Pabėgimo robotas: RC automobilis pabėgimo žaidimui: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Pagrindinis šio projekto tikslas buvo sukurti robotą, kuris išsiskirtų iš jau esamų robotų ir galėtų būti naudojamas tikroje ir novatoriškoje srityje.

Remiantis asmenine patirtimi, buvo nuspręsta sukurti automobilio formos robotą, kuris būtų įgyvendintas pabėgimo žaidime. Įvairių komponentų dėka žaidėjai galėjo įjungti automobilį spręsdami valdiklio mįslę, valdyti automobilio trajektoriją ir pakeliui gauti raktą, kad galėtų pabėgti iš kambario.

Kadangi šis projektas buvo mechatronikos kurso, vykusio Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) ir Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgijoje, dalis, pradžioje buvo pateikti keli reikalavimai, pavyzdžiui:

• Naudojant ir derinant mechanikos, elektronikos ir programavimo sritis
• Biudžetas 200 eurų
• Turėti gatavą ir veikiantį robotą, kuris atneša kažką naujo

Ir kadangi jis buvo naudojamas realaus gyvenimo pabėgimo žaidimų sesijose, kartais keliose sesijose iš eilės, reikėjo įvykdyti dar kelis reikalavimus:

• Autonomija: rasti būdą, kaip padaryti robotą pusiau autonomišką, kad būtų laikomasi žaidimo suvaržymų
• Patogus vartotojui: paprasta naudoti, yra ekranas su fotoaparato atsiliepimais
• Tvirtumas: stiprios medžiagos, galinčios sugerti smūgius
• Sauga: žaidėjai neturi tiesioginio kontakto su robotu

1 žingsnis: pagrindinė koncepcija ir motyvacija

Kaip paaiškinta įžangoje, pagrindinė šio projekto koncepcija yra sukurti ir sukurti pusiau autonominį robotą, kurį pirmiausia valdo pabėgimo žaidimo žaidėjai, o vėliau jis gali atimti žaidėjų kontrolę.

Principas yra toks: įsivaizduokite, kad esate užrakintas kambaryje su draugų grupe. Vienintelė galimybė išeiti iš kambario yra rasti raktą. Raktas yra paslėptas labirinte, esančiame po jūsų kojomis, tamsiose tarpinėse grindyse. Norėdami gauti šį raktą, turite tris dalykus: nuotolinio valdymo pultą, žemėlapį ir ekraną. Nuotolinio valdymo pultas leidžia valdyti automobilį, esantį jau tarpiniame aukšte, įminus mįslę, įsivaizduojamą esamuose nuotolinio valdymo pulto valdymo mygtukuose. Išsprendus šią mįslę, automobilis įjungiamas (žr. 5 veiksmą: Kodavimas - pagrindinė funkcija, pavadinta „loop ()“), ir jūs galite pradėti vadovauti automobiliui per labirintą naudodami nurodytą žemėlapį. Ekranas yra tam, kad būtų galima tiesiogiai parodyti tai, ką mato automobilis, fotoaparato, sumontuoto priešais robotą, dėka, kad būtų lengviau matyti trajektorijas ir, svarbiausia, raktą. Kai gavote raktą dėl magneto, esančio roboto apačioje, ir pasiekę labirinto pabaigą, galite pasiimti raktą ir pabėgti iš kambario, kuriame buvote užrakintas.

Taigi pagrindiniai roboto komponentai yra šie:

1. Mįslė turi būti išspręsta nuotolinio valdymo pultu
2. Robotas valdomas žaidėjų nuotolinio valdymo pultu
3. Valdykite ekraną pagal vaizdo kamerą, nufilmuotą tiesiogiai fotoaparatu

Kadangi tokiuose žaidimuose pagrindinis suvaržymas yra laikas (daugelyje pabėgimo žaidimų jūs turite nuo 30 minučių iki 1 valandos, kad išeitumėte, kad pavyktų), roboto pagrinde yra pritvirtintas ir prijungtas jutiklis, kad jei jūs, kaip žaidėjai, viršytumėte tam tikru laiku (mūsų atveju 30 minučių), robotas atsiima valdymą ir pats užbaigia parkus, kad jūs turėtumėte galimybę gauti kambario raktą prieš žaidimo laikmatį (mūsų atveju 1) valanda)

Be to, kadangi automobilis yra visiškai tamsioje patalpoje, šviesos diodai yra pritvirtinti netoli nuo jutiklio, kad padėtų jam nuskaityti signalą iš žemės.

Šio grupės projekto tikslas buvo remtis tuo, kas jau egzistuoja rinkoje, modifikuoti jį pridėjus asmeninę vertę ir galėti jį panaudoti kokioje nors įdomioje ir interaktyvioje srityje. Tiesą sakant, susisiekę su sėkmingu pabėgimo kambariu Briuselyje, Belgijoje, sužinojome, kad pabėgimo žaidimai yra ne tik vis labiau žinomi, bet ir dažnai jiems trūksta interaktyvumo ir kad klientai skundžiasi, kad jų nepakanka. žaidimas.

Todėl bandėme sugalvoti robotą, kuris atitiktų nurodytus reikalavimus, tuo pačiu kviesdamas žaidėjus iš tikrųjų dalyvauti žaidime.

Čia yra santrauka, kas vyksta robote:

- Ne autonominė dalis: nuotolinio valdymo pultas yra prijungtas prie „Arduino“per imtuvą. Žaidėjai valdo nuotolinio valdymo pultą, todėl valdo variklius valdantį „Arduino“. „Arduino“įjungiamas prieš prasidedant žaidimui, tačiau jis įeina į pagrindinę funkciją, kai žaidėjai nuotolinio valdymo pulte išsprendžia mįslę. IR belaidė kamera jau įjungta (įjungta tuo pačiu metu kaip ir „visa“(valdoma „Arduino“), kai įjungta/išjungta). Žaidėjai vadovauja automobiliui nuotolinio valdymo pultu: jie valdo greitį ir kryptį (žr. 5 veiksmą: schema). Kai laikmatis, kuris prasideda įvedus pagrindinę funkciją, yra lygus 30 minučių, valdymas iš valdiklio išjungiamas.

- Autonominė dalis: valdymą valdo „Arduino“. Po 30 minučių IR linijos sekimo jutiklis pradeda sekti liniją ant žemės, kad užbaigtų parkus.

2 žingsnis: medžiaga ir įrankiai

MEDŽIAGA

Elektroninės dalys

• Mikrovaldiklis:

  • Arduino UNO
  • „Arduino“variklio skydas - „Reichelt“- 22,52 €

• Jutikliai:

  IR linijos sekimo priemonė - „Mc Hobby“- 16,54 €

• Baterijos:

  6x 1,5V baterija

• Kiti:

  • Protoboard
  • Belaidė kamera (imtuvas) - „Banggood“- 21,63 €
  • Nuotolinis valdiklis (siųstuvas + imtuvas) - „Amazon“- 36,99 €
  • Įkrovimo stotelė („Qi“imtuvas) - „Reichelt“- 22,33 € (nenaudojama - žr. 7 veiksmą: Išvada)
  • LED - „Amazon“- 23,60 €

Mechaninė dalis

• Pasidaryk pats automobilio važiuoklės komplektas - „Amazon“- 14,99 €

  • Naudojamas:

    • 1x jungiklis
    • 1x ratukas
    • 2x ratai
    • 2x nuolatinės srovės variklis
    • 1x baterijos laikiklis

  • Nėra naudojamas:

    • 1x automobilio važiuoklė
    • 4x M3*30 varžtas
    • 4x L12 tarpinė
    • 4x tvirtinimo detalės
    • 8x M3*6 varžtas
    • M3 veržlė
• Magnetas - „Amazon“- 9,99 €

• Varžtai, veržlės, varžtai

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • visi atitinkami riešutai

• 3D spausdintos dalys:

  • 5x spyruoklės
  • 2x variklio fiksavimas
  • 1x L formos linijos sekimo fiksatorius

• Lazeriu supjaustytos dalys:

  • 2x apvali plokščia plokštė
  • 5x stačiakampė maža plokščia plokštė

ĮRANKIS

• Mašinos:

  • 3D spausdintuvas
  • Lazerinis pjoviklis
• Atsuktuvai
• Rankinis gręžtuvas
• Kalkės
• Elektronikos lydmetalis

3 žingsnis: (lazerinis) pjovimas ir (3D) spausdinimas

Kai kuriems komponentams gauti naudojome pjovimo lazeriu ir 3D spausdinimo būdus. Visus CAD failus galite rasti toliau pateiktame faile

Lazerinis pjoviklis

Dvi pagrindinės roboto tvirtinimo detalės buvo nupjautos lazeriu: (medžiaga = 4 mm MDF kartonas)

- 2 apvalūs plokšti diskai, skirti roboto pagrindui (arba važiuoklei)

- Keletas skylių dviejuose diskuose, kad tilptų mechaniniai ir elektroniniai komponentai

- 5 mažos stačiakampio formos plokštės, skirtos spyruoklėms tarp dviejų važiuoklės plokščių pritvirtinti

3D spausdintuvas („Ultimakers“ir „Prusa“)

Skirtingi roboto elementai buvo atspausdinti 3D, kad jie būtų tuo pačiu metu atsparūs ir lankstūs: (Medžiaga = PLA)- 5 spyruoklės: atkreipkite dėmesį, kad spyruoklės spausdinamos kaip kaladėlės, todėl jas reikia dildyti. jų „pavasario“formos!

- 2 stačiakampės tuščiavidurės dalys varikliams pritvirtinti

- L formos gabalas, skirtas „Line tracker“

4 žingsnis: Elektronikos surinkimas

Kaip matote elektroniniuose eskizuose, „Arduino“, kaip tikėtasi, yra centrinė elektroninės dalies dalis.

„Connexion Arduino“- linijos sekimo priemonė: (žr. Atitinkamą sekėjo eskizą)

„Connexion Arduino“- varikliai: (žr. Atitinkamą bendrą eskizą - kairėje)

„Connexion Arduino“- nuotolinio valdymo imtuvas: (žr. Atitinkamą bendrą eskizą)

„Connexion Arduino“- šviesos diodai: (žr. Atitinkamą bendrą eskizą - kairėje)

Protoboard naudojamas siekiant padidinti 5 V ir GND prievadų skaičių ir palengvinti visus ryšius.

Šis žingsnis nėra pats lengviausias, nes jis turi atitikti aukščiau išvardintus reikalavimus (savarankiškumas, patogumas vartotojui, tvirtumas, saugumas), o elektros grandinei reikia ypatingo dėmesio ir atsargumo.

5 žingsnis: kodavimas

Kodavimo dalis susijusi su „Arduino“, varikliais, nuotolinio valdymo pultu, linijų sekimo įrenginiu ir šviesos diodais.

Ant kodo galite rasti:

1. Kintamųjų deklaracija:

• RC imtuvo naudojamo kaiščio deklaracija
• „DC Motors“naudojamo kaiščio deklaracija
• Šviesos diodų naudojamo kaiščio deklaracija
• Funkcijos „Mįslė“naudojamų kintamųjų deklaracija
• IR jutiklių naudojamo kaiščio deklaracija
• IR denio naudojamų kintamųjų deklaracija

2. Inicijavimo funkcija: inicijuokite skirtingus kaiščius ir šviesos diodus

Funkcija „sąranka ()“

3. Variklių funkcija:

• Funkcija „turn_left ()“
• Funkcija „turn_right ()“
• Funkcija „CaliRobot ()“

4. Funkcijų linijų sekimo priemonė: naudoja ankstesnę „CaliRobot ()“funkciją, kai robotas veikia pusiau autonomiškai.

Funkcija „Sekėjas ()“

5. Nuotolinio valdymo pulto (mįslės) funkcija: pateikiamas teisingas žaidėjams pateiktos mįslės sprendimas

Funkcija „Mįslė ()“

6. Pagrindinės kilpos funkcija: leidžia žaidėjams valdyti automobilį, kai jie suranda mįslės sprendimą, paleidžia laikmatį ir perjungia įvestį iš skaitmeninės (nuotolinio valdymo) į skaitmeninę (autonominę), kai laikmatis viršija 30 minučių

Funkcija „kilpa ()“

Pagrindinis kodo procesas aprašytas aukščiau esančioje schemoje, išryškinant pagrindines funkcijas.

Visą šio projekto kodą taip pat galite rasti pridėtame faile.ino, kuris buvo parašytas naudojant kūrimo sąsają „Arduino IDE“.

