გაქცევის რობოტი: RC Car for Escape Game: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ამ პროექტის მთავარი მიზანი იყო რობოტის შექმნა, რომელიც განასხვავებდა უკვე არსებულ რობოტებს და ის გამოიყენებოდა რეალურ და ინოვაციურ სფეროში.

პირადი გამოცდილებიდან გამომდინარე, გადაწყდა მანქანის ფორმის რობოტის შექმნა, რომელიც განხორციელდებოდა გაქცევის თამაშში. სხვადასხვა კომპონენტის წყალობით, მოთამაშეებს შეუძლიათ მანქანა ჩართონ კონტროლერზე გამოცანის ამოხსნით, გააკონტროლონ ავტომობილის ტრაექტორია და მიიღონ გასაღები გზაზე, რათა გაიქცნენ ოთახიდან.

ვინაიდან ეს პროექტი იყო მეჩატრონიკის კურსის ნაწილი Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) და Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), ბელგია, დასაწყისში წარმოდგენილი იყო რამდენიმე მოთხოვნა, როგორიცაა:

• მექანიკის, ელექტრონიკისა და პროგრამირების სფეროების გამოყენება და შერწყმა
• ბიუჯეტი 200 €
• მზა და მომუშავე რობოტის ყოლა, რაც რაღაც ახალს მოაქვს

და რადგან ის გამოიყენებოდა რეალურ ცხოვრებაში გაქცევის თამაშების სესიებში, ზოგჯერ ზედიზედ რამდენიმე სესია, კიდევ რამდენიმე მოთხოვნილების შესასრულებლად იყო საჭირო:

• ავტონომია: გზის პოვნა რობოტის ნახევრად ავტონომიურად თამაშის შეზღუდვების პატივისცემით
• მოსახერხებელი: მარტივი გამოსაყენებელი, ეკრანის არსებობა კამერის უკუკავშირით
• გამძლეობა: ძლიერი მასალები, რომელთაც შეუძლიათ შთანთქას დარტყმები
• უსაფრთხოება: მოთამაშეები არ არიან პირდაპირ კონტაქტში რობოტთან

ნაბიჯი 1: მთავარი კონცეფცია და მოტივაცია

როგორც შესავალში იყო განმარტებული, ამ პროექტის მთავარი კონცეფციაა შექმნას და შექმნას ნახევრად ავტონომიური რობოტი, რომელიც ჯერ კონტროლდება გაქცევის თამაშის მოთამაშეებით, შემდეგ კი შეუძლია მოთამაშეთაგან კონტროლის უკან დაბრუნება.

პრინციპი ასეთია: წარმოიდგინეთ, რომ მეგობრების ჯგუფთან ერთად ხართ ჩაკეტილი ოთახში. ოთახიდან გასვლის ერთადერთი შესაძლებლობა არის გასაღების პოვნა. გასაღები იმალება ლაბირინთში, რომელიც მდებარეობს თქვენი ფეხების ქვეშ, ბნელ შუალედურ სართულზე. ამ გასაღების მისაღებად თქვენ გაქვთ სამი რამ: დისტანციური მართვა, რუკა და ეკრანი. დისტანციური კონტროლერი საშუალებას გაძლევთ გააკონტროლოთ მანქანა უკვე შუალედურ სართულზე, პულტის არსებულ საკონტროლო ღილაკებზე წარმოსახული გამოცანის ამოხსნით. მას შემდეგ რაც ამოხსნით გამოცანას, მანქანა ჩართულია (შდრ. ნაბიჯი 5: კოდირება - ძირითადი ფუნქცია სახელწოდებით 'მარყუჟი ()') და თქვენ შეგიძლიათ დაიწყოთ მანქანის მართვა ლაბირინთში მოცემული რუქის დახმარებით. ეკრანი არის იმისთვის, რომ პირდაპირ აჩვენოს ის, რასაც მანქანა ხედავს, რობოტის წინ დაფიქსირებული კამერის წყალობით და, შესაბამისად, გეხმარებათ ტრაექტორიების და რაც მთავარია გასაღების დანახვაში. მას შემდეგ რაც რობოტის ბოლოში მაგნიტის წყალობით მიიღებთ გასაღებს და როდესაც მიაღწევთ ლაბირინთის ბოლოს, თქვენ შეძლებთ გასაღების აღებას და გაქცევას იმ ოთახში, სადაც ჩაკეტილი ხართ.

