ROBOTI I BIMS: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Të gjithëve u pëlqen të kenë bimë në shtëpi, por ndonjëherë me jetën tonë të zënë nuk gjejmë kohë të kujdesemi mirë për to. Nga ky problem dolëm me një ide: Pse të mos ndërtojmë një robot që do të kujdeset për të për ne?

Ky projekt përbëhet nga një robot bimor që kujdeset për veten. Bima është e integruar në robot dhe do të jetë në gjendje të ujitet vetë dhe të gjejë dritë duke shmangur pengesat. Kjo është bërë e mundur duke përdorur disa sensorë në robot dhe fabrikë. Ky Instructable synon t'ju udhëheqë përmes procesit të krijimit të një roboti bimësh në mënyrë që të mos shqetësoheni për bimët tuaja çdo ditë!

Ky projekt është pjesë e Bruface Mechatronics dhe është realizuar nga:

Mercedes Arévalo Suárez

Daniel Blanquez

Baudouin Cornelis

Kaat Leemans

Marcos Martínez Jiménez

Basile Thisse

(Grupi 4)

Hapi 1: LISTA E Blerjeve

Këtu është një listë e çdo produkti që ju nevojitet për të ndërtuar këtë robot. Për çdo pjesë të nënvizuar ekziston një lidhje:

Motorët e printuar 3D mbështesin X1 (kopjoni në 3D)

Rrota të shtypura 3D + lidhje rrota-motor X2 (kopjo në 3D)

Bateri AA Nimh X8

Rroba gërryese letre X1

Arduino Mega X1

Rrota e topit X1

Mbajtës i baterisë X2

Tabela e bukës për testet X1

Tabela e bukës për të bashkuar X1

Motorët DC (me kodues) X2

Varet X2

Higrometri X1

Rezistorë të varur nga drita X3

Kërcues meshkuj-meshkuj & femra-meshkuj

Mburoja e motorit X1

Bima X1 (kjo varet nga ju)

Tenxhere bimore X1

Mbështetja e bimëve X1 (e printuar 3D)

Tub plastik X1

Rezistentë të vlerave të ndryshme

Letër gërvishtëse X1

Vida

Sensorë të mprehtë X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 cm)

Ndërroni X1

Pompë uji X1

Rezervuari i rezervuarit të ujit (Tupperware i vogël) X1

Telat

Ju lutemi vini re se këto zgjedhje janë rezultat i kufizimeve kohore dhe buxhetore (3 muaj dhe 200 €). Zgjedhje të tjera mund të bëhen sipas gjykimit tuaj.

SQARIMI I ZGJEDHJEVE T D NDRYSHME

Arduino Mega mbi Arduino Uno: Së pari, ne gjithashtu duhet të shpjegojmë arsyen pse e kemi përdorur Arduino fare. Arduino është një platformë prototipimi elektronike me burim të hapur që u mundëson përdoruesve të krijojnë objekte elektronike interaktive. Isshtë shumë e popullarizuar midis ekspertëve dhe fillestarëve, gjë që kontribuon në gjetjen e shumë informacioneve në lidhje me të në internet. Kjo mund të jetë e dobishme kur keni një problem me projektin tuaj. Ne zgjodhëm një Arduino Mega mbi një Uno sepse ka më shumë kunja. Në fakt, për numrin e sensorëve që përdorim një Uno nuk ofroi kunja të mjaftueshme. Një Mega është gjithashtu më e fuqishme dhe mund të jetë e dobishme nëse shtojmë disa përmirësime si një modul WIFI.

Bateritë Nimh: Ideja e parë ishte përdorimi i baterive LiPo si në shumë projekte robotikë. LiPo kanë një normë të mirë shkarkimi dhe janë lehtësisht të rimbushshme. Por shpejt e kuptuam se LiPo dhe karikuesi ishin shumë të shtrenjtë. Bateritë e tjera të përshtatshme për këtë projekt janë Nimh. Në të vërtetë ato janë të lira, të rimbushshme dhe të lehta. Për të fuqizuar motorin do të na duhen 8 prej tyre për të arritur një tension furnizimi nga 9.6V (i shkarkuar) në 12V (i ngarkuar plotësisht).

