Roboti i arratisjes: RC Car for a Escape Game: 7 hapa (me fotografi)

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

Qëllimi kryesor i këtij projekti ishte ndërtimi i një roboti që do të dallonte veten nga robotët ekzistues, dhe që mund të përdoret në një zonë reale dhe inovative.

Bazuar në përvojën personale, u vendos të ndërtohet një robot në formë makine që do të zbatohej në një lojë arratisjeje. Falë përbërësve të ndryshëm, lojtarët mund të ndiznin makinën duke zgjidhur një enigmë në kontrollues, të kontrollonin trajektoren e makinës dhe të merrnin një çelës gjatë rrugës për të ikur nga dhoma.

Meqenëse ky projekt ishte pjesë e një kursi Mekatronikë të dhënë në Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) dhe Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgjikë, në fillim u paraqitën disa kërkesa, të tilla si:

• Përdorimi dhe kombinimi i fushave të mekanikës, elektronikës dhe programimit
• Një buxhet prej 200 €
• Të kesh një robot të përfunduar dhe që punon që sjell diçka të re

Dhe meqenëse do të përdorej në seancat e lojërave të shpëtimit në jetën reale, ndonjëherë seanca të shumta me radhë, duheshin disa kërkesa të tjera për t'u përmbushur:

• Autonomia: gjetja e një mënyre për ta bërë robotin gjysmë autonom që të respektojë kufizimet e lojës
• Përdorues: i lehtë për t’u përdorur, prania e një ekrani me reagime të kamerës
• Fuqia: materiale të forta të afta për të thithur goditjet
• Siguria: lojtarët që nuk janë në kontakt të drejtpërdrejtë me robotin

Hapi 1: Koncepti dhe Motivimi kryesor

Siç shpjegohet në hyrje, koncepti kryesor i këtij projekti është krijimi dhe ndërtimi i një roboti gjysmë autonom, i kontrolluar fillimisht nga lojtarët e lojës arratisëse, pastaj i aftë të marrë kontrollin përsëri nga lojtarët.

Parimi është si më poshtë: Imagjinoni që jeni mbyllur në një dhomë me një grup shokësh. Mundësia e vetme për të dalë nga dhoma është gjetja e një çelësi. Çelësi fshihet në një labirint të vendosur nën këmbët tuaja, në një dysheme të errët të ndërmjetme. Për të marrë atë çelës, ju keni në zotërim tre gjëra: një telekomandë, një hartë dhe një ekran. Telekomanda ju mundëson të kontrolloni një makinë tashmë në katin e ndërmjetëm, duke zgjidhur një gjëegjëzë të imagjinuar në butonat ekzistues të telekomandës. Pasi ta keni zgjidhur atë gjëegjëzë, makina ndizet (krh. Hapi 5: Kodimi - funksioni kryesor i quajtur 'lak ()'), dhe mund të filloni ta drejtoni makinën nëpër labirint me ndihmën e hartës së dhënë. Ekrani është atje për të shfaqur drejtpërdrejt atë që makina sheh, falë një kamere të fiksuar para robotit, dhe për këtë arsye ju ndihmon të shihni trajektoret dhe më e rëndësishmja çelësin. Pasi të keni marrë çelësin falë një magneti në fund të robotit, dhe pasi të keni arritur në fund të labirintit, ju jeni në gjendje të merrni çelësin dhe të shpëtoni nga dhoma në të cilën u mbyllët.

Prandaj, përbërësit kryesorë të robotit janë:

1. Enigma do të zgjidhet në telekomandë
2. Kontrolli i robotit nga lojtarët me telekomandë
3. Kontrolloni ekranin bazuar në videon e filmuar drejtpërdrejt nga kamera

Për shkak se në lojëra të tilla kufizimi kryesor është koha (në shumicën e lojërave të arratisjes ju keni nga 30 minuta deri në 1 orë për të dalë për të arritur suksesin), një sensor është bashkangjitur dhe lidhur në bazën e robotit në mënyrë që nëse ju, si lojtarë, tejkaloni një kohë të caktuar (në rastin tonë 30 minuta), roboti merr kontrollin mbrapa dhe përfundon parcours në vetvete, në mënyrë që të keni një shans për të marrë çelësin e dhomës para se të fiket kohëmatësi i lojës (në rastin tonë 1 orë)

Gjithashtu, pasi makina është në një dhomë krejtësisht të errët, LED janë fiksuar jo shumë larg sensorit për ta ndihmuar atë të lexojë sinjalin nga toka.