ამრიგად, რობოტის ძირითადი კომპონენტებია:

1. გამოცანა გადაწყდება დისტანციურ კონტროლერზე
2. რობოტის კონტროლი მოთამაშეების მიერ დისტანციური მართვის საშუალებით
3. აკონტროლეთ ჩვენება კამერის მიერ გადაღებული ვიდეოს საფუძველზე

იმის გამო, რომ ასეთ თამაშებში მთავარი შეზღუდვა არის დრო (უმეტეს გაქცევის თამაშებში თქვენ გაქვთ 30 წუთიდან 1 საათამდე წარმატების მისაღწევად), რობოტის ძირში არის მიმაგრებული და დაკავშირებული სენსორი ისე, რომ თუ თქვენ, როგორც მოთამაშეები, გადააჭარბებთ მოცემულ დროს (ჩვენს შემთხვევაში 30 წუთი), რობოტი იღებს კონტროლს უკან და ამთავრებს პარკებს თავისთავად, ასე რომ თქვენ გექნებათ შანსი მიიღოთ ოთახის გასაღები თამაშის ტაიმერის ჩაქრობამდე (ჩვენს შემთხვევაში 1 საათი)

ასევე, ვინაიდან მანქანა სრულიად ბნელ ოთახშია, LED- ები დაფიქსირებულია სენსორის მახლობლად, რაც მას დაეხმარება წაიკითხოს სიგნალი მიწიდან.

ამ ჯგუფის პროექტის უკან იყო საფუძველი, დაეფუძნებინათ ის, რაც უკვე არსებობს ბაზარზე, შეცვალოთ იგი პირადი ღირებულების დამატებით და შევძლოთ მისი გამოყენება სახალისო და ინტერაქტიულ სფეროში. ფაქტობრივად, ბრიუსელში, ბელგიაში, წარმატებულ Escape Room- თან კონტაქტის შემდეგ აღმოვაჩინეთ, რომ გაქცევის თამაშები არა მხოლოდ უფრო და უფრო ცნობილი ხდება, არამედ რომ მათ ხშირად არ აქვთ ინტერაქტიულობა და რომ მომხმარებლები ჩივიან, რომ არ არიან საკმარისი " " თამაში.

ამიტომ ჩვენ შევეცადეთ გაგვეგო რობოტის იდეა, რომელიც დააკმაყოფილებდა მოცემულ მოთხოვნებს, ხოლო მოთამაშეებს ნამდვილად ვიწვევდით თამაშის მონაწილეობაში.

აქ არის შეჯამება რა ხდება რობოტში:

- არა-ავტონომიური ნაწილი: დისტანციური მართვა უკავშირდება არდუინოს მიმღების საშუალებით. მოთამაშეები აკონტროლებენ დისტანციურს და შესაბამისად აკონტროლებენ არდუინოს, რომელიც აკონტროლებს ძრავებს. Arduino ჩართულია თამაშის დაწყებამდე, მაგრამ ის შედის მთავარ ფუნქციაში, როდესაც მოთამაშეები ამოხსნიან გამოცანას დისტანციურ კონტროლერზე. IR უკაბელო კამერა უკვე ჩართულია (ჩართულია ერთდროულად როგორც "მთლიანი" (აკონტროლებს არდუინოს) როდესაც ჩართვა/გამორთვა ჩართულია). მოთამაშეები მართავენ მანქანას დისტანციური მართვის საშუალებით: ისინი აკონტროლებენ სიჩქარეს და მიმართულებას (შდრ. ნაბიჯი 5: დიაგრამა). როდესაც ტაიმერი, რომელიც იწყება ძირითადი ფუნქციის შეყვანისას, 30 წუთის ტოლია, კონტროლერის კონტროლი გამორთულია.

- ავტონომიური ნაწილი: კონტროლს მართავს არდუინო. 30 წუთის შემდეგ, IR ხაზის ტრეკერის სენსორი იწყებს მიწაზე ხაზის დაცვას პარკების დასასრულებლად.

ნაბიჯი 2: მასალა და ინსტრუმენტები

მასალა

Ელექტრონული ნაწილები

• მიკროკონტროლერი:

  • Arduino UNO
  • არდუინოს საავტომობილო ფარი - რაიხელტი - 22.52 €

• სენსორები:

  IR ხაზის ტრეკერი - მაკ ჰობი - 16.54 €

• ბატარეები:

  6x 1.5V ბატარეა

• სხვა:

  • პროტობორდი
  • უკაბელო კამერა (მიმღები) - Banggood - 21,63 €
  • დისტანციური კონტროლერი (გადამცემი + მიმღები) - ამაზონი - 36,99 €
  • დამტენი დოკი (Qi მიმღები) - რაიხელტი - 22,33 € (არ გამოიყენება - შდრ. ნაბიჯი 7: დასკვნა)
  • LED - ამაზონი - 23,60 €

მექანიკური ნაწილი

• DIY მანქანის შასის ნაკრები - ამაზონი - 14,99 €

  • Გამოყენებული:

    • 1x გადამრთველი
    • 1x აბუსალათინის ბორბალი
    • 2x ბორბლები
    • 2x DC ძრავა
    • 1x ბატარეის დამჭერი

  • Არ გამოიყენება:

    • 1x მანქანის შასი
    • 4x M3*30 ხრახნი
    • 4x L12 ინტერვალი
    • 4x შესაკრავები
    • 8x M3*6 ხრახნიანი
    • M3 კაკალი
• მაგნიტი - ამაზონი - 9,99 €

• ჭანჭიკები, თხილი, ხრახნები

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • ყველა შესაბამისი თხილი

• 3D ნაბეჭდი ნაწილები:

  • 5x ზამბარა
  • 2x ძრავის ფიქსაცია
  • 1x L- ფორმის ხაზის ტრეკერის ფიქსაცია

• ლაზერული ნაჭრები:

  • 2x მრგვალი ბრტყელი ფირფიტა
  • 5x მართკუთხედი პატარა ბრტყელი ფირფიტა

TOOL

• მანქანები:

  • 3D პრინტერი
  • ლაზერული საჭრელი
• ხრახნები
• ხელის საბურღი
• ცაცხვი
• ელექტრონიკის შედუღება

ნაბიჯი 3: (ლაზერული) ჭრა და (3D) ბეჭდვა

ჩვენ გამოვიყენეთ როგორც ლაზერული ჭრის, ასევე 3D ბეჭდვის ტექნიკა ჩვენი ზოგიერთი კომპონენტის მისაღებად. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ყველა CAD ფაილი ფაილში. ქვემოთ მოცემულია ნაბიჯი

ლაზერული საჭრელი

რობოტის ორი ძირითადი ფიქსაცია იყო ლაზერული ჭრა: (მასალა = MDF მუყაო 4 მმ)

- 2 მრგვალი ბრტყელი დისკი რობოტის საფუძვლის (ან შასის) შესაქმნელად

- რამდენიმე ხვრელი ორ დისკზე მექანიკური და ელექტრონული კომპონენტების დასაყენებლად

- 5 ოთხკუთხედი პატარა ფირფიტა, რომ დააფიქსიროს ზამბარები ორ შასის ფირფიტას შორის

3D პრინტერი (Ultimakers & Prusa)

რობოტის სხვადასხვა ელემენტები იყო 3D დაბეჭდილი, რათა მათ ერთდროულად მიეღოთ წინააღმდეგობა და მოქნილობა: (მასალა = PLA)- 5 ზამბარა: გაითვალისწინეთ, რომ ზამბარები იბეჭდება ბლოკებად, ამიტომ აუცილებელია მათი მიცემა მათი "გაზაფხულის" ფორმები!

- 2 მართკუთხა ჩაღრმავებული ნაწილი ძრავების დასაფიქსირებლად

- L- ფორმის ნაჭერი, რათა განლაგდეს Line tracker

ნაბიჯი 4: ელექტრონიკის აწყობა

როგორც ხედავთ ელექტრონულ ჩანახატებზე, Arduino არის ელექტრონული ნაწილის ცენტრალური ნაწილი.

Connexion Arduino - ხაზის მიმდევარი: (შდრ. შესაბამისი მიმდევრის ესკიზი)

Connexion Arduino - მოტორსი: (შდრ. შესაბამისი ზოგადი ესკიზი - მარცხნივ)

Connexion Arduino - დისტანციური მართვის მიმღები: (cfr. შესაბამისი ზოგადი ესკიზი - up)

Connexion Arduino - LED- ები: (იხ. შესაბამისი ზოგადი ესკიზი - მარცხნივ)

პროტობორდი გამოიყენება 5V და GND პორტების რაოდენობის გასაზრდელად და ყველა კავშირის გასაადვილებლად.

ეს ნაბიჯი არ არის ყველაზე იოლი, რადგან ის უნდა შეასრულოს ზემოთ მოყვანილი მოთხოვნები (ავტონომია, მოსახერხებელი, გამძლეობა, უსაფრთხოება) და რადგანაც ელექტრული წრე განსაკუთრებულ ყურადღებას და სიფრთხილეს მოითხოვს.

ნაბიჯი 5: კოდირება

კოდირების ნაწილი ეხება Arduino- ს, ძრავებს, დისტანციურ კონტროლერს, ხაზის ტრეკერს და LED- ებს.

თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ კოდი:

1. ცვლადების დეკლარაცია:

• PC დეკლარაცია გამოიყენება RC მიმღების მიერ
• პინის დეკლარაცია გამოიყენება DC Motors– ის მიერ
• Pin- ის დეკლარაცია გამოიყენება LED- ების მიერ
• ცვლადების დეკლარაცია, რომელიც გამოიყენება ფუნქცია 'რიდლი'
• პინ დეკლარაცია გამოიყენება IR სენსორების მიერ
• IR Deck- ის მიერ გამოყენებული ცვლადების დეკლარაცია

2. ინიციალიზაციის ფუნქცია: ინიციალიზაცია გაუკეთეთ სხვადასხვა ქინძისთავებს და LED- ებს

ფუნქცია 'setup ()'

3. ძრავების ფუნქცია:

• ფუნქცია 'turn_left ()'
• ფუნქცია 'turn_right ()'
• ფუნქცია "CaliRobot ()"

4. ფუნქციის ხაზის მიმდევარი: იყენებს წინა 'CaliRobot () ფუნქციას რობოტის ნახევრად ავტონომიური ქცევის დროს

ფუნქცია "მიმდევარი ()"

5. დისტანციური მართვის ფუნქცია (რიდლი): შეიცავს მოთამაშეთა წინაშე წარდგენილ რიდლის სწორ გადაწყვეტას

ფუნქცია 'გამოცანა ()'

6. მთავარი მარყუჟის ფუნქცია: მოთამაშეებს შეუძლიათ გააკონტროლონ მანქანა გამოცდის ამოხსნის შემდეგ, დაიწყოს ტაიმერი და ციფრულიდან (დისტანციური მართვის) ციფრულიდან ციფრული (ავტონომიური) გადასვლისას, როდესაც ტაიმერი 30 წუთს გადააჭარბებს

ფუნქცია "მარყუჟი ()"

კოდის ძირითადი პროცესი განმარტებულია ზემოთ მოცემულ დიაგრამაში, ძირითადი ფუნქციების ხაზგასმით.

თქვენ ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ ამ პროექტის მთელი კოდი ფაილში.ino თანდართული, რომელიც დაწერილია განვითარების ინტერფეისის Arduino IDE გამოყენებით.

ნაბიჯი 6: შეკრება

მას შემდეგ რაც ჩვენ გვაქვს ლაზერული ჭრის ყველა კომპონენტი, 3D დაბეჭდილი და მზად: ჩვენ შეგვიძლია შევკრიბოთ ყველაფერი!

პირველ რიგში, ჩვენ ვაფიქსირებთ 3D დაბეჭდილ ზამბარებს მათ ლაზერულ მოჭრილ ოთხკუთხედ ფირფიტებზე, რომელთა დიამეტრის ჭანჭიკები ტოლია ზამბარების შიგნით არსებული ხვრელების დიამეტრის.

მას შემდეგ, რაც 5 ზამბარა დაფიქსირდება მათ პატარა ფირფიტებზე, ჩვენ შეგვიძლია ეს უკანასკნელი დავაფიქსიროთ ქვედა შასის ფირფიტაზე პატარა ჭანჭიკებით.

მეორე, ჩვენ შეგვიძლია დავაყენოთ ძრავები 3D დაბეჭდილი ძრავის ფიქსაციებზე, ქვედა შასის ფირფიტის ქვეშ, პატარა ჭანჭიკებით.

მას შემდეგ რაც დაფიქსირდება, ჩვენ შეგვიძლია მოვახდინოთ 2 ბორბლის დაფიქსირება ძრავებზე ქვედა შასის ფირფიტის ხვრელების შიგნით.

მესამე, ჩვენ შეგვიძლია დავაფიქსიროთ აბუსალათინის ბორბალი, ასევე ქვედა შასის ფირფიტის ქვეშ, პატარა ჭანჭიკებით ისე, რომ ქვედა შასის ფირფიტა ჰორიზონტალური იყოს

ახლა ჩვენ შეგვიძლია დავაფიქსიროთ ყველა სხვა კომპონენტი

• ქვედა შასის ფირფიტა:

  • Ქვევით:

    • ხაზის ტრეკერი
    • LED

  • მეტი:

    • დისტანციური მართვის მიმღები
    • არდუინო და საავტომობილო ფარი
    • LED

• ზედა შასის ფირფიტა:

  • Ქვევით:

    კამერა

  • მეტი:

    • ბატარეები
    • Ჩართვა / გამორთვა

დაბოლოს, ჩვენ შეგვიძლია შევკრიბოთ ორი შასის ფირფიტა ერთად.

შენიშვნა: ფრთხილად იყავით ყველა კომპონენტის ერთად შეკრებისას! ჩვენს შემთხვევაში, ზამბარების ერთ -ერთი პატარა ფირფიტა დაზიანდა ორი შასის ფირფიტის შეკრებისას, რადგან ის ძალიან თხელი იყო. ჩვენ კვლავ დავიწყეთ უფრო დიდი სიგანით. დარწმუნდით, რომ გამოიყენოთ ძლიერი მასალები ლაზერული ჭრის გამოყენებისას (ისევე როგორც 3D პრინტერი) და შეამოწმეთ ზომები ისე, რომ თქვენი ნაჭრები არ იყოს ძალიან თხელი ან ძალიან მყიფე.

ნაბიჯი 7: დასკვნა

მას შემდეგ, რაც ყველა კომპონენტი შეიკრიბება (დარწმუნდით, რომ ყველა კომპონენტი კარგად არის დაფიქსირებული და არ ემუქრება ჩამოვარდნა), კამერის მიმღები ეკრანთან (ანუ ტელევიზორის ეკრანი) და ბატარეები (6x 1.5V) დაყენებულია ბატარეის დამჭერი, თქვენ მზად ხართ შეამოწმოთ ყველაფერი!

ჩვენ შევეცადეთ პროექტი კიდევ ერთი ნაბიჯით წინ წავსულიყავით ბატარეების (6x 1.5V) პორტატული ბატარეით შეცვლით:

• დამტენი დოკის მშენებლობა (უკაბელო დამტენი დაფიქსირებულია ლაზერული ჭრის დატენვის სადგურში (იხ. ფოტოები));
• პორტატულ ბატარეაზე მიმღების (Qi მიმღების) დამატება (იხილეთ ფოტოები);
• არდუინოზე ფუნქციის ჩაწერა სთხოვს რობოტს დაიცვას ხაზი მიწაზე საპირისპირო მიმართულებით, რათა მიაღწიოს დამტენს და დატენოს ბატარეა ისე, რომ მთელი რობოტი იყოს ავტონომიურად მზად მომდევნო თამაშის სესიისთვის.

როგორც კი დაგვხვდა პრობლემა ბატარეის პორტატული ბატარეით ჩანაცვლებისას პროექტის ბოლო ვადამდე (შეგახსენებთ: ამ პროექტს ხელმძღვანელობდნენ ჩვენი პროფესორები ULB/VUB, ამიტომ ჩვენ ვადა გვქონდა პატივისცემისათვის), ჩვენ ვერ შევამოწმეთ დასრულებული რობოტი თქვენ მაინც შეგიძლიათ იპოვოთ რობოტის ვიდეო კომპიუტერიდან (USB კავშირი) და კონტროლირებადი დისტანციური მართვის საშუალებით.

მიუხედავად ამისა, ჩვენ შევძელით მივაღწიოთ ყველა დამატებულ მნიშვნელობას, რომელსაც ჩვენ ვაწყობდით:- სიმტკიცე- მრგვალი ფორმა- ჩართვის გამოცანა- კონტროლის გადართვა (დისტანციური-> ავტონომიური) თუ ამ პროექტმა შეინარჩუნა თქვენი ყურადღება და თქვენი ცნობისმოყვარეობა, ჩვენ ძალიან გაინტერესებთ დაინახოთ რას აკეთებდით, ხედავდით თუ არა თქვენგან განსხვავებულ ნაბიჯებს ჩვენგან და ხედავთ მიაღწიეთ თუ არა წარმატებას ავტონომიური დატენვის პროცესში!

ნუ მოგერიდებათ გვითხრათ რას ფიქრობთ ამ პროექტზე!