Naredite robot za tekače v labirintu: 3 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Roboti za reševanje labirintov izvirajo iz sedemdesetih let. Od takrat IEEE prireja tekmovanja za reševanje labirintov, imenovana natečaj za miško z miško. Cilj natečaja je oblikovati robota, ki čim hitreje najde sredino labirinta. Algoritmi, ki se uporabljajo za hitro reševanje labirinta, običajno spadajo v tri kategorije; naključno iskanje, preslikava labirinta ter desna ali leva stena po naslednjih metodah.

Najbolj funkcionalna od teh metod je metoda po steni. Pri tej metodi robot sledi desni ali levi stranski steni v labirintu. Če je izhodna točka povezana z zunanjimi stenami labirinta, bo robot našel izhod. Ta opomba o aplikaciji uporablja naslednjo metodo desne stene.

Strojna oprema

Ta aplikacija uporablja:

• 2 Ostri analogni senzorji razdalje
• Senzor sledilnika
• Kodirnik
• Motorji in gonilnik motorja
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Regulator napetosti, ohišje robota.

Za določanje razdalj do desne in sprednje stene bomo uporabili analogni senzor razdalje. Senzorji razdalje Sharp so priljubljena izbira za številne projekte, ki zahtevajo natančne meritve razdalje. Ta IR senzor je bolj ekonomičen od sonarnih daljinomerov, vendar zagotavlja veliko boljše zmogljivosti kot druge IR možnosti. Obstaja nelinearno, obratno razmerje med izhodno napetostjo senzorja in izmerjeno razdaljo. Graf, ki prikazuje razmerje med izhodom senzorja in izmerjeno razdaljo, je prikazan na sliki 1.

Za tarčo je postavljena bela črta proti črni barvi. Za zaznavanje bele črte bomo uporabili senzor sledilnika. Senzor sledilnika ima pet analognih izhodov, na izhodne podatke pa vplivajo razdalja in barva zaznanega predmeta. Zaznane točke z večjo infrardečo odbojnostjo (bela) bodo povzročile višjo izhodno vrednost, manjša infrardeča odbojnost (črna) pa bo zmanjšala izhodno vrednost.

Za izračun razdalje, ki jo prevozi robot, bomo uporabili dajalnik koles pololu. Ta kvadraturna dajalna plošča je zasnovana za delo s polovičnimi mikromotornimi motorji pololu. Deluje tako, da zadrži dva infrardeča senzorja odseva v pestu kolesa Pololu 42 × 19 mm in izmeri gibanje dvanajstih zob vzdolž platišča kolesa.

Za krmiljenje motorjev se uporablja vezje motorja (L298N). Za krmiljenje motorjev se uporabljajo zatiči INx, za nastavitev hitrosti motorjev pa zavihki ENx.

Prav tako se regulator napetosti uporablja za zmanjšanje napetosti iz akumulatorja na 5 V.

1. korak: Opis algoritma

Ta Instructable vključuje metodo po desni steni. To temelji na organizaciji prioritete smeri, pri čemer se daje prednost najbolj desni smeri. Če robot ne zazna stene na desni, se obrne v desno. Če robot zazna desno steno in spredaj ni stene, gre naprej. Če je desno od robota in spredaj stena, se obrne levo.

Pomembno opozorilo je, da po tem, ko se je robot obrnil v desno, ni referenčne stene. Zato "zavijanje desno" poteka v treh korakih. Premaknite se naprej, zavijte desno, pojdite naprej.

Poleg tega se mora robot pri premikanju naprej držati oddaljenosti od stene. To lahko storite tako, da en motor nastavite tako, da bo hitrejši ali počasnejši od drugega. Končno stanje diagrama poteka je prikazano na sliki 10.