6 žingsnis: Surinkimas

Kai visi komponentai bus nupjauti lazeriu, atspausdinti 3D ir paruošti: galime surinkti visą!

Pirmiausia ant lazeriu pjaustytų stačiakampių plokščių pritvirtiname 3D spausdintas spyruokles varžtais, kurių skersmuo lygus spyruoklių viduje esančių skylių skersmeniui.

Kai 5 spyruoklės pritvirtintos prie mažų plokščių, pastarąsias galime pritvirtinti prie apatinės važiuoklės plokštės mažesniais varžtais.

Antra, mes galime mažais varžtais pritvirtinti variklius prie 3D spausdintų variklių tvirtinimų po apatine važiuoklės plokšte.

Kai jie bus pataisyti, galėsime pritvirtinti 2 ratus ant variklių apatinės važiuoklės plokštės skylių viduje.

Trečia, ratą, taip pat po apatine važiuoklės plokšte, galime pritvirtinti mažais varžtais taip, kad apatinė važiuoklės plokštė būtų horizontali

Dabar galime sutvarkyti visus kitus komponentus

• Apatinė važiuoklės plokštė:

  • Žemiau:

    • Linijos sekiklis
    • LED

  • Per:

    • Nuotolinio valdymo pulto imtuvas
    • „Arduino“ir „Motor“skydas
    • LED

• Viršutinė važiuoklės plokštė:

  • Žemiau:

    Fotoaparatas

  • Virš:

    • Baterijos
    • Įjungimo/išjungimo jungiklis

Galiausiai galime kartu surinkti dvi važiuoklės plokštes.

Pastaba: surinkdami visus komponentus būkite atsargūs! Mūsų atveju viena iš mažų spyruoklių plokščių buvo sugadinta montuojant dvi važiuoklės plokštes, nes ji buvo per plona. Mes vėl pradėjome nuo didesnio pločio. Naudodami pjovimą lazeriu (taip pat ir 3D spausdintuvą) būtinai naudokite tvirtas medžiagas ir patikrinkite matmenis, kad jūsų gabalai nebūtų per ploni ar trapūs.

7 žingsnis: Išvada

Kai visi komponentai bus surinkti (įsitikinkite, kad visi komponentai yra gerai pritvirtinti ir nerizikuoja nukristi), fotoaparato imtuvas prijungtas prie ekrano (ty televizoriaus ekrano) ir baterijos (6x 1,5 V) akumuliatoriaus laikiklis, esate pasirengęs išbandyti viską!

Mes bandėme žengti vieną žingsnį toliau, pakeisdami baterijas (6x 1.5V) į nešiojamą bateriją:

• įkrovimo doko (belaidžio įkroviklio, sumontuoto lazeriu išpjautame įkrovimo stotyje, konstravimas (žr. nuotraukas));
• imtuvo („Qi“imtuvo) pridėjimas prie nešiojamosios baterijos (žr. nuotraukas);
• rašydamas funkciją „Arduino“, prašydamas roboto sekti liniją ant žemės priešinga kryptimi, kad pasiektų įkrovimo stotelę ir įkrautų akumuliatorių, kad visas robotas būtų savarankiškai pasirengęs kitai žaidimo sesijai.

Kadangi prieš pat projekto terminą susidūrėme su problemomis, pakeisdami baterijas nešiojama baterija (priminimas: šį projektą prižiūrėjo mūsų ULB/VUB profesoriai, todėl turėjome terminą, kurio reikia laikytis), negalėjome išbandyti baigto. robotas. Nepaisant to, čia galite rasti vaizdo įrašą apie robotą, maitinamą iš kompiuterio (USB jungtis) ir valdomą nuotolinio valdymo pultu.

Nepaisant to, mums pavyko pasiekti visas pridėtines vertes, kurių siekėme:- tvirtumas- apvali forma- įjungimo mįslė- valdymo jungiklis (nuotolinis-> autonominis) Jei šis projektas išlaikė jūsų dėmesį ir smalsumą, mes labai smalsu pamatyti, ką padarėte, ar atlikote kai kuriuos veiksmus kitaip nei mes, ir ar pavyko savarankiško įkrovimo procesas!

Nedvejodami pasakykite mums, ką manote apie šį projektą!