Escape Robot: RC Car for Escape Game: 7 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Այս նախագծի հիմնական նպատակն էր ստեղծել ռոբոտ, որը կտարբերվեր արդեն գոյություն ունեցող ռոբոտներից, և որը կարող էր օգտագործվել իրական և նորարական ոլորտում:

Անձնական փորձից ելնելով ՝ որոշվեց կառուցել մեքենայի տեսքով ռոբոտ, որը կիրականացվի Escape Game- ում: Տարբեր բաղադրիչների շնորհիվ խաղացողները կարող էին միացնել մեքենան ՝ կարգավորիչի վրա հանելուկ լուծելով, վերահսկել մեքենայի հետագիծը և ճանապարհին բանալին ստանալ `սենյակից փախչելու համար:

Քանի որ այս նախագիծը մասունքագիտության դասընթացի մաս էր կազմում Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) և Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Բելգիա, սկզբում ներկայացվեցին մի քանի պահանջներ, ինչպիսիք են.

• Մեխանիկայի, էլեկտրոնիկայի և ծրագրավորման ոլորտների օգտագործում և համադրություն
• 200 եվրո բյուջե
• Ավարտված և աշխատող ռոբոտ ունենալը, որը նոր բան է բերում

Եվ քանի որ այն կօգտագործվեր իրական կյանքի փախուստի խաղերի սեանսներում, երբեմն անընդմեջ բազմաթիվ նիստեր, ևս մի քանի պահանջներ պետք է կատարվեին.

• Ինքնավարություն. Ռոբոտին կիսաինքնավար դարձնելու միջոց գտնելը ՝ խաղի սահմանափակումները հարգելու համար
• Օգտագործողի համար հարմար. Օգտագործման համար դյուրին, էկրանի առկայություն ՝ տեսախցիկի հետադարձ կապով
• Հզոր նյութեր, որոնք ունակ են կլանել ցնցումները
• Անվտանգություն. Խաղացողները անմիջական կապի մեջ չեն ռոբոտի հետ

Քայլ 1: Հիմնական հասկացություն և մոտիվացիա

Ինչպես բացատրվում է ներածության մեջ, այս նախագծի հիմնական հայեցակարգն է ստեղծել և կառուցել կիսաինքնավար ռոբոտ, որը սկզբում վերահսկվում է փախուստի խաղի խաղացողների կողմից, այնուհետև ունակ է հետ վերցնել վերահսկողությունը խաղացողներից:

Սկզբունքը հետևյալն է. Պատկերացրեք, որ փակ եք սենյակում մի խումբ ընկերների հետ: Սենյակից դուրս գալու միակ հնարավորությունը բանալի գտնելն է: Բանալին թաքնված է ձեր ոտքերի տակ գտնվող լաբիրինթոսում, մուգ միջանկյալ հատակի մեջ: Այդ բանալին ձեռք բերելու համար դուք ունեք երեք բան ՝ հեռակառավարիչ, քարտեզ և էկրան: Հեռակառավարիչը հնարավորություն է տալիս կառավարել մեքենան արդեն միջանկյալ հարկում ՝ լուծելով հեռակառավարման վահանակի առկա կոճակների վրա պատկերացված հանելուկը: Այդ հանելուկը լուծելուց հետո մեքենան միացված է (հմմտ. Քայլ 5. Կոդավորում - «հանգույց ()» անվանումով հիմնական գործառույթ), և տվյալ քարտեզի օգնությամբ կարող եք սկսել մեքենան ուղղորդել լաբիրինթոսով: Էկրանը այնտեղ է, որ ռոբոտի առջև ամրացված տեսախցիկի շնորհիվ ուղիղ ցուցադրի այն, ինչ տեսնում է մեքենան և, հետևաբար, կօգնի ձեզ տեսնել հետքերը և, որ ավելի կարևոր է, բանալին: Երբ բանալին ձեռք բերեք ռոբոտի ներքևի մասում գտնվող մագնիսի շնորհիվ, և երբ հասնեք լաբիրինթոսի ծայրին, դուք ի վիճակի եք վերցնել բանալին և փախչել այն սենյակից, որտեղ փակված եք եղել:

Այսպիսով, ռոբոտի հիմնական բաղադրիչներն են.