Motorët DC me kodues: Duke marrë parasysh qëllimin kryesor të këtij aktivizuesi, sigurimin e energjisë rrotulluese në rrota, ne zgjodhëm dy Motorë DC në vend të Servo Motors të cilët kanë kufizim në këndin e rrotullimit dhe janë të dizajnuara për detyra më specifike ku pozicioni duhet të përcaktohet me saktësi. Fakti i të pasurit kodues shton gjithashtu mundësinë për të pasur saktësi më të lartë nëse është e nevojshme. Vini re se ne më në fund nuk i përdorim kodifikuesit sepse kuptuam se motorët ishin shumë të ngjashëm dhe nuk kishim nevojë që roboti të ndiqte saktësisht një vijë të drejtë.

Ka shumë motorë DC në treg dhe ne po kërkonim një që i përshtatet buxhetit dhe robotit tonë. Për të përmbushur këto kufizime, dy parametra të rëndësishëm na ndihmuan të zgjedhim motorin: çift rrotullues i nevojshëm për të lëvizur robotin dhe shpejtësinë e robotit (për të gjetur rpm të nevojshme).

1) Llogaritni rpm

Ky robot nuk do të ketë nevojë të thyejë pengesën e zërit. Për të ndjekur dritën ose për të ndjekur dikë në një shtëpi, një shpejtësi prej 1 m/s ose 3.6 km/orë duket e arsyeshme. Për ta përkthyer atë në rpm ne përdorim diametrin e rrotave: 9cm. Rpm jepen me: rpm = (60*shpejtësi (m/s))/(2*pi*r) = (60*1)/(2*pi*0.045) = 212 rpm.

2) Llogaritni çift rrotullues maksimal të nevojshëm

Meqenëse ky robot do të evoluojë në një mjedis të sheshtë, çift rrotullimi maksimal i nevojshëm është ai për të filluar lëvizjen e robotit. Nëse marrim parasysh se pesha e robotit me uzinën dhe çdo përbërës është rreth 3 kilogramë dhe duke përdorur forcat e fërkimit midis rrotave dhe tokës mund të gjejmë lehtësisht çift rrotullues. Duke marrë parasysh një koeficient fërkimi 1 midis tokës dhe rrotave: Forcat e fërkimit (Fr) = koeficienti i fërkimit. * N (ku N është pesha e robotit) kjo na jep Fr = 1 * 3 * 10 = 30 N. Çift rrotullues për secilin motor mund të gjendet si më poshtë: T = (Fr * r)/2 ku r është rrezja e rrotave kështu T = (30*0.045)/2 = 0.675 Nm = 6.88 kg cm.

Këto janë karakteristikat e motorit që kemi zgjedhur: në 6V 175 rpm dhe 4 kg cm në 12V 350 rpm dhe 8 kg cm. Duke ditur se do të fuqizohet midis 9.6 dhe 12V duke bërë një interpolim linear, duket qartë se kufizimet e mësipërme do të përmbushen.

Sensorë të dritës: Ne zgjodhëm rezistorë të varur nga drita (LDR) sepse rezistenca e tyre ndryshon shpejt me dritën dhe tensioni në LDR mund të matet lehtë duke aplikuar një tension konstant në një ndarës të tensionit që përmban LDR.

Sensorë të mprehtë: Ato përdoren për të shmangur pengesat. Sensorët e distancave të mprehta janë të lira dhe të lehta për t'u përdorur, duke i bërë ata një zgjedhje popullore për zbulimin dhe shkallën e objekteve. Ata zakonisht kanë norma më të larta të azhurnimit dhe diapazone më të shkurtra të zbulimit sesa gjetësit e rrezeve sonare. Shumë modele të ndryshme janë në dispozicion në treg me gamë të ndryshme të funksionimit. Për shkak se ato përdoren për të zbuluar pengesat në këtë projekt, ne zgjodhëm atë me një gamë funksionimi prej 10-80 cm.

