მცენარე რობოტი: 10 ნაბიჯი

2025 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-23 14:50

ყველას სიამოვნებს სახლში მცენარეების ქონა, მაგრამ ხანდახან ჩვენი დაკავებული ცხოვრებით ჩვენ არ ვპოულობთ დროს მათზე კარგად ზრუნვისთვის. ამ პრობლემიდან ჩვენ მივიღეთ იდეა: რატომ არ უნდა ავაშენოთ რობოტი, რომელიც იზრუნებს ჩვენზე?

ეს პროექტი შედგება მცენარე-რობოტისგან, რომელიც ზრუნავს საკუთარ თავზე. მცენარე ინტეგრირებულია რობოტში და შეძლებს მორწყვას და სინათლის პოვნას დაბრკოლებების თავიდან აცილებისას. ეს შესაძლებელი გახდა რობოტსა და მცენარეზე რამდენიმე სენსორის გამოყენებით. ეს ინსტრუქცია მიზნად ისახავს გიხელმძღვანელოთ მცენარეთა რობოტის შექმნის პროცესში, ასე რომ თქვენ არ უნდა ინერვიულოთ ყოველდღე თქვენს მცენარეებზე!

ეს პროექტი Bruface Mechatronics– ის ნაწილია და განხორციელებულია:

Mercedes Arévalo Suárez

დანიელ ბლანკესი

ბოდუინ კორნელი

კაატ ლიმანს

მარკოს მარტინეს ხიმენესი

ბასილი ესე

(ჯგუფი 4)

ნაბიჯი 1: საყიდლების სია

აქ არის ყველა პროდუქტის ჩამონათვალი, რომელიც დაგჭირდებათ ამ რობოტის ასაშენებლად. ხაზგასმული თითოეული ნაწილისთვის ხელმისაწვდომია ბმული:

3D დაბეჭდილი მოტორსი მხარს უჭერს X1 (კოპირება 3D)

3D დაბეჭდილი ბორბლები + ბორბალ-ძრავის კავშირი X2 (ასლი 3D)

AA Nimh ბატარეები X8

აბრაზიული ქაღალდის რულეტი X1

Arduino Mega X1

ბურთის ბორბალი X1

ბატარეის დამჭერი X2

პურის დაფა ტესტებისთვის X1

Breadboard to solder X1

DC ძრავები (კოდირებით) X2

Hinges X2

ჰიგირომეტრი X1

სინათლეზე დამოკიდებული რეზისტორები X3

მამაკაცი მამაკაცი და მამაკაცი ქალი მხტუნავები

საავტომობილო ფარი X1

ქარხანა X1 (ეს შენზეა დამოკიდებული)

მცენარეული ქოთანი X1

მცენარეთა მხარდაჭერა X1 (3D ბეჭდვით)

პლასტიკური მილი X1

განსხვავებული ღირებულებების რეზისტენტები

ნაკაწრი ქაღალდი X1

ხრახნები

მკვეთრი სენსორები X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 სმ)

გადართვა X1

წყლის ტუმბო X1

წყლის რეზერვუარის ავზი (პატარა Tupperware) X1

მავთულები

გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ეს არჩევანი არის დროისა და ბიუჯეტის შეზღუდვების შედეგი (3 თვე და 200 ევრო). სხვა არჩევანი შეიძლება გაკეთდეს თქვენი შეხედულებისამებრ.

განსხვავებული არჩევანის ახსნა

არდუინო მეგა არდუინო უნოზე: პირველ რიგში, ჩვენ ასევე უნდა ავუხსნათ მიზეზი, რის გამოც ჩვენ საერთოდ ვიყენეთ არდუინო. Arduino არის ღია ელექტრონული პროტოტიპის პლატფორმა, რომელიც მომხმარებლებს აძლევს საშუალებას შექმნან ინტერაქტიული ელექტრონული ობიექტები. ის ძალიან პოპულარულია როგორც ექსპერტებსა და ახალბედა მომხმარებლებს შორის, რაც ხელს უწყობს მის შესახებ ბევრი ინფორმაციის მოძიებას ინტერნეტში. ეს შეიძლება გამოგადგეთ, როდესაც თქვენს პროექტს აქვს პრობლემა. ჩვენ შევარჩიეთ Arduino Mega Uno– ზე, რადგან მას აქვს მეტი ქინძისთავები. სინამდვილეში, სენსორების რაოდენობისთვის, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ Uno არ გვთავაზობს საკმარის ქინძისთავებს. მეგა ასევე უფრო მძლავრია და შეიძლება გამოსადეგი იყოს თუ დავამატებთ გაუმჯობესებებს, როგორიცაა WIFI მოდული.

Nimh ბატარეები: პირველი იდეა იყო LiPo ბატარეების გამოყენება, როგორც ბევრ რობოტულ პროექტში. LiPo– ს აქვს კარგი გამონადენი და ადვილად დასატენად. მაგრამ ჩვენ მალე მივხვდით, რომ LiPo და დამტენი ძალიან ძვირია. ამ პროექტისთვის შესაფერისი სხვა მხოლოდ ბატარეები, სადაც არის Nimh. მართლაც, ისინი იაფი, დასატენად და მსუბუქია. საავტომობილო ძრავის დასატენად დაგვჭირდება 8 მათგანი, რათა მივაღწიოთ მიწოდების ძაბვას 9.6 ვ -დან (დათხოვნილი) 12 ვ -მდე (სრულად დამუხტული).

DC ძრავები კოდირებით: ამ გამტარებლის მთავარი მიზნის გათვალისწინებით, ბორბლებზე ბრუნვის ენერგიის მიწოდება, ჩვენ შევარჩიეთ ორი DC ძრავა ვიდრე სერვო მოტორსი, რომლებსაც აქვთ ბრუნვის კუთხის შეზღუდვა და განკუთვნილია უფრო კონკრეტული ამოცანებისთვის, სადაც საჭიროა პოზიციის განსაზღვრა. ზუსტად კოდირების ფაქტი ასევე ამატებს საჭიროების შემთხვევაში უფრო მაღალი სიზუსტის არსებობის შესაძლებლობას. გაითვალისწინეთ, რომ ჩვენ საბოლოოდ არ გამოვიყენეთ კოდირები, რადგან მივხვდით, რომ ძრავები საკმაოდ ჰგავს და ჩვენ არ გვჭირდება რობოტი, რომ ზუსტად დაიცვას სწორი ხაზი.

ბაზარზე ბევრი DC ძრავაა და ჩვენ ვეძებდით ერთს, რომელიც შეესაბამება ჩვენს ბიუჯეტს და რობოტს. ამ შეზღუდვების დასაკმაყოფილებლად ორი მნიშვნელოვანი პარამეტრი დაგვეხმარა ძრავის არჩევაში: რობოტის გადასატანად საჭირო ბრუნვის მომენტი და რობოტის სიჩქარე (საჭირო ბრუნვის სიჩქარის საპოვნელად).

1) გამოთვალეთ rpm

ამ რობოტს არ დასჭირდება ხმის ბარიერის გარღვევა. იმისთვის, რომ შუქს მიჰყევით ან ვინმე სახლში გაჰყვეთ, სიჩქარე 1 მ/წმ ან 3.6 კმ/სთ გონივრული ჩანს. Rpm– ში გადასათვლელად ჩვენ ვიყენებთ ბორბლების დიამეტრს: 9 სმ. Rpm არის მოცემული: rpm = (60*სიჩქარე (m/s))/(2*pi*r) = (60*1)/(2*pi*0.045) = 212 rpm.

2) გამოთვალეთ მაქსიმალური ბრუნვის საჭიროება

ვინაიდან ეს რობოტი განვითარდება ბრტყელ გარემოში, მაქსიმალური ბრუნვის საჭიროება არის რობოტის მოძრაობის დასაწყებად. თუ გავითვალისწინებთ, რომ რობოტის წონა მცენარესთან და თითოეულ კომპონენტთან არის დაახლოებით 3 კილო და ბორბლებსა და მიწას შორის ხახუნის ძალების გამოყენებით ჩვენ ადვილად ვიპოვით ბრუნვის მომენტს. მიწასა და ბორბლებს შორის 1 ხახუნის კოეფიციენტის გათვალისწინებით: ხახუნის ძალები (Fr) = ხახუნის კოეფი. * N (სადაც N არის რობოტის წონა) ეს გვაძლევს Fr = 1 * 3 * 10 = 30 N. თითოეული ძრავის ბრუნვის მომენტი შეიძლება მოიძებნოს შემდეგნაირად: T = (Fr * r)/2 სადაც r არის ბორბლების რადიუსი ისე T = (30*0.045)/2 = 0.675 ნმ = 6.88 კგ სმ.

ეს არის ჩვენ მიერ არჩეული ძრავის მახასიათებლები: 6V 175 rpm და 4 კგ სმ 12V 350 rpm და 8 კგ სმ. იმის ცოდნა, რომ ის იკვებება 9,6 და 12 ვ დიაპაზონში, ხაზოვანი ინტერპოლაციის გზით, აშკარად ჩანს, რომ ზემოთ აღნიშნული შეზღუდვები დაკმაყოფილდება.

სინათლის სენსორები: ჩვენ ავირჩიეთ სინათლეზე დამოკიდებული რეზისტორები (LDR), რადგან მათი წინააღმდეგობა სწრაფად იცვლება სინათლესთან და LDR- ზე ძაბვის ადვილად გაზომვა შესაძლებელია LDR შემცველი ძაბვის გამყოფზე მუდმივი ძაბვის გამოყენებით.

მკვეთრი სენსორები: ისინი გამოიყენება დაბრკოლებების თავიდან ასაცილებლად. მკვეთრი მანძილის სენსორები იაფი და მარტივი გამოსაყენებელია, რაც მათ პოპულარულ არჩევანს ხდის ობიექტების გამოვლენისა და დიაპაზონისთვის. მათ, როგორც წესი, აქვთ განახლების უფრო მაღალი მაჩვენებლები და გამოვლენის უფრო მოკლე დიაპაზონი ვიდრე სონარის დიაპაზონის მკვლევარები. ბევრი სხვადასხვა მოდელია ხელმისაწვდომი ბაზარზე, განსხვავებული მოქმედების დიაპაზონით. ვინაიდან ისინი გამოიყენება ამ პროექტში დაბრკოლებების გამოსავლენად, ჩვენ ავირჩიეთ ის, რომლის მოქმედების დიაპაზონი 10-80 სმ-ია.

წყლის ტუმბო: წყლის ტუმბო არის მარტივი მსუბუქი და არა ძალიან მძლავრი ტუმბო, რომელიც თავსებადია ძრავების ძაბვის დიაპაზონთან, რომ გამოიყენოს ერთნაირი კვება ორივესთვის. მცენარის წყლით გამოსაკვებად კიდევ ერთი გამოსავალი იყო რობოტისგან წყლის ფუძის გამოყოფა, მაგრამ რობოტზე გაცილებით ადვილია.

ჰიგირომეტრი: ჰიგირომეტრი არის ტენიანობის სენსორი, რომელიც უნდა ჩაიდოს მიწაში. ეს აუცილებელია, რადგან რობოტმა უნდა იცოდეს, როდესაც ქვაბი მშრალია, რომ მას წყალი გაუგზავნოს.

ნაბიჯი 2: მექანიკური დიზაინი

ძირითადად, რობოტის დიზაინი შედგება მართკუთხა ყუთისაგან, სამი ბორბლით ქვედა მხარეს და სახურავით, რომელიც იხსნება ზედა მხარეს. მცენარე თავზე განთავსდება წყლის რეზერვუარით. მცენარის ქოთანი მოთავსებულია მცენარის ქოთნის ფიქსაციაში, რომელიც ხრახნიანია რობოტის ზედა ფიცარზე. წყლის რეზერვუარი არის პატარა Tupperware ნაკაწრი რობოტის ზედა ფიცარზე და წყლის ტუმბო ასევე ნაკაწრია წყლის რეზერვუარის ძირში, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ მარტივად ამოიღოთ ყველაფერი Tupperware წყლით შევსებისას. წყალსაცავის სახურავში იქმნება პატარა ხვრელი, რადგან წყლის მილი მიდის მცენარეთა ქოთანში და ტუმბოს საჭმელი ყუთში. ამრიგად, ხვრელი იქმნება ყუთის ზედა ფიცარში და ჰიგირომეტრის კაბელებიც გადის ამ ხვრელში.

პირველ რიგში, ჩვენ გვინდოდა რობოტს ჰქონოდა მიმზიდველი დიზაინი, რის გამოც გადავწყვიტეთ ელექტრონული ნაწილის დამალვა ყუთში, ქარხნისა და წყლის გარეთ. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან მცენარეები სახლის დეკორაციის ნაწილია და ვიზუალურად არ უნდა იმოქმედოს სივრცეზე. ყუთში შემავალი კომპონენტები ადვილად მისაწვდომი იქნება ზედა მხარეს სახურავის საშუალებით, ხოლო გვერდითა გადასაფარებლებს ექნებათ საჭირო ხვრელები ისე, რომ ადვილი იყოს, მაგალითად, რობოტის ჩართვა ან არდუინოს ლეპტოპთან დაკავშირება, თუ გვსურს რომ ისევ დაპროგრამდეს.

ყუთში შემავალი კომპონენტებია: არდუინო, ძრავის კონტროლერი, ძრავები, LDR, გროვების დამჭერები, პურის დაფა და საკინძები. Arduino დამონტაჟებულია პატარა სვეტებზე, ასე რომ მისი ქვედა არ არის დაზიანებული და ძრავის კონტროლერი დამონტაჟებულია Arduino– ს თავზე. ძრავები ხრახნიან საავტომობილო ფიქსაციებს და ძრავების ფიქსაცია შემდეგ იჭრება ყუთის ქვედა ფიცარზე. LDR არის soldered პატარა ნაჭერი breadboard. მინი ტყის ფიცრები წებოვანია ამ პურის დაფაზე, რათა ის დაიშალოს რობოტის გვერდით სახეებზე. წინ არის ერთი LDR, ერთი მარცხენა და ერთი მარჯვენა მხარეს, ასე რომ რობოტს შეუძლია იცოდეს მიმართულება სინათლის ყველაზე დიდი რაოდენობით. გროვების დამჭერები ნაკაწრებია ყუთის ქვედა პირზე, რათა ადვილად ამოიღონ ისინი და შეცვალონ გროვები ან დატენონ ისინი. შემდეგ პურის დაფა ხრახნიან ქვედა ფიცარს პატარა სამკუთხედის ფორმის სვეტებით, რომელსაც აქვს ხვრელები პურის დაფის კუთხის ფორმის მხარდასაჭერად. საბოლოოდ hinges ბრალია უკან სახე და ზედა სახე.

წინა სახეზე სამი ბასრი იქნება უშუალოდ ხრახნიანი, რათა მაქსიმალურად კარგად გამოავლინოთ და თავიდან აიცილოთ დაბრკოლებები.

მიუხედავად იმისა, რომ ფიზიკური დიზაინი მნიშვნელოვანია, ჩვენ არ შეგვიძლია დავივიწყოთ ტექნიკური ნაწილი, ჩვენ ვაშენებთ რობოტს და ის უნდა იყოს პრაქტიკული და შეძლებისდაგვარად უნდა გავაუმჯობესოთ სივრცე. ეს არის მართკუთხა ფორმის წასვლის მიზეზი, ეს იყო საუკეთესო საშუალება ნაპოვნი ყველა კომპონენტის მოსაწყობად.

დაბოლოს, მოძრაობისთვის, მოწყობილობას ექნება სამი ბორბალი: ორი სტანდარტული მოტორიზებული უკანა და ერთი ბურთი წინ. ისინი ნაჩვენებია სამციკლიან დისკზე, კონფიგურაციაზე, წინა საჭეზე და უკანა მართვაზე.

ნაბიჯი 3: ნაწილების დამზადება

რობოტის ფიზიკური გარეგნობა შეიძლება შეიცვალოს თქვენი ინტერესებიდან გამომდინარე. მოცემულია ტექნიკური ნახაზები, რაც შეიძლება იყოს კარგი საფუძველი საკუთარი დიზაინის შექმნისას.

ლაზერულად მოჭრილი ნაწილები:

რობოტის კორპუსში შემავალი ექვსივე ნაწილი ლაზერულად არის მოჭრილი. ამისათვის გამოყენებული მასალა იყო გადამუშავებული ხე. ეს ყუთი ასევე შეიძლება გაკეთდეს პლექსიგლასისგან, რომელიც ცოტა უფრო ძვირია.

3D ბეჭდვის ნაწილები:

ორი სტანდარტული ბორბალი, რომლებიც მოთავსებულია რობოტის უკანა ნაწილში, 3D- ზეა დაბეჭდილი PLA- ში. მიზეზი ის არის, რომ ბორბლების საპოვნელად ერთადერთი გზა, რომელიც აკმაყოფილებდა ყველა მოთხოვნას (მოერგებოდა DC ძრავებს, ზომას, წონას …) იყო მათივე დიზაინი. საავტომობილო ფიქსაცია ასევე 3D დაბეჭდილია ბიუჯეტის მიზეზების გამო. შემდეგ მცენარეული ქოთნის საყრდენი, სვეტები არდუინოს და კუთხეები, რომლებიც დაფარულია დაფაზე ასევე იყო 3D დაბეჭდილი, რადგან ჩვენ გვჭირდებოდა კონკრეტული ფორმის მორგება ჩვენს რობოტში.

ნაბიჯი 4: ელექტრონიკა

მკვეთრი სენსორები: მკვეთრ სენსორებს აქვთ სამი ქინძისთავი. ორი მათგანი განკუთვნილია ალიმენტისთვის (Vcc და Ground) და ბოლო არის გაზომილი სიგნალი (Vo). ალიმენტისთვის ჩვენ გვაქვს დადებითი ძაბვა, რომელიც შეიძლება იყოს 4.5 -დან 5.5 ვ -მდე, ასე რომ ჩვენ გამოვიყენებთ 5V არდუინოსგან. Vo დაუკავშირდება არდუინოს ერთ – ერთ ანალოგიურ პინს.

სინათლის სენსორები: სინათლის სენსორებს სჭირდებათ პატარა წრე, რომ შეძლონ მუშაობა. LDR სერიულად არის მოთავსებული 900 kOhm რეზისტორით, რათა შეიქმნას ძაბვის გამყოფი. მიწა დაკავშირებულია რეზისტორის ქინძისთავთან, რომელიც არ არის დაკავშირებული LDR– თან და არდუინოს 5V უკავშირდება LDR– ის პინს, რომელიც არ არის დაკავშირებული რეზისტორთან. რეზისტორის პინი და ერთმანეთთან დაკავშირებული LDR უკავშირდება არდუინოს ანალოგიურ პინს ამ ძაბვის გასაზომად. ეს ძაბვა იცვლება 0 -დან 5V- მდე 5V შესაბამისი სრული სინათლით და ნულთან ახლოს სიბნელის შესაბამისი. შემდეგ მთელი წრე გაერთიანდება პურის დაფაზე, რომელიც მოთავსდება რობოტის გვერდით ფიცრებში.

ბატარეები: ბატარეები დამზადებულია 4 წყობისგან 1.2 და 1.5 ვ -მდე, თითოეული 4.8 -დან 6 ვ -მდე. ორი წყობის დამჭერის სერიაში ჩადებით ჩვენ გვაქვს 9.6 -დან 12 ვ -მდე.

წყლის ტუმბო: წყლის ტუმბოს აქვს იგივე ტიპის კავშირი (დენის ჯეკი), როგორც არდუინოს კვება. პირველი ნაბიჯი არის კავშირის გაწყვეტა და მავთულის გაფანტვა, რათა მავთული იყოს მიწაზე და მავთული დადებითი ძაბვისთვის. როგორც ჩვენ გვსურს ტუმბოს გაკონტროლება, ჩვენ მას დავდებთ სერიაში მიმდინარე კონტროლირებადი ტრანზისტორით, რომელიც გამოიყენება როგორც გადამრთველი. შემდეგ ტუმბოს პარალელურად დაიდება დიოდი, რათა თავიდან იქნას აცილებული უკანა დენები. ტრანზისტორის ქვედა ფეხი უკავშირდება არდუინოს/ბატარეების საერთო ადგილს, შუა არდუინოს ციფრულ პინს 1 კჰმ რეზისტორით სერიულად არდუინოს ძაბვის დენად გარდაქმნის და ზედა ფეხი შავ კაბელს ტუმბო. შემდეგ ტუმბოს წითელი კაბელი უკავშირდება ბატარეების დადებით ძაბვას.

ძრავები და ფარი: ფარი უნდა იყოს შედუღებული, ის გაიგზავნება არასაკრავი. ამის გაკეთებისთანავე იგი მოთავსებულია არდუინოზე, ფარდის ყველა სათაურის დაჭერით არდუინოს ქინძისთავებში. ფარი იკვებება აკუმულატორებით და შემდეგ აძლიერებს არდუინოს, თუ მხტუნავი ჩართულია (ფორთოხლის ქინძისთავები ფიგურაში). ფრთხილად იყავით, რომ არ დააყენოთ ჯუმპერი, როდესაც არდუინო იკვებება სხვა საშუალებით, ვიდრე ფარი, რადგან არდუინო ამუშავებს ფარს და მას შეუძლია კავშირის დაწვა.

პურის დაფა: ყველა კომპონენტი ახლა გამაგრდება პურის დაფაზე. ერთი წყობის დამჭერის, არდუინოს, საავტომობილო კონტროლერის და ყველა სენსორის მიწა გაერთიანდება იმავე რიგზე (ჩვენს დაფაზე რიგებს აქვთ იგივე პოტენციალი). შემდეგ მეორე წყობის დამჭერის შავი კაბელი გაწყდება იმავე რიგში, როგორც პირველი წყობის მფლობელის წითელი, რომლის მიწაც უკვე შედუღებულია. შემდეგ კაბელი გაწყდება იმავე მწკრივზე, როგორც მეორე წყობის დამჭერის წითელი კაბელი, რომელიც შეესაბამება ორს სერიაში. ეს კაბელი იქნება დაკავშირებული გადამრთველის ერთ ბოლოზე და მეორე ბოლო იქნება დაკავშირებული მავთულხლართთან, რომელიც შედუღებულია პურის დაფაზე თავისუფალ რიგში. ტუმბოს წითელი კაბელი და საავტომობილო კონტროლერის ალიმენტი მოთავსდება ამ რიგში (გადამრთველი არ არის გამოსახული ფიგურაზე). შემდეგ არდუინოს 5V იქნება შეკრული სხვა რიგში და თითოეული სენსორის კვების ძაბვა იქნება იმავე რიგში. შეეცადეთ შეაერთოთ ჯუმპერი პურის დაფაზე და ჯუმპერი კომპონენტზე, როდესაც ეს შესაძლებელია, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ მარტივად გათიშოთ ისინი და ელექტრო კომპონენტების შეკრება უფრო ადვილი იქნება.

ნაბიჯი 5: პროგრამირება

პროგრამის დიაგრამა:

პროგრამა საკმაოდ მარტივად იქნა დაცული ცვლადის ცნების გამოყენებით. როგორც ხედავთ დიაგრამაში, ეს მდგომარეობა ასევე იწვევს პრიორიტეტის ცნებას. რობოტი გადაამოწმებს პირობებს ამ თანმიმდევრობით:

1) 2 -ე მდგომარეობაში: აქვს თუ არა მცენარეს საკმარისი წყალი ტენიანობის_შემცველი ფუნქციით? თუ ტენიანობის დონე, რომელიც იზომება ჰიგირომეტრით, არის 500 -ზე დაბალი, ტუმბო იმუშავებს მანამ, სანამ ტენიანობის დონე არ აღემატება 500 -ს. როდესაც მცენარეს საკმარისი წყალი აქვს, რობოტი გადადის 3 -ის მდგომარეობაში.

2) მე -3 მდგომარეობაში: იპოვეთ მიმართულება ყველაზე მეტი შუქით. ამ მდგომარეობაში მცენარეს აქვს საკმარისი წყალი და უნდა დაიცვას მიმართულება უმეტეს შუქზე დაბრკოლებების თავიდან აცილებისას. ფუნქცია light_direction იძლევა სამი სინათლის სენსორის მიმართულებას, რომელიც იღებს ყველაზე მეტ შუქს. რობოტი ამუშავებს ძრავებს, რომ დაიცვას ეს მიმართულება ფუნქციით follow_light. თუ სინათლის დონე აღემატება გარკვეულ ზღურბლს (საკმარისი სინათლე), რობოტი ჩერდება დაიცვას სინათლე, რადგან მას აქვს საკმარისი ამ პოზიციაზე (stop_mors). იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული დაბრკოლებები 15 სმ -ზე სინათლის გაცვლისას, განხორციელდა ფუნქციის დაბრკოლება დაბრკოლების მიმართულების დასაბრუნებლად. დაბრკოლებების სათანადოდ თავიდან აცილების მიზნით განხორციელდა ფუნქცია ev_obstacle. ეს ფუნქცია მუშაობს ძრავაზე, იცის სად არის დაბრკოლება.

ნაბიჯი 6: შეკრება

ამ რობოტის შეკრება სინამდვილეში საკმაოდ მარტივია. კომპონენტების უმეტესი ნაწილი ხრახნიანია ყუთში, რათა დარწმუნდეს, რომ ისინი თავიანთ ადგილს ინარჩუნებენ. შემდეგ წყობის დამჭერი, წყლის რეზერვუარი და ტუმბო ნაკაწრებია.

ნაბიჯი 7: ექსპერიმენტები

ჩვეულებრივ, რობოტის შექმნისას ყველაფერი არ მიდის შეუფერხებლად. ბევრი ტესტი, შემდეგი ცვლილებებით, საჭიროა სრულყოფილი შედეგის მისაღწევად. აქ არის მცენარე რობოტის პროცესის ექსპონატი!

პირველი ნაბიჯი იყო რობოტის დაყენება ძრავით, არდუინოთი, ძრავის კონტროლერთან და სინათლის სენსორებთან ერთად პროტოტიპის დაფაზე. რობოტი მხოლოდ იმ მიმართულებით მიდის, სადაც მან ყველაზე მეტი სინათლე გაზომა. ბარიერი გადაწყდა იმისათვის, რომ რობოტი გაჩერებულიყო, თუ მას საკმარისი შუქი აქვს. როდესაც რობოტი იატაკზე სრიალებდა, საბურავის სიმულაციისთვის ბორბლებზე დავამატეთ აბრაზიული ქაღალდი.

შემდეგ სტრუქტურას დაემატა მკვეთრი სენსორები, რათა თავიდან აიცილონ დაბრკოლებები. თავდაპირველად ორი სენსორი იყო მოთავსებული წინა სახეზე, მაგრამ მესამე დაემატა შუაში, რადგან მკვეთრ სენსორებს გამოვლენის ძალიან შეზღუდული კუთხე აქვთ. დაბოლოს, ჩვენ გვაქვს ორი სენსორი რობოტის კიდურებზე, რომლებიც აღმოაჩენენ დაბრკოლებებს მარცხნივ ან მარჯვნივ და ერთი შუაში, რათა დადგინდეს, არის თუ არა წინა დაბრკოლება. დაბრკოლებები გამოვლენილია, როდესაც მკვეთრზე ძაბვა აღემატება გარკვეულ მნიშვნელობას, რომელიც შეესაბამება რობოტამდე 15 სმ მანძილს. როდესაც დაბრკოლება გვერდითაა რობოტი თავს არიდებს მას და როცა დაბრკოლება შუაშია რობოტი ჩერდება. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ დაბრკოლებების ქვემოთ არსებული დაბრკოლებები არ არის გამოვლენილი, ამიტომ დაბრკოლებებს უნდა ჰქონდეთ გარკვეული სიმაღლე, რათა თავიდან იქნას აცილებული.

ამის შემდეგ ტუმბო და ჰიგირომეტრი შემოწმდა. ტუმბო აგზავნის წყალს მანამ, სანამ ჰიგირომეტრის ძაბვა დაბალია, ვიდრე მშრალი ქოთნის შესაბამისი მნიშვნელობა. ეს მნიშვნელობა იზომება და განისაზღვრება ექსპერიმენტულად მშრალი და ნოტიო ქოთნის მცენარეებით ტესტირებით.

საბოლოოდ ყველაფერი ერთად გამოსცადეს. მცენარე ამოწმებს ჯერ აქვს თუ არა მას საკმარისი წყალი და შემდეგ იწყებს შუქის გაყოლას დაბრკოლებების თავიდან აცილებისას.

ნაბიჯი 8: დასკვნითი ტესტი

აქ არის ვიდეო, თუ როგორ მუშაობს რობოტი საბოლოოდ. იმედია ისიამოვნებთ!

ნაბიჯი 9: რა ვისწავლეთ ამ პროექტში?

მიუხედავად იმისა, რომ ამ პროექტის საერთო გამოხმაურება დიდია, რადგან ჩვენ ბევრი ვისწავლეთ, ჩვენ საკმაოდ დაძაბული ვიყავით მისი მშენებლობისას ვადების გამო.

შეექმნა პრობლემები

ჩვენს შემთხვევაში, ჩვენ გვქონდა რამდენიმე საკითხი პროცესის განმავლობაში. ზოგიერთი მათგანის ამოხსნა ადვილი იყო, მაგალითად, როდესაც კომპონენტების მიწოდება გადაიდო, ჩვენ უბრალოდ ვეძებდით მაღაზიებს ქალაქში თუ შეგვეძლო მათი ყიდვა. სხვებს ცოტა მეტი ფიქრი ჭირდებათ.

სამწუხაროდ, ყველა პრობლემა არ მოგვარებულა. ჩვენი პირველი იდეა იყო შინაური ცხოველებისა და მცენარეების მახასიათებლების გაერთიანება, თითოეული მათგანის საუკეთესოს მიღება. იმ მცენარეებისთვის, რისი გაკეთებაც ჩვენ შეგვეძლო, ამ რობოტით ჩვენ გვექნება მცენარე, რომელიც ამშვენებს ჩვენს სახლებს და არ მოგვიწევს მისი მოვლა. შინაური ცხოველებისთვის, ჩვენ ვერ ვიპოვნეთ მათი კომპანიის იმიტირების გზა. ჩვენ ვიფიქრეთ სხვადასხვა გზებზე, რომლითაც ის მიჰყვებოდა ხალხს და დავიწყეთ მისი განხორციელება, მაგრამ დრო არ გვქონდა მის დასასრულებლად.

შემდგომი გაუმჯობესებები

მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ გვსურს მივიღოთ ყველაფერი, რაც გვსურს, ამ პროექტით სწავლა იყო საოცარი. შესაძლოა მეტი დრო დაგვჭირდეს კიდევ უკეთესი რობოტის მოპოვება. აქ ჩვენ გთავაზობთ რამდენიმე იდეას ჩვენი რობოტის გასაუმჯობესებლად, რომელიც შესაძლოა ზოგიერთ თქვენგანს სურს სცადოს:

- სხვადასხვა ფერის LED- ების დამატება (წითელი, მწვანე,…), რომელიც მომხმარებელს ეუბნება როდის უნდა დატენოს რობოტი. ბატარეის გაზომვა შესაძლებელია ძაბვის გამყოფის მქონე, რომელსაც აქვს მაქსიმალური ძაბვა 5V, როდესაც ბატარეა სრულად არის დამუხტული, რათა გაზომოს ეს ძაბვა არდუინოს საშუალებით. შემდეგ შესაბამისი led ჩართულია.

- წყლის სენსორის დამატება, რომელიც ეუბნება მომხმარებელს როდის უნდა მოხდეს წყლის რეზერვუარის შევსება (წყლის სიმაღლის სენსორი).

- ინტერფეისის შექმნა ისე, რომ რობოტს შეეძლოს მომხმარებლისთვის შეტყობინებების გაგზავნა.

და ცხადია, ჩვენ არ შეგვიძლია დავივიწყოთ მიზანი, მივაღწიოთ ხალხს. შინაური ცხოველები ერთ -ერთია, რაც ადამიანებს ყველაზე მეტად უყვართ და მშვენიერი იქნებოდა, თუ ვინმეს შეეძლო მიეღწია რობოტის ამ საქციელის იმიტირებისთვის. მისი გასაადვილებლად, აქ ჩვენ ვაპირებთ მივაწოდოთ ყველაფერი რაც გვაქვს.

ნაბიჯი 10: როგორ აიძულოთ რობოტმა დაიცვას ხალხი?

ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ამის საუკეთესო გზა იქნება სამი ულტრაბგერითი სენსორის, ერთი გამცემი და ორი მიმღების გამოყენება.

გადამცემი

გადამცემისათვის ჩვენ გვსურს 50% –იანი სამუშაო ციკლი გვქონდეს. ამისათვის თქვენ უნდა გამოიყენოთ 555 ტაიმერი, ჩვენ გამოვიყენეთ NE555N. სურათზე თქვენ ხედავთ, როგორ უნდა აშენდეს წრე. მაგრამ თქვენ მოგიწევთ დამატებით კონდენსატორის დამატება 3 გამომავალზე, მაგალითად 1µFF. რეზისტორები და კონდენსატორები გამოითვლება შემდეგი ფორმულებით: (სურათები 1 და 2)

რადგან სასურველია 50% –იანი სამუშაო ციკლი, t1 და t2 ერთმანეთის ტოლი იქნება. ასე რომ, 40 kHz გადამცემით, t1 და t2 უდრის 1.25*10-5 წმ. როდესაც იღებთ C1 = C2 = 1 nF, R1 და R2 შეიძლება გამოითვალოს. ჩვენ ავიღეთ R1 = 15 kΩ და R2 = 6.8 kΩ, დარწმუნდით, რომ R1> 2R2!

როდესაც ჩვენ ეს ვამოწმეთ წრიულად ოსცილოსკოპზე, მივიღეთ შემდეგი სიგნალი. მასშტაბი არის 5 μs/div, ასე რომ სიხშირე რეალურად იქნება დაახლოებით 43 kHz. (სურათი 3)

მიმღები

მიმღების შეყვანის სიგნალი ძალიან დაბალი იქნება იმისათვის, რომ არდუინომ ზუსტად დაამუშაოს, ამიტომ შეყვანის სიგნალი უნდა გაძლიერდეს. ეს მოხდება ინვერსიული გამაძლიერებლის დამზადებით.

ოპამპისთვის ჩვენ გამოვიყენეთ LM318N, რომელსაც ვამარაგებდით არდუინოდან 0 ვ და 5 ვ. ამის გასაკეთებლად, ჩვენ უნდა გავზარდოთ ძაბვა სიგნალის ირგვლივ, რომელიც იცვლება. ამ შემთხვევაში ლოგიკური იქნება მისი გაზრდა 2.5 ვ -მდე, რადგან მიწოდების ძაბვა არ არის სიმეტრიული, ჩვენ ასევე უნდა მოვათავსოთ კონდენსატორი რეზისტორის წინ. ამ გზით, ჩვენ ასევე გავაკეთეთ მაღალი გამავლობის ფილტრი. იმ მნიშვნელობებით, რაც ჩვენ გამოვიყენეთ, სიხშირე უნდა იყოს 23 კჰც -ზე მაღალი. როდესაც ჩვენ ვიყენებდით A = 56 -ის გამაძლიერებელს, სიგნალი გადადის გაჯერებაში, რაც არ არის კარგი, ამიტომ მის ნაცვლად გამოვიყენეთ A = 18. ეს მაინც საკმარისი იქნება. (სურათი 4)

ახლა, როდესაც ჩვენ გვაქვს გაძლიერებული სინუსური ტალღა, ჩვენ გვჭირდება მუდმივი მნიშვნელობა, რათა არდუინომ შეძლოს მისი გაზომვა. ამის გაკეთების საშუალება არის პიკის დეტექტორის წრედის გაკეთება. ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ, არის თუ არა გადამცემი მიმღებისგან უფრო დაშორებული, თუ სხვა კუთხით, ვიდრე ადრე, მას აქვს მუდმივი სიგნალი, რომელიც პროპორციულია მიღებული სიგნალის ინტენსივობისა. იმის გამო, რომ ჩვენ გვჭირდება ზუსტი პიკის დეტექტორი, ჩვენ ვდებთ დიოდს, 1N4148, ძაბვის მიმდევარში. ამით ჩვენ არ გვაქვს დიოდური დანაკარგი და შევქმენით იდეალური დიოდი. ოპამპისთვის ჩვენ ვიყენეთ იგივე, რაც მიკროსქემის პირველ ნაწილში და იგივე კვების ბლოკით, 0 ვ და 5 ვ.

პარალელური კონდენსატორი უნდა იყოს მაღალი მნიშვნელობა, ასე რომ ის ძალიან ნელა ამოიწურება და ჩვენ კვლავ ვხედავთ იმავე პიკის მნიშვნელობას, როგორც რეალურ მნიშვნელობას. რეზისტორი ასევე განთავსდება პარალელურად და არ იქნება ძალიან დაბალი, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში გამონადენი უფრო დიდი იქნება. ამ შემთხვევაში, 1.5µF და 56 kΩ საკმარისია. (სურათი 5)

სურათზე ჩანს მთლიანი წრე. სად არის გამომავალი, რომელიც აპირებს წასვლას არდუინოში. და 40 kHz AC სიგნალი იქნება მიმღები, სადაც მისი მეორე ბოლო მიწასთან იქნება დაკავშირებული. (სურათი 6)

როგორც ადრე ვთქვით, ჩვენ ვერ შევძელით სენსორების ინტეგრირება რობოტში. მაგრამ ჩვენ ვაძლევთ ტესტების ვიდეოებს იმის დასანახად, რომ წრე მუშაობს. პირველ ვიდეოში ჩანს გაძლიერება (პირველი OpAmp- ის შემდეგ). Oscilloscope– ზე უკვე არის 2.5V კომპენსაცია, ასე რომ სიგნალი შუაშია, ამპლიტუდა იცვლება, როდესაც სენსორები იცვლიან მიმართულებას. როდესაც ორი სენსორი ერთმანეთის პირისპირ დგას, სინუსის ამპლიტუდა უფრო მაღალი იქნება, ვიდრე მაშინ, როდესაც სენსორებს აქვთ უფრო დიდი კუთხე ან მანძილი ორივეს შორის. მეორე ვიდეოზე (წრედის გამომავალი), შესწორებული სიგნალი ჩანს. ისევ და ისევ, მთლიანი ძაბვა იქნება უფრო მაღალი, როდესაც სენსორები ერთმანეთის პირისპირ არიან, ვიდრე მაშინ, როდესაც ისინი არ არიან. სიგნალი არ არის მთლიანად სწორი კონდენსატორის გამონადენის გამო და ვოლტ/დივ. ჩვენ შევძელით გავზომოთ სიგნალი, რომელიც მცირდება მაშინ, როდესაც კუთხე ან მანძილი სენსორებს შორის აღარ არის ოპტიმალური.

მაშინ იდეა იყო რობოტს მიეღო მიმღები და მომხმარებელი გადამცემი. რობოტს შეეძლო გადატრიალება, რათა დაენახა რომელი მიმართულებით ინტენსივობა იყო ყველაზე მაღალი და შეეძლო ამ მიმართულებით წასულიყო. უკეთესი გზა შეიძლება იყოს ორი მიმღები და მიჰყევით მიმღებს, რომელიც აღმოაჩენს ყველაზე მაღალ ძაბვას და კიდევ უკეთესი გზა არის სამი მიმღების დაყენება და მათი განთავსება LDR– ის მსგავსად, რათა იცოდეს რომელი მიმართულებით ხდება მომხმარებლის სიგნალის გამოსხივება (პირდაპირ, მარცხნივ ან მარჯვნივ).