1. Հանելուկը լուծվելու է հեռակառավարման վահանակի վրա
2. Ռոբոտի վերահսկում խաղացողների կողմից ՝ հեռակառավարման վահանակով
3. Կառավարեք ցուցադրումը ՝ տեսախցիկի կողմից նկարահանված տեսանյութի հիման վրա

Քանի որ նման խաղերում հիմնական խոչընդոտը ժամանակն է (փախուստի խաղերի մեծ մասում հաջողության հասնելու համար ունեք 30 րոպեից մինչև 1 ժամ), ռոբոտի հիմքում կցված և միացված է սենսոր, որպեսզի եթե դուք ՝ որպես խաղացողներ, գերազանցեք Տրված ժամանակ (մեր դեպքում 30 րոպե), ռոբոտը հետ է վերցնում կառավարումը և ինքնուրույն ավարտում պարկերը, այնպես որ դուք հնարավորություն կունենաք ստանալ սենյակի բանալին մինչև խաղի ժամաչափի անջատումը (մեր դեպքում 1 ժամ)

Բացի այդ, քանի որ մեքենան գտնվում է ամբողջովին մութ սենյակում, LED- ները ամրացված են սենսորից ոչ հեռու, որոնք կօգնեն նրան կարդալ ազդանշանը գետնից:

Այս խմբի նախագծի հիմքում ընկած էր այն, ինչ հիմք ենք դնում շուկայում եղածի վրա, փոփոխելու այն `ավելացնելով անձնական արժեքը և կարողանալու այն օգտագործել ինչ -որ զվարճալի և ինտերակտիվ ոլորտում: Իրականում, Բրյուսելում (Բելգիա) հաջողված Escape Room- ի հետ շփվելուց հետո մենք պարզեցինք, որ փախուստի խաղերը ոչ միայն ավելի ու ավելի հայտնի են, այլև դրանք հաճախ ինտերակտիվության պակաս ունեն, և որ հաճախորդները դժգոհում են, որ բավարար չեն: խաղը.

Հետևաբար, մենք փորձեցինք հանդես գալ ռոբոտի գաղափարով, որը կհամապատասխաներ տվյալ պահանջներին ՝ միաժամանակ հրավիրելով խաղացողներին իսկապես լինել խաղի մաս:

Ահա մի ամփոփում, թե ինչ է կատարվում ռոբոտում

- Ոչ ինքնավար հատված. Հեռակառավարիչը ընդունիչի միջոցով միացված է Arduino- ին: Խաղացողները վերահսկում են հեռակառավարիչը և, հետևաբար, վերահսկում են Arduino- ն, որը կառավարում է շարժիչները: Arduino- ն միացված է խաղի մեկնարկից առաջ, բայց այն մտնում է հիմնական գործառույթի մեջ, երբ խաղացողները հանելուկ են լուծում հեռակառավարման վահանակի վրա: IR անլար տեսախցիկն արդեն միացված է (միացված է «ամբողջի» հետ միաժամանակ (կառավարվում է Arduino- ի կողմից), երբ միացումը/անջատումը միացված է): Խաղացողները մեքենան ղեկավարում են հեռակառավարիչով. Նրանք վերահսկում են արագությունը և ուղղությունը (հմմտ. Քայլ 5. Հոսքագիծ): Երբ հիմնական գործառույթը մուտքագրելիս սկսվող ժմչփը հավասար է 30 րոպեի, վերահսկիչից կառավարումն անջատված է:

- Ինքնավար մաս. Վերահսկողությունը կառավարում է Արդուինոն: 30 րոպե անց, IR գծերի հետևող սենսորը սկսում է հետևել գետնին ընկած գծին `զբոսայգին ավարտելու համար:

Քայլ 2: Նյութեր և գործիքներ

ՆՅՈԹ

Էլեկտրոնային մասեր

• Միկրոկոնտրոլեր.

  • Arduino UNO
  • Arduino շարժիչի վահան - Ռայխելտ - 22.52 €

• Սենսորներ:

  IR գծի որոնիչ - Mc Hobby - 16,54 €

• Մարտկոցներ:

  6x 1.5V մարտկոց

• Այլ:

  • Նախատախտակ
  • Անլար տեսախցիկ (ընդունիչ) - Banggood - 21,63 €
  • Հեռակառավարիչ (հաղորդիչ + ընդունիչ) - Amazon - 36,99 €
  • Լիցքավորման նավահանգիստ (Qi ընդունիչ) - Reichelt - 22,33 € (չի օգտագործվում - cfr. Քայլ 7: Եզրակացություն)
  • LED - Amazon - 23,60 €

Մեխանիկական մաս

• DIY մեքենայի շասսիի հավաքածու - Amazon - 14.99 €

  • Օգտագործված:

    • 1x անջատիչ
    • 1x գերչակի անիվ
    • 2x անիվ
    • 2x DC շարժիչ
    • 1x մարտկոցի պահոց

  • Չօգտագործված:

    • 1x մեքենայի շասսի
    • 4x M3*30 պտուտակ
    • 4x L12 տարածություն
    • 4x ամրացումներ
    • 8x M3*6 պտուտակ
    • M3 ընկույզ
• Մագնիս - Amazon - 9,99 €

• Հեղույսներ, ընկույզներ, պտուտակներ

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • բոլոր համապատասխան ընկույզները

• 3D տպագիր կտորներ.

  • 5x աղբյուրներ
  • 2x շարժիչի ամրացում
  • 1x L- ձևի գծի հետևողի ամրագրում

• Լազերային կտրված կտորներ.

  • 2x կլոր հարթ ափսե
  • 5x ուղղանկյուն փոքր հարթ ափսե

ԳՈՐOOLԸՆԹԱ

• Մեքենաներ:

  • 3D տպիչ
  • Լազերային կտրիչ
• Պտուտակահաններ
• Ձեռքի հորատող
• Կրաքարի
• Էլեկտրոնիկայի զոդում

Քայլ 3. Լազերային կտրում և (3D) տպագրություն

Մեր որոշ բաղադրիչներ ձեռք բերելու համար մենք օգտագործեցինք և՛ լազերային կտրման, և՛ 3D տպագրության տեխնիկա: Դուք կարող եք գտնել բոլոր CAD ֆայլերը ֆայլում:

Լազերային կտրիչ

Ռոբոտի ամրացման երկու հիմնական մասերը լազերային կտրված էին. (Նյութ = 4 մմ MDF ստվարաթուղթ)

- 2 կլոր հարթ սկավառակներ `ռոբոտի հիմքը (կամ շասսի) պատրաստելու համար

- Երկու սկավառակների վրա մի քանի անցք `մեխանիկական և էլեկտրոնային բաղադրիչները տեղավորելու համար

- 5 ուղղանկյուն փոքր ափսեներ `երկու շասսի թիթեղների միջև աղբյուրները ամրացնելու համար

3D տպիչ (Ultimakers & Prusa)

Ռոբոտի տարբեր տարրեր 3D տպագրվեցին `դրանց միաժամանակ դիմադրություն և ճկունություն հաղորդելու համար. (Նյութ = PLA)- 5 աղբյուր. Նշեք, որ աղբյուրները տպված են բլոկների տեսքով, այնպես որ անհրաժեշտ է դրանք զետեղել տալու համար: նրանց «գարնանային» ձևերը:

- 2 ուղղանկյուն խոռոչված մասեր `շարժիչները ամրացնելու համար

- L- ձևի կտոր ՝ գծին հետևողին տեղավորելու համար

Քայլ 4: Էլեկտրոնիկայի հավաքում

Ինչպես տեսնում եք էլեկտրոնային էսքիզների վրա, Arduino- ն, ինչպես և սպասվում էր, էլեկտրոնային մասի կենտրոնական մասն է:

Connexion Arduino - Line tracker: (Cfr. Համապատասխան հետևորդի ուրվագիծ)

Connexion Arduino - շարժիչներ. (Համապատասխան ընդհանուր ուրվագիծը ՝ ձախ)

Connexion Arduino - Հեռակառավարման ընդունիչ. (Համապատասխան ընդհանուր ուրվագիծը ՝ վերև)

