Bēgšanas robots: RC automašīna evakuācijas spēlei: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī projekta galvenais mērķis bija izveidot robotu, kas atšķirtos no jau esošajiem robotiem un ko varētu izmantot reālā un novatoriskā jomā.

Pamatojoties uz personīgo pieredzi, tika nolemts uzbūvēt automašīnas formas robotu, kas tiktu īstenots evakuācijas spēlē. Pateicoties dažādām sastāvdaļām, spēlētāji varēja ieslēgt automašīnu, atrisinot mīklu uz kontroliera, kontrolēt automašīnas trajektoriju un pa ceļam iegūt atslēgu, lai izkļūtu no istabas.

Tā kā šis projekts bija daļa no mehatronikas kursa, kas notika Beļģijas Universitātes Libre de Bruxelles (U. L. B.) un Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Beļģijā, sākumā tika izvirzītas dažas prasības, piemēram:

• Izmantojot un apvienojot mehānikas, elektronikas un programmēšanas jomas
• Budžets 200 eiro
• Gatavs un strādājošs robots, kas nes kaut ko jaunu

Tā kā to plānoja izmantot reālās dzīves bēgšanas spēļu sesijās, dažreiz vairākās sesijās pēc kārtas, bija jāizpilda vēl dažas prasības:

• Autonomija: atrast veidu, kā padarīt robotu daļēji autonomu, lai ievērotu spēles ierobežojumus
• Lietotājam draudzīgs: viegli lietojams, ekrāna klātbūtne ar kameras atsauksmēm
• Izturība: spēcīgi materiāli, kas spēj absorbēt triecienus
• Drošība: spēlētāji nav tiešā kontaktā ar robotu

1. solis: galvenā koncepcija un motivācija

Kā paskaidrots ievadā, šī projekta galvenā koncepcija ir izveidot un uzbūvēt daļēji autonomu robotu, kuru vispirms kontrolē bēgšanas spēles spēlētāji, bet pēc tam tas var atņemt spēlētājiem kontroli.

Princips ir šāds: Iedomājieties, ka esat ieslēgts telpā ar draugu grupu. Vienīgā iespēja izkļūt no istabas ir atrast atslēgu. Atslēga ir paslēpta labirintā, kas atrodas zem kājām, tumšā starpstāvā. Lai iegūtu šo atslēgu, jums ir trīs lietas: tālvadības pults, karte un ekrāns. Tālvadības pults ļauj jums vadīt automašīnu, kas atrodas jau starpstāvā, atrisinot mīklu, kas iztēlota uz tālvadības pults esošajām vadības pogām. Kad esat atrisinājis šo mīklu, automašīna tiek ieslēgta (sk. 5. soli: Kodēšana - galvenā funkcija ar nosaukumu “loop ()”), un jūs varat sākt vadīt automašīnu caur labirintu, izmantojot norādīto karti. Ekrāns ir pieejams, lai tiešraidē parādītu to, ko redz automašīna, pateicoties kamerai, kas uzstādīta robota priekšā, un tādējādi palīdzētu jums redzēt trajektorijas un, vēl svarīgāk, atslēgu. Kad esat ieguvis atslēgu, pateicoties magnētam robota apakšā, un kad esat sasniedzis labirinta galu, jūs varat paņemt atslēgu un izkļūt no telpas, kurā bijāt aizslēgts.

Tādējādi robota galvenās sastāvdaļas ir:

1. Mīkla jāatrisina ar tālvadības pulti
2. Spēlētāji kontrolē robotu ar tālvadības pulti
3. Vadības displejs, pamatojoties uz video, ko tiešraidē filmēja kamera

Tā kā šādās spēlēs galvenais ierobežojums ir laiks (lielākajā daļā bēgšanas spēļu jums ir no 30 minūtēm līdz 1 stundai, lai izietu, lai gūtu panākumus), robota pamatnē ir piestiprināts un savienots sensors, lai, ja jūs kā spēlētāji pārsniegtu noteiktā laikā (mūsu gadījumā 30 minūtes), robots paņem vadību atpakaļ un pabeidz telpas, lai jums būtu iespēja iegūt istabas atslēgu pirms spēles taimera izslēgšanas (mūsu gadījumā 1 stunda)

Turklāt, tā kā automašīna atrodas pilnīgi tumšā telpā, gaismas diodes ir fiksētas netālu no sensora, lai palīdzētu tai nolasīt signālu no zemes.

Šī grupas projekta pamatā bija vēlme balstīties uz to, kas jau pastāv tirgū, pārveidot to, pievienojot personisku vērtību, un spēt to izmantot kādā jautrā un interaktīvā jomā. Patiesībā, pēc sazināšanās ar veiksmīgo Bēgšanas istabu Briselē, Beļģijā, mēs atklājām, ka glābšanās spēles ir ne tikai arvien slavenākas, bet bieži vien tām trūkst interaktivitātes un ka klienti sūdzas, ka ar to nepietiek. spēle.

Tāpēc mēs centāmies nākt klajā ar ideju par robotu, kas atbilstu dotajām prasībām, vienlaikus aicinot spēlētājus patiešām piedalīties spēlē.

Šeit ir kopsavilkums par to, kas notiek robotā:

- Neautonomā daļa: tālvadības pults ir savienota ar Arduino, izmantojot uztvērēju. Spēlētāji kontrolē tālvadības pulti un tāpēc kontrolē Arduino, kas kontrolē motorus. Arduino tiek ieslēgts pirms spēles sākuma, bet tas nonāk galvenajā funkcijā, kad spēlētāji atrisina mīklu uz tālvadības pults. IR bezvadu kamera jau ir ieslēgta (ieslēgta vienlaikus ar "visu" (kontrolē Arduino), kad ieslēgta/izslēgta ieslēgšana). Spēlētāji vada automašīnu ar tālvadības pulti: viņi kontrolē ātrumu un virzienu (sk. 5. soli: blokshēma). Ja taimeris, kas sākas, ievadot galveno funkciju, ir vienāds ar 30 minūtēm, vadība no kontroliera ir atspējota.

- autonomā daļa: vadību pēc tam pārvalda Arduino. Pēc 30 minūtēm IR līnijas izsekotāja sensors sāk sekot līnijai uz zemes, lai pabeigtu parkus.

2. darbība: materiāli un rīki

MATERIĀLS

Elektroniskās detaļas

• Mikrokontrolleris:

  • Arduino UNO
  • Arduino motora vairogs - Reichelt - 22,52 €

• Sensori:

  IR līnijas izsekotājs - Mc Hobby - 16,54 €

• Baterijas:

  6x 1,5V akumulators

• Cits:

  • Protoboard
  • Bezvadu kamera (uztvērējs) - Banggood - 21,63 €
  • Tālvadības pults (raidītājs + uztvērējs) - Amazon - 36,99 €
  • Uzlādes doks (Qi uztvērējs) - Reichelt - 22,33 € (nav izmantots - sk. 7. darbību: secinājums)
  • LED - Amazon - 23,60 €

Mehāniskā daļa

• DIY automašīnas šasijas komplekts - Amazon - 14,99 €

  • Izmantots:

    • 1x slēdzis
    • 1x ritentiņš
    • 2x riteņi
    • 2x līdzstrāvas motors
    • 1x akumulatora turētājs

  • Nav izmantots:

    • 1x automašīnas šasija
    • 4x M3*30 skrūve
    • 4x L12 starplikas
    • 4x stiprinājumi
    • 8x M3*6 skrūve
    • M3 uzgrieznis
• Magnēts - Amazon - 9,99 €

• Skrūves, uzgriežņi, skrūves

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • visi attiecīgie rieksti

• 3D drukāti gabali:

  • 5x atsperes
  • 2x motora fiksācija
  • 1x L formas līnijas izsekotāja fiksācija

• Lāzera griezuma gabali:

  • 2x apaļa plakana plāksne
  • 5x taisnstūra maza plakana plāksne

Rīks

• Mašīnas:

  • 3D printeris
  • Lāzera griezējs
• Skrūvgrieži
• Rokas urbis
• Laims
• Elektronikas lodēt

3. solis: (lāzera) griešana un (3D) drukāšana

Mēs izmantojām gan lāzergriešanu, gan 3D drukāšanas paņēmienus, lai iegūtu dažas mūsu sastāvdaļas. Visus CAD failus varat atrast failā. Tālāk

Lāzera griezējs

Divi galvenie robota fiksācijas gabali tika sagriezti ar lāzeru: (materiāls = MDF kartons 4 mm)

- 2 apaļi plakanie diski, lai izveidotu robota pamatu (vai šasiju)

- Vairāki caurumi uz diviem diskiem, lai ievietotu mehāniskās un elektroniskās sastāvdaļas

- 5 mazas taisnstūra plāksnes, lai nostiprinātu atsperes starp abām šasijas plāksnēm

3D printeris (Ultimakers un Prusa)

Dažādi robota elementi tika izdrukāti ar 3D, lai vienlaikus tiem piešķirtu pretestību un elastību: (Materiāls = PLA)- 5 atsperes: ņemiet vērā, ka atsperes tiek drukātas kā bloki, lai tās būtu jāsavīlē viņiem "pavasara" formas!

- 2 taisnstūra formas dobas detaļas motoru nostiprināšanai

- L formas gabals, lai ievietotu līnijas izsekotāju

4. solis: elektronikas salikšana

Kā redzams elektroniskajās skicēs, Arduino, kā gaidīts, ir elektroniskās daļas centrālais gabals.

Connexion Arduino - līniju izsekotājs: (sk. Atbilstošo sekotāja skici)

Connexion Arduino - Motors: (sk. Atbilstošo vispārējo skici - pa kreisi)

Connexion Arduino - tālvadības pults uztvērējs: (sk. Atbilstošo vispārējo skici)

Connexion Arduino - gaismas diodes: (sk. Atbilstošo vispārējo skici - pa kreisi)

Protoboards tiek izmantots, lai palielinātu 5V un GND portu skaitu un atvieglotu visus savienojumus.

Šis solis nav vieglākais, jo tam jāatbilst iepriekš uzskaitītajām prasībām (autonomija, lietotājam draudzīga, izturība, drošība), un elektriskā ķēde prasa īpašu uzmanību un piesardzību.

5. darbība: kodēšana

Kodēšanas daļa attiecas uz Arduino, motoriem, tālvadības pulti, līniju izsekotāju un gaismas diodēm.

Kodā var atrast:

1. Mainīgo deklarācija:

• RC uztvērēja izmantotā tapas deklarācija
• DC Motors izmantotās tapas deklarācija
• Gaismas diodes izmantotās tapas deklarācija
• Funkcijas "Mīkla" izmantoto mainīgo deklarācija
• IR sensoru izmantotās tapas deklarācija
• IR klāja izmantoto mainīgo deklarācija

2. Inicializācijas funkcija: inicializējiet dažādas tapas un gaismas diodes

Funkcija "setup ()"

3. Motoru funkcija:

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

4. Funkciju līnijas izsekotājs: izmanto iepriekšējo funkciju “CaliRobot ()” robota daļēji autonomās uzvedības laikā

Funkcija 'Sekotājs ()'

5. Funkcija tālvadībai (mīkla): satur pareizo risinājumu spēlētājiem uzrādītajai mīklai

Funkcija "Mīkla ()"

6. Galvenās cilpas funkcija: ļauj spēlētājiem kontrolēt automašīnu, tiklīdz viņi ir atraduši mīklas risinājumu, iedarbina taimeri un pārslēdz ievadi no digitālās (tālvadības) uz digitālo (autonomo), kad taimeris pārsniedz 30 minūtes

Funkcija 'cilpa ()'

Koda galvenais process ir izskaidrots šeit esošajā blokshēmā, izceļot galvenās funkcijas.

Visu šī projekta kodu varat atrast arī pievienotajā failā.ino, kas tika uzrakstīts, izmantojot izstrādes saskarni Arduino IDE.

6. darbība: salikšana

Kad visas sastāvdaļas ir sagrieztas ar lāzeru, 3D izdrukātas un gatavas: mēs varam salikt visu!

Pirmkārt, mēs piestiprinām 3D drukātās atsperes uz to lāzergrieztām taisnstūra plāksnēm ar skrūvēm, kuru diametrs ir vienāds ar caurumu diametru atsperu iekšpusē.

Kad piecas atsperes ir piestiprinātas pie mazajām plāksnēm, mēs varam tās nostiprināt uz apakšējās šasijas plāksnes ar mazākām skrūvēm.

Otrkārt, mēs varam ar nelielām skrūvēm piestiprināt motorus pie 3D drukātajiem motora stiprinājumiem zem šasijas plāksnes.

Kad tie ir salaboti, mēs varam nofiksēt 2 riteņus uz motoriem apakšējās šasijas plāksnes caurumu iekšpusē.

Treškārt, mēs varam salabot ritentiņu, arī zem apakšējās šasijas plāksnes, ar mazām skrūvēm tā, lai apakšējā šasijas plāksne būtu horizontāla

Tagad mēs varam labot visas pārējās sastāvdaļas

• Šasijas apakšējā plāksne:

  • Zemāk:

    • Līniju izsekotājs
    • LED

  • Vairāk:

    • Tālvadības pults uztvērējs
    • Arduino un motora vairogs
    • LED

• Šasijas augšējā plāksne:

  • Zemāk:

    Kamera

  • Vairāk:

    • Baterijas
    • Ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis

Visbeidzot, mēs varam salikt abas šasijas plāksnes kopā.

Piezīme: Esiet piesardzīgs, saliekot visas sastāvdaļas kopā! Mūsu gadījumā, saliekot abas šasijas plāksnes, viena no mazajām atsperu plāksnēm tika sabojāta, jo tā bija pārāk plāna. Mēs sākām no jauna ar lielāku platumu. Noteikti izmantojiet spēcīgus materiālus, izmantojot lāzera griezumu (kā arī 3D printeri), un pārbaudiet izmērus, lai jūsu gabali nebūtu pārāk plāni vai pārāk trausli.

7. solis. Secinājums

Kad visas sastāvdaļas ir samontētas (pārliecinieties, ka visas detaļas ir labi nostiprinātas un nav risks nokrist), kameras uztvērējs ir pievienots ekrānam (ti, televizora ekrānam) un baterijas (6x 1,5 V) akumulatora turētājs, jūs esat gatavs pārbaudīt visu!

Mēs esam mēģinājuši virzīt projektu soli tālāk, nomainot baterijas (6x 1,5 V) ar pārnēsājamu akumulatoru, veicot šādas darbības:

• uzlādes dokstacijas izveide (bezvadu lādētājs, kas fiksēts lāzera griešanas uzlādes stacijā (skat. fotoattēlus));
• uztvērēja (Qi uztvērēja) pievienošana pārnēsājamajam akumulatoram (skat. fotoattēlus);
• rakstot funkciju uz Arduino, lūdzot robotam sekot līnijai uz zemes pretējā virzienā, lai sasniegtu uzlādes doku un uzlādētu akumulatoru, lai viss robots būtu autonomi gatavs nākamajai spēles sesijai.

Tā kā mēs saskārāmies ar problēmām, nomainot baterijas ar portatīvo akumulatoru tieši pirms projekta termiņa beigām (atgādinājums: šo projektu uzraudzīja mūsu ULB/VUB profesori, tāpēc mums bija jāievēro termiņš), mēs nevarējām pārbaudīt pabeigto robots. Tomēr šeit varat atrast video no robota, kas tiek darbināts no datora (USB savienojums) un tiek vadīts ar tālvadības pulti.

Neskatoties uz to, mēs varējām sasniegt visas pievienotās vērtības, kuras mēs mērķējām:- izturība- apaļa forma- ieslēgšanas mīkla- vadības slēdzis (tālvadība-> autonoms) Ja šis projekts ir saglabājis jūsu uzmanību un zinātkāri, mēs esam ļoti interesanti redzēt, ko jūs darījāt, vai jūs veicāt dažas darbības citādi nekā mēs, un vai jums izdevās autonomā uzlādes process!

Nevilcinieties pastāstīt mums, ko jūs domājat par šo projektu!