Pompë uji: Pompë uji është një pompë e thjeshtë drite dhe jo shumë e fuqishme e pajtueshme me gamën e tensionit të motorëve për të përdorur ushqimin e njëjtë për të dy. Një zgjidhje tjetër për të ushqyer bimën me ujë ishte të kishim një bazë uji të ndarë nga roboti, por është shumë më e thjeshtë të kesh një të tillë në robot.

Hygrometer: Një higrometër është një sensor lagështie që duhet të vendoset në tokë. Shtë e nevojshme pasi roboti duhet të dijë kur tenxhere është e thatë për të dërguar ujë në të.

Hapi 2: PROJEKTIM MEKANIK

Në thelb, dizajni i robotit do të përbëhet nga një kuti drejtkëndëshe, me tre rrota në anën e poshtme dhe një kapak që hapet në anën e sipërme. Bima do të vendoset në majë me rezervuarin e ujit. Tenxhereja e bimës vendoset në fiksimin e tenxhereve të bimës që është i dehur në dërrasën e sipërme të robotit. Rezervuari i ujit është pak Tupperware i gërvishtur në dërrasën e sipërme të robotit dhe pompa e ujit është gjithashtu e gërvishtur në pjesën e poshtme të rezervuarit të ujit, kështu që gjithçka mund të hiqet lehtë kur rimbushni Tupperware me ujë. Një vrimë e vogël bëhet në kapakun e rezervuarit për shkak të tubit të ujit që futet në tenxheren e bimës dhe ushqimit të pompës që futet në kuti. Kështu bëhet një vrimë në dërrasën e sipërme të kutisë dhe kabllot e higrometrit po kalojnë gjithashtu nëpër këtë vrimë.

Së pari, ne donim që roboti të kishte një dizajn tërheqës, kjo është arsyeja pse ne vendosëm ta fshehim pjesën elektronike brenda një kutie, duke e lënë pak jashtë uzinës dhe ujit. Kjo është e rëndësishme pasi bimët janë pjesë e dekorimit të shtëpisë dhe nuk duhet të ndikojnë në hapësirë në mënyrë vizuale. Komponentët në kuti do të jenë lehtësisht të arritshëm përmes një kapaku në anën e sipërme, dhe kapakët anësorë do të kenë vrimat e nevojshme në mënyrë që të jetë e lehtë, për shembull, të ndizni robotin ose të lidhni Arduino me një laptop nëse duam për ta programuar përsëri.

Komponentët në kuti janë: Arduino, kontrolluesi i motorit, motorët, LDR, mbajtësit e shtyllave, dërrasa e bukës dhe varen. Arduino është montuar në shtylla të vogla kështu që fundi i tij nuk është dëmtuar dhe kontrolluesi i motorit është montuar në krye të Arduino. Motorët janë të dehur në fiksimet e motorit dhe fiksimet e motorëve më pas janë të dehur në dërrasën e poshtme të kutisë. LDR janë ngjitur në një copë të vogël të bordit të bukës. Mini dërrasat e drurit janë ngjitur në këtë dërrasë buke në mënyrë që ta vidhosin atë në faqet anësore të robotit. Ka një LDR përpara, një në anën e majtë dhe një në anën e djathtë në mënyrë që roboti të mund të dijë drejtimin me sasinë më të madhe të dritës. Mbajtësit e shtyllave gërvishten në faqen e poshtme të kutisë në mënyrë që t'i heqin ato lehtë dhe t'i ndryshojnë shtyllat ose t'i rimbushin ato. Pastaj bordi i bukës vidhen në dërrasën e poshtme me shtylla të vogla në formë trekëndore që kanë vrima të formës së cepit të dërrasës së bukës për ta mbështetur atë. Së fundi, menteshat janë të dehur në faqen e pasme dhe në pjesën e sipërme.