Connexion Arduino - LED- ներ. (Համապատասխան ընդհանուր ուրվագիծը ՝ ձախ)

Նախատախտակն օգտագործվում է 5V և GND նավահանգիստների թիվը մեծացնելու և բոլոր կապերը հեշտացնելու համար:

Այս քայլը ամենահեշտը չէ, քանի որ այն պետք է կատարի վերը նշված պահանջները (ինքնավարություն, օգտագործողի համար հարմարավետություն, ամրություն, անվտանգություն), և քանի որ էլեկտրական միացումն ունի հատուկ ուշադրություն և նախազգուշացում:

Քայլ 5: Կոդավորում

Կոդավորման մասը վերաբերում է Arduino- ին, շարժիչներին, հեռակառավարիչին, գծերի որոնիչին և LED- ներին:

Կոդի վրա կարող եք գտնել.

1. Փոփոխականների հայտարարագիր.

• RC ստացողի կողմից օգտագործվող PIN- ի հայտարարագիր
• Pin Motors- ի հայտարարություն, որն օգտագործվում է DC Motors- ի կողմից
• LED- ների կողմից օգտագործվող Pin- ի հայտարարագիր
• «Հանելուկ» գործառույթի կողմից օգտագործվող փոփոխականների հռչակագիր
• IR սենսորների կողմից օգտագործվող Pin- ի հռչակագիրը
• IR Deck- ի կողմից օգտագործվող փոփոխականների հայտարարագիր

2. Նախաստորագրման գործառույթ. Նախաստորագրեք տարբեր կապումներն ու լուսադիոդները

Ֆունկցիա 'setup ()'

3. Շարժիչների գործառույթը.

• «Turn_left ()» գործառույթը
• «Turn_right ()» գործառույթը
• «CaliRobot ()» գործառույթը

4. Ֆունկցիայի գծերի որոնիչ. Օգտագործում է նախորդ «CaliRobot ()» գործառույթը ռոբոտի կիսաինքնավար վարքի ընթացքում

«Հետևող» () գործառույթը

5. Հեռակառավարման գործառույթ (հանելուկ). Պարունակում է խաղացողներին ներկայացված հանելուկի ճիշտ լուծումը

Ֆունկցիա 'Հանելուկ ()'

6. Հիմնական հանգույցի գործառույթը. Հնարավորություն է տալիս խաղացողներին կառավարել մեքենան հանելուկի լուծումը գտնելուց հետո, միացնում է ժամաչափը և մուտքագրումը թվայինից (հեռակառավարվող) թվայինից դարձնում է թվային (ինքնավար), երբ ժամաչափը 30 րոպեից բարձր է դառնում:

Գործառույթ «հանգույց ()»

Կոդի հիմնական գործընթացը բացատրվում է վերևի հոսքագծում ՝ ընդգծված հիմնական գործառույթներով:

Այս նախագծի ամբողջ ծածկագիրը կարող եք գտնել նաև կցված ֆայլում.ino, որը գրված է Arduino IDE զարգացման ինտերֆեյսի միջոցով:

Քայլ 6: Հավաքում

Երբ մենք լազերային բոլոր բաղադրիչները կտրենք, 3D տպագրենք և պատրաստ լինենք. Մենք կարող ենք ամբողջը հավաքել:

Նախ, մենք ամրացնում ենք եռաչափ տպված աղբյուրները իրենց լազերային կտրված ուղղանկյուն թիթեղների վրա, որոնց տրամագիծը հավասար է աղբյուրների ներսում անցքերի տրամագծին:

Երբ 5 աղբյուրները ամրացված են իրենց փոքր ափսեների վրա, մենք կարող ենք վերջինս ամրացնել ստորին շասսիի ափսեի վրա ավելի փոքր պտուտակներով:

Երկրորդ, մենք կարող ենք շարժիչները ամրացնել եռաչափ տպիչով շարժիչի ամրացման վրա, ներքևի շասսիի ափսեի տակ ՝ փոքր պտուտակներով:

Երբ դրանք ամրացվեն, մենք կարող ենք շտկել 2 անիվները շարժիչների վրա `ներքևի շասսիի ափսեի անցքերի ներսում:

Երրորդ, մենք կարող ենք ամրացնել կաստորի անիվը, ինչպես նաև շասսիի ստորին ափսեի տակ, փոքր պտուտակներով, որպեսզի ներքևի շասսիի ափսեը հորիզոնական լինի

Այժմ մենք կարող ենք շտկել մնացած բոլոր բաղադրիչները

• Ստորին շասսիի ափսե.

  • Ստորև ՝

    • Line tracker
    • LED

  • Ավելի քան:

    • Հեռակառավարման ընդունիչ
    • Arduino & Motor Shield
    • LED

• Վերին շասսիի ափսե.

  • Ստորև ՝

    Տեսախցիկ

  • Ավելի քան:

    • Մարտկոցներ
    • Միացման/անջատման անջատիչ

Ի վերջո, մենք կարող ենք միասին հավաքել շասսիի երկու թիթեղները:

Նշում. Allգույշ եղեք բոլոր բաղադրամասերը միասին հավաքելիս: Մեր դեպքում, աղբյուրների համար նախատեսված փոքր ափսեներից մեկը վնասվել է երկու շասսիի սալերը հավաքելիս, քանի որ այն չափազանց բարակ էր: Մենք նորից սկսեցինք ավելի մեծ լայնությամբ: Համոզվեք, որ լազերային կտրիչն օգտագործելիս օգտագործում եք ամուր նյութեր (ինչպես նաև 3D տպիչը) և ստուգեք չափերը, որպեսզի ձեր կտորները չափազանց բարակ կամ չափազանց փխրուն չլինեն:

Քայլ 7: Եզրակացություն

Երբ բոլոր բաղադրամասերը հավաքվեն (համոզվեք, որ բոլոր բաղադրիչները լավ ամրացված են և վտանգ չունեն ընկնել), տեսախցիկի ընդունիչը միացված է էկրանին (այսինքն ՝ հեռուստացույցի էկրանին) և մարտկոցները (6x1.5 Վ) մարտկոցի կրիչ, դուք պատրաստ եք փորձարկել ամբողջը:

Մենք փորձել ենք նախագիծը մեկ քայլ առաջ տանել ՝ մարտկոցները (6x 1.5V) փոխարինելով շարժական մարտկոցով ՝

• լիցքավորման կայանի կառուցում (անլար լիցքավորիչ ՝ ամրացված լազերային կտրման լիցքավորման կայանում (տես լուսանկարները));
• դյուրակիր մարտկոցի վրա ընդունիչ (Qi ընդունիչ) ավելացնելը (տես լուսանկարները);
• Arduino- ի վրա գործառույթ գրելով, որը խնդրում է ռոբոտին հետևել գետնի հակառակ գծին ՝ հակառակ ուղղությամբ, որպեսզի հասնի լիցքավորման կայանին և լիցքավորի մարտկոցը, որպեսզի ամբողջ ռոբոտը ինքնավար պատրաստ լինի հաջորդ խաղային նստաշրջանին:

Asրագրի վերջնաժամկետից անմիջապես առաջ մարտահրավերները շարժական մարտկոցով փոխարինելու հետ կապված խնդիրներ առաջացան (հիշեցում. Այս նախագիծը վերահսկվում էր ULB/VUB- ի մեր դասախոսների կողմից, հետևաբար մենք վերջնաժամկետ ունեինք հարգելու), մենք չկարողացանք փորձարկել վերջնական տեսքը ռոբոտ Այնուամենայնիվ, այստեղ կարող եք գտնել համակարգչից աշխատող ռոբոտի տեսանյութը (USB միացում) և կառավարվում է հեռակառավարման վահանակի միջոցով:

Այնուամենայնիվ, մենք կարողացանք հասնել այն բոլոր ավելացված արժեքներին, որոնք մենք նպատակաուղղված էինք. հետաքրքիր է տեսնել, թե ինչ եք արել, տեսնել, թե արդյոք դուք կատարել եք որոշ քայլեր, որոնք տարբեր են մեզանից, և տեսնել, թե արդյոք հաջողվե՞լ է ինքնավար լիցքավորման գործընթացում:

Մի հապաղեք մեզ ասել, թե ինչ կարծիք ունեք այս նախագծի մասին: