Лабиринт жүгіруші робот жасаңыз: 3 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Лабиринтті шешетін роботтар 1970 жылдардан басталады. Сол уақыттан бері IEEE «Микро тышқандар байқауы» деп аталатын лабиринттерді шешуден жарыстар өткізіп келеді. Байқаудың мақсаты - лабиринттің ортасын тез табатын роботты құрастыру. Лабиринтті тез шешу үшін қолданылатын алгоритмдер әдетте үш санатқа бөлінеді; кездейсоқ іздеу, лабиринтті картаға түсіру және оң немесе сол қабырғаға келесі әдістер.

Бұл әдістердің ең функционалдысы - қабырғаға іліну әдісі. Бұл әдіс бойынша робот лабиринтте оң немесе сол жақ қабырға бойымен жүреді. Егер шығу нүктесі лабиринттің сыртқы қабырғаларына қосылған болса, робот шығуды табады. Бұл қолданба жазбасында оң жақ қабырғаға келесі әдіс қолданылады.

Аппараттық құрал

Бұл қосымша мыналарды пайдаланады:

• 2 Аналогтық қашықтықтың сенсорлары
• Трекер сенсоры
• Кодтаушы
• Қозғалтқыштар мен жүргізушілер
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Кернеу реттегіші, робот шассиі.

Біз аналогты қашықтық сенсорының көмегімен оң және алдыңғы қабырғаларға дейінгі қашықтықты анықтайтын боламыз. Sharp қашықтық сенсорлары - дәл қашықтықты өлшеуді қажет ететін көптеген жобалар үшін танымал таңдау. Бұл инфрақызыл сенсор дыбыс диапазонына қарағанда үнемді, бірақ ол басқа ИҚ баламаларына қарағанда әлдеқайда жақсы өнімділікті қамтамасыз етеді, сенсордың шығыс кернеуі мен өлшенетін қашықтық арасындағы сызықтық емес кері байланыс бар. Сенсор шығысы мен өлшенетін қашықтық арасындағы байланысты көрсететін сюжет 1 суретте көрсетілген.

Нысан ретінде қара түсті жерге қарсы ақ сызық қойылады. Біз ақ сызықты анықтау үшін трекер сенсорын қолданамыз. Трекер сенсорында бес аналогтық шығыс бар, ал шығатын мәліметтерге қашықтық пен анықталған объектінің түсі әсер етеді. Инфрақызыл шағылыстыруы жоғары (ақ) анықталған нүктелер шығыс мәнін жоғарылатады, ал төменгі инфрақызыл шағылысу (қара) шығыс мәнін төмендетеді.

Біз робот жүретін қашықтықты есептеу үшін дөңгелекті кодтауыш пололуды қолданамыз. Бұл квадратуралы кодер тақтасы микро металл редукторларымен жұмыс жасауға арналған. Ол 42 × 19 мм диаметрлі Pololu доңғалағының торабында екі инфрақызыл шағылыстыру датчигін ұстап, дөңгелектің жиегі бойындағы он екі тістің қозғалысын өлшеу арқылы жұмыс істейді.

Қозғалтқыштарды басқару үшін мотор драйверінің схемасы (L298N) қолданылады. INx түйреуіштері қозғалтқыштарды бағыттау үшін қолданылады, ал ENx түйреуіштері қозғалтқыштардың жылдамдығын орнату үшін қолданылады.

Сонымен қатар, аккумулятордан кернеуді 5 В дейін төмендету үшін кернеу реттегіші қолданылады.

1 -қадам: Алгоритмнің сипаттамасы

Бұл нұсқаулық оң жақ қабырғаға келесі әдісті қамтиды. Бұл мүмкін болатын бағытты таңдау арқылы бағыттың басымдылығын ұйымдастыруға негізделген. Егер робот оң жақтағы қабырғаны анықтай алмаса, ол оңға бұрылады. Егер робот оң қабырғаны анықтаса және алдында қабырға болмаса, ол алға қарай жүреді. Егер роботтың оң жағында және алдыңғы жағында қабырға болса, ол солға бұрылады.

Маңызды ескерту - робот оңға бұрылғаннан кейін анықтамалық қабырға жоқ. Сондықтан «оңға бұрылу» үш қадаммен жүзеге асады. Алға, оңға, алға жылжы.

Сонымен қатар, робот алға жылжу кезінде қабырғадан қашықтықты сақтауы керек. Мұны бір қозғалтқышты екіншісінен жылдам немесе баяу етіп реттеу арқылы жасауға болады. Ағымдық диаграмманың соңғы жағдайы 10 -суретте көрсетілген.

Maze Runner роботын бірыңғай GreenPAK конфигурацияланған аралас сигналды IC (CMIC) көмегімен оңай іске асыруға болады. GreenPAK чипі Maze Runner Robot -ты басқару үшін қалай бағдарламаланғанын түсіну үшін барлық қадамдардан өтуге болады. Алайда, егер сіз барлық ішкі схеманы түсінбей -ақ Maze Runner Robot -ты оңай жасағыңыз келсе, GreenPAK бағдарламалық жасақтамасын жүктеп алыңыз, қазірдің өзінде аяқталған Maze Runner Robot GreenPAK дизайн файлын қараңыз. Компьютеріңізді GreenPAK Development Kit -ке қосыңыз және Maze Runner роботын басқаратын арнайы IC құру үшін бағдарламаны басыңыз. Келесі қадамда Maze Runner Robot GreenPAK дизайн файлының логикасы талқыланады, бұл схеманың қалай жұмыс істейтінін түсінуге қызығушылық танытқандар үшін.

2 -қадам: GreenPAK дизайны

GreenPAK дизайны екі бөліктен тұрады. Бұлар:

• Қашықтық датчиктерінің мәліметтерін түсіндіру / өңдеу
• ASM күйлері және қозғалтқыштың шығысы

Қашықтық датчиктерінің мәліметтерін түсіндіру / өңдеу

Дистанциялық датчиктерден алынған мәліметтерді түсіндіру маңызды. Роботтың қозғалысы қашықтық датчиктерінің шығуына қарай есептеледі. Қашықтық датчиктері аналогты болғандықтан, біз ACMP қолданамыз. Роботтың қабырғаға қатысты орны сенсорлардың кернеулерін алдын ала белгіленген шекті кернеулермен салыстыру арқылы анықталады.

Біз 3 ACMP қолданамыз;

• Алдыңғы қабырғаны анықтау үшін (ACMP2)
• Оң жақ қабырғаны анықтау үшін (ACMP0)
• Оң жақ қабырға арасындағы қашықтықты қорғау үшін (ACMP1)

ACMP0 мен ACMP1 бірдей қашықтық сенсорына тәуелді болғандықтан, біз екі компаратор үшін бірдей IN+ көзін қолдандық. ACMP1 25mv гистерезис беру арқылы сигналдың тұрақты өзгеруін болдырмауға болады.

Біз бағдар сигналдарын ACMP шығысына қарай анықтай аламыз. 12 -суретте көрсетілген схема 7 -суретте көрсетілген схеманы көрсетеді.

Дәл осылай роботтың оң қабырғаға қатысты орнын көрсететін схема 13 суретте көрсетілген.

ASM күйлері мен қозғалтқыштардың шығысы

Бұл қосымша роботты басқару үшін асинхронды күй машинасын немесе ASM пайдаланады. ASM -де 8 күй бар және әр штатта 8 шығыс бар. Шығу жедел жадын осы шығуларды реттеу үшін пайдалануға болады. Штаттар төменде көрсетілген:

• Бастау
• Бақылау
• Оң жақ қабырғадан алыстаңыз
• Оң жақ қабырғаға жақын
• Солға бұрылыңыз
• Алға жылжу-1
• Оңға бұрылыңыз
• Алға жылжу-2

Бұл күйлер мотор жүргізушісінің шығуын анықтайды және роботты басқарады. Әр қозғалтқыш үшін GreenPAK -тен 3 шығыс бар. Екі қозғалтқыштың бағытын анықтайды, ал басқа шығыс қозғалтқыштың жылдамдығын анықтайды. Қозғалтқыштың қозғалысы келесі кестелерде көрсетілген:

ASM Output RAM осы кестелерден алынған. Ол 14 -суретте көрсетілген. Қозғалтқыштардан басқа тағы екі шығыс бар. Бұл шығулар роботқа белгілі бір қашықтықты жүріп өтуге мүмкіндік беретін сәйкес кешіктіру блоктарына өтеді. Бұл кешіктіру блоктарының шығысы ASM кірістеріне де қосылады.

Қозғалтқыштардың жылдамдығын реттеу үшін PWM қолданылды. ASM мотор қандай PWM жұмыс істейтінін анықтау үшін пайдаланылды. PWMA-S және PWMB-S сигналдары mux таңдау биттеріне орнатылады.

3 -қадам:

Бұл жобада біз лабиринт шешетін робот жасадық. Біз бірнеше датчиктерден алынған мәліметтерді түсіндірдік, GreenPAK ASM көмегімен роботтың күйін бақылап, мотор жүргізушісімен қозғалтқыштарды жүргіздік. Әдетте мұндай жобаларда микропроцессорлар қолданылады, бірақ GreenPAK -тің MCU -ға қарағанда бірнеше артықшылығы бар: ол кішірек, қолжетімді және сенсордың шығысын MCU -ға қарағанда тез өңдей алады.