Në faqen e përparme, tre mprehta do të vidhen drejtpërdrejt në mënyrë që të zbulojnë dhe shmangin pengesat sa më mirë që të jetë e mundur.

Edhe pse dizajni fizik është i rëndësishëm ne nuk mund të harrojmë për pjesën teknike, ne po ndërtojmë një robot dhe duhet të jetë praktik dhe sa më shumë që të jetë e mundur të optimizojmë hapësirën. Kjo është arsyeja për të shkuar në një formë drejtkëndëshe, ishte mënyra më e mirë e gjetur për të rregulluar të gjithë përbërësit.

Së fundi, për lëvizjen, pajisja do të ketë tre rrota: dy standarde të motorizuara në pjesën e pasme dhe një shtizë topi në pjesën e përparme. Ato shfaqen në një makinë me tre cikle, konfigurim, drejtues para dhe ngarje të pasme.

Hapi 3: PRODHIMI I PJESVE

Pamja fizike e robotit mund të ndryshohet bazuar në interesin tuaj. Janë dhënë vizatime teknike, ato që mund të funksionojnë si një bazë e mirë kur dizajnoni tuajin.

Pjesë të prera me lazer:

Të gjashtë pjesët që përbëjnë kutinë e robotit janë prerë me lazer. Materiali i përdorur për këtë është druri i ricikluar. Kjo kuti gjithashtu mund të bëhet nga pleksiglas, e cila është pak më e shtrenjtë.

Pjesë të printuara 3D:

Dy rrotat standarde të vendosura në pjesën e pasme të robotit janë printuar 3D në PLA. Arsyeja është se mënyra e vetme për të gjetur rrota që plotësonin të gjitha nevojat (përshtaten në motorët DC, madhësia, pesha …) ishte t'i dizajnonim ato vetë. Fiksimi i motorit u shtyp gjithashtu në 3D për arsye buxhetore. Pastaj mbështetësja e tenxhereve të bimëve, shtyllat që mbështesin Arduino dhe qoshet që mbështesin dërrasën e bukës u shtypën gjithashtu në 3D sepse kishim nevojë për një formë të veçantë të përshtatshme në robotin tonë.

Hapi 4: ELEKTRONIKA

Sensorë të mprehtë: Sensorët e mprehtë kanë tre kunja. Dy prej tyre janë për ushqim (Vcc dhe Ground) dhe e fundit është sinjali i matur (Vo). Për ushqimin kemi tension pozitiv që mund të jetë midis 4.5 dhe 5.5 V kështu që ne do të përdorim 5V nga Arduino. Vo do të lidhet me një nga kunjat analoge të Arduino.

Sensorë të dritës: Sensorët e dritës kanë nevojë për një qark të vogël për të qenë në gjendje të punojnë. LDR vendoset në seri me një rezistencë 900 kOhm për të krijuar një ndarës të tensionit. Toka është e lidhur në kunjin e rezistencës që nuk lidhet me LDR dhe 5V e Arduino është e lidhur me kunjin e LDR që nuk lidhet me rezistencën. Kunja e rezistencës dhe LDR e lidhur me njëra -tjetrën është e lidhur me një kunj analog të Arduino në mënyrë që të masë këtë tension. Ky tension do të ndryshojë midis 0 dhe 5V me 5V që korrespondon me dritën e plotë dhe afër zeros që korrespondon me errësirën. Atëherë i gjithë qarku do të ngjitet në një copë të vogël të bukës që mund të futet në dërrasat anësore të robotit.

Bateritë: Bateritë janë bërë nga 4 shtylla mes 1.2 dhe 1.5 V secila pra midis 4.8 dhe 6V. Duke vënë dy mbajtës të shtyllave në seri kemi midis 9.6 dhe 12 V.

Pompë uji: Pompa e ujit ka një lidhje (prizë energjie) të të njëjtit lloj si ushqimi i Arduino. Hapi i parë është prerja e lidhjes dhe zhveshja e telit në mënyrë që të ketë tela për tokë dhe tela për tension pozitiv. Ndërsa duam të kontrollojmë pompën, ne do ta vendosim atë në seri me një tranzistor aktual të kontrollueshëm të përdorur si ndërprerës. Pastaj një diodë do të vendoset paralelisht me pompën për të parandaluar rrymat e prapambetura. Këmba e poshtme e tranzistorit është e lidhur me bazën e përbashkët të Arduino/baterive, e mesmja me një kunj dixhital të Arduino me një rezistencë 1kOhm në seri për të transformuar tensionin e Arduino në rrymë dhe këmbën e sipërme në kabllon e zi të pompë. Pastaj kablloja e kuqe e pompës lidhet me tensionin pozitiv të baterive.

Motorët dhe mburoja: Mburoja duhet të bashkohet, ajo dërgohet jo e bashkuar. Pasi të bëhet kjo, vendoset në Arduino duke i prerë të gjitha titujt e mburojës në kunjat e Arduino. Mburoja do të mundësohet nga bateritë dhe më pas do të fuqizojë Arduino -n nëse një kërcyes është ndezur (kunjat portokalli në figurë). Kini kujdes që të mos vendosni kërcyesin kur Arduino mundësohet nga një mjet tjetër përveç mburojës, pasi Arduino do të fuqizonte mburojën dhe mund të digjte lidhjen.

Breadboard: Të gjithë përbërësit tani do të bashkohen në tryezën e bukës. Toka e një mbajtës grumbulli, Arduino, kontrolluesi i motorit dhe i të gjithë sensorëve do të ngjiten në të njëjtin rresht (në rreshtat tanë të bukës kanë të njëjtin potencial). Pastaj kablloja e zezë e mbajtësit të grumbullit të dytë do të ngjitet në të njëjtën rresht me të kuqen e mbajtësit të grumbullit të parë, toka e të cilit tashmë është ngjitur. Pastaj një kabllo do të ngjitet në të njëjtën rresht me kabllon e kuq të mbajtësit të grumbullit të dytë që korrespondon me të dy në seri. Ky kabllo do të lidhet me njërin skaj të ndërprerësit dhe skaji tjetër do të lidhet me një tel të ngjitur në dërrasën e bukës në një rresht të lirë. Kablli i kuq i pompës dhe ushqimi i kontrolluesit të motorit do të ngjiten në këtë rresht (çelësi nuk përfaqësohet në figurë). Pastaj 5V e Arduino do të ngjitet në një rresht tjetër dhe tensioni i ushqimit të çdo sensori do të lidhet në të njëjtën rresht. Mundohuni të lidhni një bluzë në tryezën e bukës dhe një bluzë në përbërës kur është e mundur, në mënyrë që t'i shkëputni me lehtësi dhe montimi i përbërësve elektrikë do të jetë më i lehtë.

Hapi 5: PROGRAMIMI

Grafiku i rrjedhës së programit:

Programi është mbajtur mjaft i thjeshtë duke përdorur nocionin e ndryshoreve të gjendjes. Siç mund ta shihni në diagramin e rrjedhës, këto gjendje gjithashtu nxisin një nocion të përparësisë. Roboti do të verifikojë kushtet në këtë mënyrë:

1) Në gjendjen 2: A ka bima ujë të mjaftueshëm me funksionin lagështia_siveli? Nëse niveli i lagështisë i matur nga higrometri është nën 500, pompa do të funksionojë derisa niveli i lagështisë të kalojë mbi 500. Kur uzina të ketë ujë të mjaftueshëm, roboti shkon në gjendjen 3.

2) Në gjendjen 3: Gjeni drejtimin me më shumë dritë. Në këtë gjendje bima ka ujë të mjaftueshëm dhe duhet të ndjekë drejtimin me shumicën e dritës duke shmangur pengesat. Funksioni light_direction jep drejtimin e tre sensorëve të dritës që po merr më shumë dritë. Roboti pastaj do të përdorë motorët për të ndjekur atë drejtim me funksionin follow_light. Nëse niveli i dritës është mbi një prag të caktuar (dritë e mjaftueshme), roboti ndalon të ndjekë dritën pasi ka mjaft në këtë pozicion (motorët_ e ndalimit]. Për të shmangur pengesat nën 15 cm ndërsa ndiqni dritën, një pengesë funksioni është zbatuar për të kthyer drejtimin e pengesës. Për të shmangur siç duhet pengesat, funksioni shmang pengesën është zbatuar. Ky funksion operon motorin duke ditur se ku është pengesa.

Hapi 6: KUVENDI

Montimi i këtij roboti është në të vërtetë mjaft i lehtë. Shumica e përbërësve janë të dehur në kuti për të siguruar që ata mbajnë vendin e tyre. Pastaj mbajtësja e shtyllave, rezervuari i ujit dhe pompa gërvishten.

Hapi 7: EKSPERIMENTET

Zakonisht, kur ndërtoni një robot gjërat nuk shkojnë pa probleme. Shumë teste, me ndryshimet e mëposhtme, nevojiten për të marrë rezultatin e përsosur. Këtu është një ekspozitë e procesit të robotit të bimës!

Hapi i parë ishte montimi i robotit me motorë, Arduino, kontrollues motorësh dhe sensorë të dritës me një tabelë prototipimi. Roboti po shkon në drejtimin ku mati më shumë dritë. Një prag u vendos për të ndaluar robotin nëse ai ka dritë të mjaftueshme. Ndërsa roboti po rrëshqiste në dysheme ne shtuam letër gërryese në rrota për të simuluar një gomë.

Pastaj sensorët e mprehtë u shtuan në strukturë për të shmangur pengesat. Fillimisht dy sensorë u vendosën në faqen e përparme, por një i tretë u shtua në mes sepse sensorët e mprehtë kanë një kënd zbulimi shumë të kufizuar. Së fundi, ne kemi dy sensorë në skajet e robotit që zbulojnë pengesa majtas ose djathtas dhe një në mes për të zbuluar nëse ka një pengesë përpara. Pengesat zbulohen kur voltazhi në mprehtësi shkon mbi një vlerë të caktuar që korrespondon me një distancë prej 15 cm deri te roboti. Kur pengesa është në një anë, roboti e shmang atë dhe kur një pengesë është në mes, roboti ndalon. Ju lutemi vini re se pengesat nën pikat e mprehta nuk janë të zbulueshme, kështu që pengesat duhet të kenë një lartësi të caktuar për t'u shmangur.

Pas kësaj, pompa dhe higrometri u testuan. Pompa po dërgon ujë për sa kohë që tensioni i higrometrit është nën një vlerë të caktuar që korrespondon me një tenxhere të thatë. Kjo vlerë u mat dhe u përcaktua në mënyrë eksperimentale duke testuar me bimë tenxhere të thata dhe të lagështa.

Më në fund gjithçka u testua së bashku. Bima kontrollon së pari nëse ka ujë të mjaftueshëm dhe më pas fillon të ndjekë dritën duke shmangur pengesat.

Hapi 8: TEST FINAL

Këtu keni video se si funksionon më në fund roboti. Shpresoj ta shijoni!

Hapi 9: ÇFAR KEMI MSUAR ME KIST PRO PROJEKT?

Edhe pse reagimet e përgjithshme të këtij projekti janë të mëdha sepse kemi mësuar shumë, ne kemi qenë mjaft të stresuar kur e ndërtuam atë për shkak të afateve.

Problemet e hasura

Në rastin tonë ne kishim disa çështje gjatë procesit. Disa prej tyre ishin të lehta për t'u zgjidhur, për shembull kur dorëzimi i komponentëve u vonua ne thjesht kërkuam dyqane në qytet ku mund t'i blinim. Të tjerët kërkojnë pak më shumë mendim.

Fatkeqësisht, jo çdo problem u zgjidh. Ideja jonë e parë ishte të kombinonim karakteristikat e kafshëve shtëpiake dhe bimëve, duke marrë më të mirën nga secila. Për bimët që mund ta bëjmë, me këtë robot do të jemi në gjendje të kemi një bimë që dekoron shtëpitë tona dhe nuk do të na duhet të kujdesemi për të. Por për kafshët shtëpiake, ne nuk kemi gjetur një mënyrë për të simuluar kompaninë që ata bëjnë. Ne menduam mënyra të ndryshme për ta ndjekur atë nga njerëzit, dhe filluam të zbatonim një, por na mungoi koha për ta përfunduar atë.

Përmirësime të mëtejshme

Edhe pse do të kishim dashur të merrnim gjithçka që donim, mësimi me këtë projekt ka qenë i mahnitshëm. Ndoshta me më shumë kohë mund të marrim një robot edhe më të mirë. Këtu ne sugjerojmë disa ide për të përmirësuar robotin tonë që ndoshta disa prej jush duan t'i provojnë:

- Shtimi i led -ve me ngjyra të ndryshme (e kuqe, jeshile,…) që i tregon përdoruesit kur roboti duhet të ngarkohet. Matja e baterisë mund të bëhet me një ndarës të tensionit që ka një tension maksimal 5V kur bateria është plotësisht e ngarkuar në mënyrë që të matni këtë tension me një Arduino. Pastaj ledi përkatës ndizet.

- Shtimi i një sensori uji që i tregon përdoruesit kur rezervuari i ujit duhet të rimbushet (sensori i lartësisë së ujit).

- Krijimi i një ndërfaqeje në mënyrë që roboti të dërgojë mesazhe te përdoruesi.

Dhe padyshim, ne nuk mund të harrojmë qëllimin për ta bërë atë të ndjekë njerëzit. Kafshët shtëpiake janë një nga gjërat që njerëzit duan më shumë, dhe do të ishte bukur nëse dikush do të arrinte që roboti të simulonte këtë sjellje. Për ta lehtësuar atë, këtu do të ofrojmë gjithçka që kemi.

Hapi 10: Si ta bëni Robotin të Ndjekë Njerëzit?

Ne zbuluam se mënyra më e mirë për ta bërë këtë do të ishte përdorimi i tre sensorëve tejzanor, një emetues dhe dy marrës.

Transmetues

Për transmetuesin, ne do të donim të kishim një cikël pune 50%. Për ta bërë këtë, duhet të përdorni një kohëmatës 555, ne kishim përdorur NE555N. Në foto, ju mund të shihni se si duhet të ndërtohet qarku. Por do t'ju duhet të shtoni një kondensator shtesë në daljen 3, 1µF për shembull. Rezistencat dhe kondensatorët llogariten me formulat e mëposhtme: (figurat 1 dhe 2)

Për shkak se një cikël pune 50% është i dëshirueshëm, t1 dhe t2 do të jenë të barabartë me njëri -tjetrin. Pra, me një transmetues 40 kHz, t1 dhe t2 do të jenë të barabartë me 1.25*10-5 s. Kur merrni C1 = C2 = 1 nF, R1 dhe R2 mund të llogariten. Ne morëm R1 = 15 kΩ dhe R2 = 6.8 kΩ, sigurohuni që R1> 2R2!

Kur e testuam këtë në qark në oshiloskop, morëm sinjalin e mëposhtëm. Shkalla është 5 µs/div kështu që frekuenca në realitet do të jetë rreth 43 kHz. (Figura 3)

Marrësi

Sinjali hyrës i marrësit do të jetë shumë i ulët për Arduino të përpunohet me saktësi, kështu që sinjali i hyrjes duhet të amplifikohet. Kjo do të bëhet duke bërë një përforcues përmbysës.

