Make a Maze Runner Robot: 3 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Լաբիրինթոս լուծող ռոբոտները ծագել են 1970-ականներից: Այդ ժամանակից ի վեր IEEE- ն անցկացնում է լաբիրինթոս լուծման մրցումներ, որոնք կոչվում են Micro Mouse Contest: Մրցույթի նպատակն է ստեղծել ռոբոտ, որը հնարավորինս արագ կգտնի լաբիրինթոսի միջնակետը: Լաբիրինթոսն արագ լուծելու համար օգտագործվող ալգորիթմները, որպես կանոն, բաժանվում են երեք կատեգորիայի. պատահական որոնում, լաբիրինթոս քարտեզագրում և աջ կամ ձախ պատի հետևյալ մեթոդները:

Այս մեթոդներից առավել ֆունկցիոնալը պատի հետևյալ մեթոդն է: Այս մեթոդով ռոբոտը հետևում է լաբիրինթոսի աջ կամ ձախ կողային պատին: Եթե ելքի կետը միացված է լաբիրինթոսի արտաքին պատերին, ապա ռոբոտը կգտնի ելքը: Այս հավելվածի գրառումն օգտագործում է պատի հետևյալ ճիշտ մեթոդը:

Սարքավորումներ

Այս ծրագիրը օգտագործում է.

• 2 Կտրուկ անալոգային հեռավորության տվիչներ
• Tracker ցուցիչ
• Կոդավորիչ
• Շարժիչներ և շարժիչի վարորդ
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Լարման կարգավորիչ, ռոբոտի շասսի:

Մենք կօգտագործենք հեռավորության անալոգային սենսորը `աջ և առջևի պատերի հեռավորությունները որոշելու համար: Sharp հեռավորության սենսորները հանրաճանաչ ընտրություն են բազմաթիվ նախագծերի համար, որոնք պահանջում են հեռավորության ճշգրիտ չափումներ: Այս IR սենսորը ավելի տնտեսող է, քան սոնարային հեռաչափերը, այնուամենայնիվ, այն ապահովում է շատ ավելի լավ կատարում, քան IR այլընտրանքները: Սենսորի ելքային լարման և չափված հեռավորության միջև գոյություն ունի ոչ գծային, հակադարձ կապ: Սենսորային ելքի և չափված հեռավորության միջև կապը ցույց տվող գծապատկերը ներկայացված է նկար 1 -ում:

Որպես թիրախ սահմանվում է սպիտակ գիծ սև գույնի հողի դեմ: Սպիտակ գիծը հայտնաբերելու համար մենք կօգտագործենք tracker սենսորը: Հետևող սենսորը ունի հինգ անալոգային ելք, իսկ ստացված տվյալների վրա ազդում է հայտնաբերված օբյեկտի հեռավորությունը և գույնը: Ավելի բարձր ինֆրակարմիր անդրադարձմամբ (սպիտակ) հայտնաբերված կետերը կհանգեցնեն ավելի բարձր ելքային արժեքի, իսկ ցածր ինֆրակարմիր անդրադարձումը (սև) `ավելի ցածր ելքային արժեքի:

Մենք կօգտագործենք pololu անիվի կոդավորիչը `ռոբոտի անցած տարածությունը հաշվարկելու համար: Այս քառակուսի ծածկագրման տախտակը նախատեսված է pololu միկրո մետաղական փոխանցման շարժիչների հետ աշխատելու համար: Այն գործում է ՝ պահելով երկու ինֆրակարմիր անդրադարձման տվիչ Pololu 42 × 19 մմ անիվի հանգույցի ներսում և չափելով անիվի եզրով տասներկու ատամների շարժը:

Շարժիչների կառավարման համար օգտագործվում է շարժիչի վարորդի տպատախտակ (L298N): INx կապումներն օգտագործվում են շարժիչները ուղղելու համար, իսկ ENx կապումներն օգտագործվում են շարժիչների արագությունը սահմանելու համար:

Բացի այդ, լարման կարգավորիչն օգտագործվում է մարտկոցից լարումը մինչև 5 Վ իջեցնելու համար:

Քայլ 1: Ալգորիթմի նկարագրություն

Այս հրահանգը ներառում է ճիշտ պատի հետևյալ մեթոդը: Սա հիմնված է ուղղության առաջնահերթության կազմակերպման վրա `նախընտրելով հնարավորինս ճիշտ ուղղությունը: Եթե ռոբոտը չի կարողանում հայտնաբերել պատը աջ կողմում, ապա այն թեքվում է դեպի աջ: Եթե ռոբոտը հայտնաբերում է աջ պատը, իսկ առջևում պատ չկա, այն առաջ է գնում: Եթե ռոբոտի աջ կողմում և առջևում պատ կա, այն շրջվում է ձախ:

Կարևոր նշում է, որ ռոբոտի աջ թեքումից հետո պատ չկա: Հետևաբար «աջ թեքվելն» իրականացվում է երեք քայլով: Առաջ շարժվեք, թեքվեք աջ, առաջ շարժվեք:

Բացի այդ, ռոբոտը առաջ շարժվելիս պետք է հեռավորություն պահի պատից: Դա կարելի է անել ՝ մեկ շարժիչը կարգավորելով մյուսից ավելի արագ կամ դանդաղ: Հոսքի գծապատկերի վերջնական վիճակը ներկայացված է նկար 10 -ում:

Լաբիրինթոս վազող ռոբոտը շատ հեշտությամբ կարող է իրականացվել մեկ GreenPAK կարգավորելի խառը ազդանշանի IC- ով (CMIC): Դուք կարող եք անցնել բոլոր քայլերը ՝ հասկանալու համար, թե ինչպես է GreenPAK չիպը ծրագրավորվել Maze Runner Robot- ը կառավարելու համար: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք հեշտությամբ ստեղծել Maze Runner Robot- ը ՝ չհասկանալով բոլոր ներքին սխեմաները, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված Maze Runner Robot GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք ձեր համակարգիչը GreenPAK Development Kit- ին և հարվածեք ծրագրին `ձեր Maze Runner Robot- ը կառավարելու համար հարմարեցված IC ստեղծելու համար: Հաջորդ քայլը կքննարկի այն տրամաբանությունը, որը Maze Runner Robot GreenPAK դիզայնի ֆայլում է, նրանց համար, ովքեր հետաքրքրված են հասկանալու, թե ինչպես է աշխատում սխեման:

Քայլ 2. GreenPAK ձևավորում

GreenPAK- ի դիզայնը բաղկացած է երկու մասից: Սրանք:

• Հեռավորության տվիչներից տվյալների մեկնաբանում / մշակում
• ASM- ի վիճակները և շարժիչի ելքերը

Հեռավորության տվիչներից տվյալների մեկնաբանում / մշակում

Կարևոր է մեկնաբանել տվյալները հեռավորության սենսորներից: Ռոբոտի շարժումները դիտարկվում են ըստ հեռավորության սենսորների ելքերի: Քանի որ հեռավորության տվիչները անալոգային են, մենք կօգտագործենք ACMP- ները: Ռոբոտի դիրքը պատի նկատմամբ որոշվում է սենսորների լարումները նախապես որոշված շեմի լարման հետ համեմատելով:

Մենք կօգտագործենք 3 ACMP;

• Առջևի պատը հայտնաբերելու համար (ACMP2)
• Աջ պատը հայտնաբերելու համար (ACMP0)
• Աջ պատի հեռավորությունը պաշտպանելու համար (ACMP1)

Քանի որ ACMP0- ը և ACMP1- ը կախված են հեռավորության միևնույն սենսորից, մենք երկու համեմատիչների համար օգտագործել ենք նույն IN+ աղբյուրը: Ազդանշանի մշտական փոփոխությունը կարող է կանխվել `ACMP1 հիստերեզի 25 մվ հաղորդելով:

Մենք կարող ենք որոշել ուղղության ազդանշանները `հիմնվելով ACMP- ի ելքերի վրա: Նկար 12 -ում ցուցադրված սխեման պատկերում է նկար 7 -ում նկարագրված հոսքի դիագրամը:

Նույն կերպ, շրջանը, որը ցույց է տալիս ռոբոտի դիրքը աջ պատի նկատմամբ, ներկայացված է նկար 13 -ում:

ASM պետություններ և շարժիչի ելքեր

Այս ծրագիրը օգտագործում է Asynchronous State Machine- ը կամ ASM- ը ՝ ռոբոտին վերահսկելու համար: ASM- ում կա 8 վիճակ, և յուրաքանչյուր նահանգում `8 ելք: Ելքային RAM- ը կարող է օգտագործվել այս ելքերը կարգավորելու համար: Նահանգները թվարկված են ստորև.

• Սկսել
• Վերահսկողություն
• Հեռացեք աջ պատից
• Աջ պատին մոտ
• Թեքվեք ձախ
• Տեղափոխել առաջ -1
• Թեքվեք Աջ
• Տեղափոխել առաջ -2

Այս վիճակները որոշում են ելքը շարժիչին և ուղղորդում ռոբոտին: Կան GreenPAK- ից 3 ելքեր յուրաքանչյուր շարժիչի համար: Երկուսը որոշում են շարժիչի ուղղությունը, իսկ մյուս ելքը որոշում է շարժիչի արագությունը: Այս ելքերի համաձայն շարժիչի շարժումը ցուցադրվում է հետևյալ աղյուսակներում.

Այս աղյուսակներից բխում է ASM Output RAM- ը: Այն ցույց է տրված նկար 14 -ում: Շարժիչային վարորդներից բացի, կա ևս երկու ելք: Այս ելքերը գնում են համապատասխան հետաձգման բլոկներ, որոնք թույլ են տալիս ռոբոտին անցնել որոշակի տարածություն: Այս հետաձգման բլոկների ելքերը նույնպես կապված են ASM մուտքերի հետ:

PWM- ները օգտագործվում էին շարժիչների արագությունը կարգավորելու համար: ASM- ն օգտագործվել է որոշելու, թե ինչ PWM շարժիչով կաշխատի: PWMA-S և PWMB-S ազդանշանները դրված են mux ընտրված բիթերի վրա:

Քայլ 3:

Այս նախագծում մենք ստեղծեցինք լաբիրինթոս լուծող ռոբոտ: Մենք մեկնաբանեցինք բազմաթիվ սենսորների տվյալները, վերահսկեցինք ռոբոտի վիճակը GreenPAK- ի ASM- ով և շարժիչները շարժեցինք շարժիչով: Ընդհանրապես, նման նախագծերում օգտագործվում են միկրոպրոցեսորներ, սակայն GreenPAK- ն ունի մի քանի առավելություն MCU- ի նկատմամբ. Այն ավելի փոքր է, ավելի մատչելի և կարող է ավելի արագ մշակել սենսորի ելքը, քան MCU- ն: