көптеген мәселелер туындайды. Себебі, кейбір модульдер 2 ГБ карталарда жұмыс істейді, ал кейбіреулерінде жоқ. Сондықтан 1 Гбайт көлемді micro SD картасын қолданған дұрыс, компоненттердің әр түрлі нұсқаларын пайдалануда үлкен проблема болмайды. Wtv 020 sd модулінің әр түрлі нұсқалары туралы айтуға болады. Бұл модульдер арасында тек орауыш айырмашылығы бар, ал қалған көптеген ішкі элементтер өзгеріссіз қалады. Тағы бір маңыздысы, роботқа ПХД қолдану ағымдағы тұтынуды айтарлықтай төмендетуге көмектеседі. Егер сіз мен сияқты әр түрлі компоненттерді қоссаңыз, бұл сізге біраз ток жұмсайды, себебі оның жақсы мөлшері жоғары қарсылыққа ие болатын сымдарда жоғалады. Бұл тізбек жеткілікті үлкен болғандықтан. Бұл нұсқаулық ПХД дизайнын қамтымайды (себебі мен оны жасаған жоқпын), бірақ ол роботтың қуат тиімділігін арттырады, бірақ BLUE ROVIER 316 әлі жасалмаған! Мен тағы бірнеше функцияларды қосуды ойладым, мысалы, келесі жолдар, лабиринттерді шешу және тағы басқалар. Бірақ бұл Arduino UNO -да түйреуіштердің болмауына байланысты арман болып қалды (КӨК РОВИЕР шын мәнінде Arduino -ның көптеген түйреуіштерін жейді). Сондықтан мен осы роботтың барлық мүмкіндіктерін жақсартуды ойлаймын және оларды біріктіріп, неғұрлым күрделі және пайдалы Arduino роботын құрамын. Бірнеше айдан кейін ROVIER -дің өзгертілген көрінісін көруге дайын болыңыз !!! Мен тіпті роботтың менікінен гөрі шығармашылық қабілеті бар басқа адамдардың өзгертілген нұсқаларын көргім келеді !!!!

13 -қадам: роботпен ойнау

Роботты қосыңыз және оның сізді қалай қарсы алатынын, сізбен ойнайтынын көріңіз. Кез келген сұрақ қойыңыз (ақымақ емес!) Және оның жауабын қараңыз. Сіз жолдарды ұстануды немесе алға жылжуды айтуға болады. Роботты тоқтатқыңыз келгенде «тоқтаңыз» деп айтыңыз.

Робототехника сайысында 2017 ж