Për opamp, ne përdorëm një LM318N, të cilin e furnizuam me 0 V dhe 5 V nga Arduino. Për ta bërë këtë, na është dashur të rrisim tensionin rreth sinjalit që lëkundet. Në këtë rast do të jetë logjike ta ngrini atë në 2.5 V. Për shkak se tensioni i furnizimit nuk është simetrik, ne gjithashtu duhet të vendosim një kondensator para rezistencës. Në këtë mënyrë, ne gjithashtu kemi bërë një filtër me kalim të lartë. Me vlerat që kishim përdorur, frekuenca duhej të ishte më e lartë se 23 kHz. Kur përdorëm një amplifikim të A = 56, sinjali do të kalonte në ngopje e cila nuk është e mirë, kështu që ne përdorëm A = 18 në vend. Kjo do të jetë ende e mjaftueshme. (Figura 4)

Tani që kemi një valë sinusi të përforcuar, na duhet një vlerë konstante në mënyrë që Arduino ta masë atë. Një mënyrë për ta bërë këtë është krijimi i një qarku të detektorit të pikut. Në këtë mënyrë, ne mund të shohim nëse transmetuesi është më larg nga marrësi ose në një kënd të ndryshëm se më parë duke pasur një sinjal konstant që është proporcional me intensitetin e sinjalit të marrë. Meqenëse kemi nevojë për një detektor të pikut të saktë, ne vendosim diodën, 1N4148, në përcjellësin e tensionit. Duke vepruar kështu, ne nuk kemi humbje të diodës dhe krijuam një diodë ideale. Për opamp, ne përdorëm të njëjtën si në pjesën e parë të qarkut dhe me të njëjtën furnizim me energji, 0 V dhe 5V.

Kondensatori paralel duhet të jetë një vlerë e lartë, kështu që do të shkarkohet shumë ngadalë dhe ne ende shohim llojin e së njëjtës vlerë kulmi si vlera reale. Rezistenca gjithashtu do të vendoset paralelisht dhe nuk do të jetë shumë e ulët, sepse përndryshe shkarkimi do të jetë më i madh. Në këtë rast, 1.5µF dhe 56 kΩ janë të mjaftueshme. (Figura 5)

Në foto, qarku i përgjithshëm mund të shihet. Ku është dalja, e cila do të shkojë në Arduino. Dhe sinjali AC 40 kHz do të jetë marrësi, ku skaji tjetër i tij do të lidhet me tokën. (Figura 6)

Siç thamë më parë, ne nuk mund t'i integronim sensorët në robot. Por ne ofrojmë videot e testeve për të treguar se qarku funksionon. Në videon e parë, mund të shihet amplifikimi (pas OpAmp -it të parë). Tashmë ekziston një kompensim prej 2.5V në oshiloskop, kështu që sinjali është në mes, amplituda ndryshon kur sensorët ndryshojnë drejtim. Kur të dy sensorët janë përballë njëri -tjetrit, amplituda e sinusit do të jetë më e lartë sesa kur sensorët kanë një kënd ose distancë më të madhe midis të dyjave. Në videon e dytë (dalja e qarkut), mund të shihet sinjali i korrigjuar. Përsëri, tensioni i përgjithshëm do të jetë më i lartë kur sensorët janë përballur me njëri -tjetrin sesa kur nuk janë. Sinjali nuk është plotësisht i drejtë për shkak të shkarkimit të kondensatorit dhe për shkak të volt/div. Ne ishim në gjendje të masim një sinjal konstant në rënie kur këndi ose distanca midis sensorëve nuk ishte më optimale.

Ideja ishte atëherë që roboti të kishte marrësin dhe përdoruesin transmetuesin. Roboti mund të bënte një kthesë në vetvete për të zbuluar në drejtimin e cilit intensiteti ishte më i lartë dhe mund të shkonte në atë drejtim. Një mënyrë më e mirë mund të jetë të kesh dy marrës dhe të ndjekësh marrësin që zbulon tensionin më të lartë dhe një mënyrë edhe më e mirë është të vendosësh tre marrës dhe t'i vendosësh ato si LDR për të ditur në drejtimet e cilat sinjali i përdoruesit lëshohet (drejt, majtas ose djathtas).