Robot Maze Runner Robot je mogoče zelo enostavno implementirati z eno samo IC konfiguracijo mešanih signalov (CMIC), ki jo je mogoče konfigurirati po GreenPAK-u. Če želite razumeti, kako je čip GreenPAK programiran za krmiljenje robota Maze Runner, lahko opravite vse korake. Če pa želite preprosto ustvariti robota Maze Runner, ne da bi razumeli vsa notranja vezja, prenesite programsko opremo GreenPAK, če si želite ogledati že dokončano oblikovalsko datoteko Mape Runner Robot GreenPAK. Priključite računalnik na razvojni komplet GreenPAK in pritisnite hitri program, da ustvarite IC po meri za nadzor vašega robota Maze Runner. Naslednji korak bo razpravljal o logiki, ki je znotraj oblikovalske datoteke robota Maze Runner Robot GreenPAK za tiste, ki jih zanima razumevanje delovanja vezja.

2. korak: Oblikovanje GreenPAK

Zasnova GreenPAK je sestavljena iz dveh delov. To so:

• Razlaga / obdelava podatkov iz senzorjev razdalje
• Stanja ASM in izhodi motorja

Razlaga / obdelava podatkov iz senzorjev razdalje

Pomembno je razlagati podatke senzorjev razdalje. Gibanje robota je premišljeno glede na izhode senzorjev razdalje. Ker so senzorji razdalje analogni, bomo uporabili ACMP. Položaj robota glede na steno se določi s primerjavo napetosti senzorjev z vnaprej določenimi mejnimi napetostmi.

Uporabili bomo 3 ACMP;

• Za odkrivanje sprednje stene (ACMP2)
• Za odkrivanje desne stene (ACMP0)
• Za zaščito razdalje desne stene (ACMP1)

Ker sta ACMP0 in ACMP1 odvisna od istega senzorja razdalje, smo za oba primerjalnika uporabili isti vir IN+. Stalno spremembo signala lahko preprečimo tako, da ACMP1 damo 25mv histereze.

Smerne signale lahko določimo na podlagi izhodov ACMP. Vezje, prikazano na sliki 12, prikazuje diagram poteka, prikazano na sliki 7.

Na enak način je na sliki 13 prikazano vezje, ki označuje položaj robota glede na desno steno.

ASM stanja in izhodi motorja

Ta aplikacija za upravljanje robota uporablja asinhroni državni stroj ali ASM. V ASM je 8 stanj in 8 izhodov v vsakem stanju. Izhodni RAM lahko uporabite za prilagoditev teh izhodov. Spodaj so navedene države:

• Začni
• Nadzor
• Odmaknite se od desne stene
• Blizu desne stene
• Zavijemo levo
• Premakni naprej-1
• Zavij desno
• Premakni naprej-2

Ta stanja določajo izhod do gonilnika motorja in usmerjajo robota. Za vsak motor so 3 izhodi iz GreenPAK -a. Dva določata smer motorja, drugi izhod pa določa hitrost motorja. Gibanje motorja glede na te izhode je prikazano v naslednjih tabelah:

Izhodni RAM ASM izhaja iz teh tabel. To je prikazano na sliki 14. Poleg gonilnikov motorja sta še dva izhoda. Ti izhodi gredo v ustrezne bloke zakasnitve, da robotu omogočijo prepotovanje določene razdalje. Izhodi teh blokov zakasnitve so povezani tudi z vhodi ASM.

PWM so bili uporabljeni za prilagajanje hitrosti motorjev. ASM je bil uporabljen za določitev, na kateri PWM bo motor deloval. Signala PWMA-S in PWMB-S sta nastavljena na bite za izbiro mux.

3. korak:

V tem projektu smo ustvarili robota za reševanje labirintov. Razlagali smo podatke iz več senzorjev, nadzorovali stanje robota z GreenPAK -ovim ASM -jem in poganjali motorje z gonilnikom motorja. Na splošno se v takih projektih uporabljajo mikroprocesorji, vendar ima GreenPAK nekaj prednosti pred MCU: manjši je, cenovno ugodnejši in lahko obdeluje izhod senzorja hitreje kot MCU.