Dëshira pas këtij projekti të grupit ishte të bazoheshim në atë që ekziston tashmë në treg, ta modifikojmë atë duke shtuar një vlerë personale dhe të jemi në gjendje ta përdorim atë në një fushë argëtuese dhe interaktive. Në fakt, pasi ishim në kontakt me një dhomë të suksesshme të arratisjes në Bruksel, Belgjikë, zbuluam se lojërat e arratisjes jo vetëm që janë gjithnjë e më të famshme, por që shpesh u mungon interaktiviteti dhe se klientët ankohen se nuk janë të mjaftueshëm "pjesë e " Loja.

Prandaj ne u përpoqëm të dilnim me një ide të një roboti që do të përmbushte kërkesat e dhëna ndërsa ftojmë lojtarët që të jenë vërtet pjesë e lojës.

Këtu është një përmbledhje e asaj që ndodh në robot:

- Pjesa jo-autonome: një telekomandë është e lidhur me Arduino përmes një marrësi. Lojtarët kontrollojnë telekomandën dhe për këtë arsye kontrollojnë Arduino e cila kontrollon motorët. Arduino ndizet para fillimit të lojës, por ai hyn në funksionin kryesor kur lojtarët zgjidhin një gjëegjëzë në telekomandë. Një aparat fotografik me valë IR është tashmë i ndezur (i ndezur në të njëjtën kohë me "tërësinë" (i kontrolluar nga Arduino) kur ndizet/fiket i ndezur). Lojtarët drejtojnë makinën me telekomandë: ata kontrollojnë shpejtësinë dhe drejtimin (krh. Hapi 5: diagrami i rrjedhës). Kur kohëmatësi që fillon kur futet funksioni kryesor është i barabartë me 30 minuta, kontrolli nga kontrolluesi është i çaktivizuar.

- Pjesa autonome: kontrolli menaxhohet më pas nga Arduino. Pas 30 minutash, sensori i përcjellësit të linjës IR fillon të ndjekë një vijë në tokë për të përfunduar parcours.

Hapi 2: Materiali dhe Mjetet

MATERIALE

Pjesë elektronike

• Mikrokontrolluesi:

  • Arduino UNO
  • Mburoja motorike Arduino - Reichelt - 22.52 €

• Sensorë:

  Gjurmuesi i linjës IR - Mc Hobby - 16.54 €

• Bateritë:

  Bateri 6x 1.5V

• Te tjera:

  • Protoboard
  • Kamera pa tel (marrësi) - Banggood - 21,63 €
  • Telekomandë (transmetues + marrës) - Amazon - 36,99 €
  • Stacioni i karikimit (marrësi Qi) - Reichelt - 22.33 € (nuk përdoret - krh. Hapi 7: Përfundim)
  • LED - Amazon - 23.60 €

Pjesa mekanike

• Kompleti i shasisë së makinave DIY - Amazon - 14.99 €

  • Të përdorura:

    • Kaloni 1x
    • 1x rrotë pluhuri
    • 2x rrota
    • 2x motor DC
    • 1x mbajtës baterie

  • Nuk përdoret:

    • 1x shasi makine
    • 4x M3*30 vidë
    • 4x L12 ndarës
    • 4 herë fiksues
    • 8x M3*6 vidë
    • Arrë M3
• Magnet - Amazon - 9,99 €
• Bolts, arra, vida
  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • të gjitha arrat përkatëse

• Pjesë të printuara 3D:

  • 5x burime
  • 2x fiksim i motorit
  • Fiksimi i gjurmuesit të linjës në formë L-1

• Pjesë të prera me lazer:

  • 2x pjatë e rrumbullakët e sheshtë
  • 5x drejtkëndësh pjatë e vogël e sheshtë

MJETI

• Makinat:

  • Printer 3D
  • Prerës me lazer
• Kaçavida
• Stërvitës me dorë
• Gëlqere
• Saldim elektronik

Hapi 3: Prerja (Laser) & Printimi (3D)

Ne përdorëm të dy teknikat e prerjes me lazer dhe shtypjen 3D për të marrë disa nga përbërësit tanë. Të gjithë skedarët CAD mund t'i gjeni në skedarin. Hap më poshtë

Prerës me lazer

Dy pjesët kryesore të fiksimit të robotit u prenë me lazer: (Materiali = karton MDF prej 4mm)

- 2 disqe të rrumbullakëta të sheshtë për të bërë bazën (ose shasinë) e robotit

- Disa vrima në dy disqe në mënyrë që të akomodojnë përbërësit mekanikë dhe elektronikë

- 5 pllaka të vogla drejtkëndëshe për të rregulluar burimet midis dy pllakave të shasisë

Printer 3D (Ultimakers & Prusa)

Elementë të ndryshëm të robotit u shtypën 3D, në mënyrë që t'u jepnin rezistencë dhe fleksibilitet në të njëjtën kohë: (Materiali = PLA)- 5 burime: vini re se burimet janë shtypur si blloqe, kështu që është e nevojshme t'i regjistroni ato për të dhënë atyre format e tyre "pranverore"!

- 2 pjesë të zbrazëta drejtkëndëshe për të rregulluar motorët

- Pjesë në formë L për të akomoduar gjurmuesin e Linjës

Hapi 4: Montimi i pajisjeve elektronike

Siç mund ta shihni në skicat elektronike, Arduino është siç pritej pjesa qendrore e pjesës elektronike.

Connexion Arduino - Gjurmuesi i linjës: (cfr. Skica përkatëse e ndjekësve)

Connexion Arduino - Motors: (krahaso skicën e përgjithshme përkatëse - majtas)

Connexion Arduino - Marrësi i telekomandës: (shiko skicën e përgjithshme përkatëse - lart)

Connexion Arduino - LED: (krahaso skicën e përgjithshme përkatëse - majtas)

Një protoboard përdoret për të rritur numrin e porteve 5V dhe GND dhe për të lehtësuar të gjitha lidhjet.

Ky hap nuk është më i lehtë, pasi duhet të përmbushë kërkesat e theksuara më sipër (autonomi, miqësore për përdoruesit, qëndrueshmëri, siguri), dhe pasi qarku elektrik kërkon vëmendje dhe kujdes të veçantë.

Hapi 5: Kodimi

Pjesa e kodimit ka të bëjë me Arduino, motorët, telekomandën, gjurmuesin e linjës dhe LED.

Mund ta gjeni në kod:

1. Deklarata e variablave:

• Deklarata e Pin -it e përdorur nga RC Receiver
• Deklarata e Pin -it e përdorur nga DC Motors
• Deklarata e Pin e përdorur nga LED
• Deklarata e variablave të përdorur nga funksioni 'Riddle'
• Deklarata e Pin -it e përdorur nga Sensorët IR
• Deklarata e variablave të përdorur nga IR Deck

2. Funksioni i inicimit: inicializoni kunjat dhe LED -të e ndryshëm

Funksioni 'konfigurim ()'

3. Funksioni për motorët:

• Funksioni 'turn_left ()'
• Funksioni 'turn_right ()'
• Funksioni 'CaliRobot ()'

4. Gjurmuesi i linjës së funksionit: përdor funksionin e mëparshëm 'CaliRobot ()' gjatë sjelljes gjysmë autonome të robotit

Funksioni "Ndjekës ()"

5. Funksioni për telekomandë (gjëegjëzë): përmban zgjidhjen e duhur të gjëegjëzës që u paraqitet lojtarëve

Funksioni 'Mister ()'

6. Funksioni i lakut kryesor: u mundëson lojtarëve të kontrollojnë makinën pasi të kenë gjetur zgjidhjen e enigmës, fillon një kohëmatës dhe kalon hyrjen nga dixhitale (me telekomandë) në dixhitale (autonome) sapo kohëmatësi të kalojë mbi 30 minuta

Funksioni 'lak ()'

Procesi kryesor i kodit shpjegohet në diagramin e rrjedhës këtu më sipër, me funksionet kryesore të theksuara.

Ju gjithashtu mund të gjeni të gjithë kodin për këtë projekt në skedarin.ino të bashkangjitur, i cili është shkruar duke përdorur ndërfaqen e zhvillimit Arduino IDE.

Hapi 6: Montimi

Pasi të kemi të gjithë përbërësit të prerë me lazer, të printuar në 3D dhe të gatshëm: ne mund të mbledhim të gjithë!

Së pari, ne rregullojmë burimet e printuara 3D në pllakat e tyre drejtkëndëshe të prera me lazer me bulona me diametër të barabartë me diametrin e vrimave brenda burimeve.

Pasi 5 burimet të fiksohen në pllakat e tyre të vogla, ne mund t'i fiksojmë këto të fundit në pllakën e shasisë më të ulët me bulona më të vogla.

Së dyti, ne mund t'i rregullojmë motorët në fiksimet e motorëve të printuar 3D, nën pllakën e poshtme të shasisë me bulona të vogla.

Pasi ato të jenë fiksuar, ne mund të vijmë të rregullojmë 2 rrotat në motorët brenda vrimave të pllakës së poshtme të shasisë.

Së treti, ne mund të rregullojmë rrotën e rrotës, gjithashtu nën pllakën e poshtme të shasisë, me bulona të vogla të tilla që pllaka e poshtme e shasisë të jetë horizontale

Tani mund të rregullojmë të gjithë përbërësit e tjerë

• Pllaka e shasisë së poshtme:

  • Më poshtë:

    • Gjurmuesi i linjës
    • LED

  • Mbi:

    • Marrës i telekomandës
    • Arduino & Mburoja Motorike
    • LED

• Pllaka e shasisë së sipërme:

  • Më poshtë:

    Kamera

  • Mbi:

    • Bateri
    • Çelësi i ndezjes/fikjes

Së fundi, ne mund t'i mbledhim të dy pllakat e shasisë së bashku.

Shënim: Kini kujdes kur montoni të gjithë përbërësit së bashku! Në rastin tonë, njëra nga pllakat e vogla për burimet u dëmtua gjatë montimit të dy pllakave të shasisë, sepse ishte shumë e hollë. Ne filluam përsëri me një gjerësi më të madhe. Sigurohuni që të përdorni materiale të forta kur përdorni prerjen me lazer (si dhe printerin 3D) dhe verifikoni dimensionet në mënyrë që pjesët tuaja të mos jenë shumë të holla ose shumë të brishta.

Hapi 7: Përfundimi

Pasi të jenë montuar të gjithë përbërësit (sigurohuni që të gjithë përbërësit janë të fiksuar mirë dhe nuk rrezikojnë të bien), marrësi i kamerës i lidhur me një ekran (p.sh. ekrani i televizorit) dhe bateritë (6x 1.5V) të vendosura në mbajtës i baterisë, ju jeni gati për të provuar të gjithë gjënë!

Ne jemi përpjekur ta çojmë projektin një hap më tej duke zëvendësuar bateritë (6x 1.5V) me një bateri portative, nga:

• ndërtimi i një baze karikimi (karikues pa tel i fiksuar në një stacion karikimi të prerë me lazer (shiko fotot));
• shtimi i një marrësi (marrësi Qi) në baterinë portative (shiko fotot);
• shkrimi i një funksioni në Arduino duke i kërkuar robotit të ndjekë vijën në tokë në drejtim të kundërt për të arritur në stacionin e karikimit dhe për të rimbushur baterinë në mënyrë që i gjithë roboti të jetë gati në mënyrë autonome për seancën e ardhshme të lojës.

Ndërsa hasëm probleme në zëvendësimin e baterive me një bateri portative menjëherë para afatit të projektit (kujtesë: ky projekt u mbikëqyr nga profesorët tanë të ULB/VUB, prandaj kishim një afat për të respektuar), nuk ishim në gjendje të testonim të përfunduarin robot Sidoqoftë, këtu mund të gjeni një video të robotit të mundësuar nga kompjuteri (lidhja USB) dhe e kontrolluar nga telekomanda.

Sidoqoftë, ne ishim në gjendje të arrinim të gjitha vlerat e shtuara që po synonim:- Fuqia- Forma e rrumbullakët- Enigma e ndezjes- Kalimi i kontrollit (në distancë-> autonome) Nëse ky projekt ka ruajtur vëmendjen tuaj dhe kuriozitetin tuaj, ne jemi pra shumë kurioz për të parë atë që keni bërë, për të parë nëse keni bërë disa nga hapat ndryshe nga ne, dhe për të parë nëse keni pasur sukses në procesin e karikimit autonom!

Mos hezitoni të na tregoni se çfarë mendoni për këtë projekt!