Pašgājēju robots: 7 soļi

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

Ko es uztaisīju?

● Bots, kuru var apmācīt staigāt (virzīties uz priekšu) pa dažādām virsmām. Botā ir attēlota vienkārša būtne ar četrām kājām bez ceļiem, kura cenšas virzīties uz priekšu. Tā zina, ka tā var orientēt katru no kājām tikai 3 iespējamos veidos. Tagad tam ir jāizdomā labākie iespējamie soļi, kas var tikt veikti, lai turpinātu kustēties. Tā kā tā kustība ir atkarīga arī no berzes ar virsmu, mēs uzskatām, ka katrai atšķirīgajai virsmai, kurā tā iet, būs atšķirīgs (ne vienmēr unikāls, bet, visticamāk, līdzīgs) darbību kopums, lai maksimāli palielinātu tā centienus virzīties uz priekšu.

Kādam nolūkam to lieto?

● Vislabāk to izmantot, lai vizualizētu AI ROBOTA iešanas modeļus.

1. darbība: plūsmas diagramma

Šeit ir visa projekta sadalījums. Kopumā projekts sastāv no divām elektronikas daļām ar robota mehānisko uzbūvi, un otrs ir algoritms, kas darbojas pār datoru un kods, kas darbojas arduino.

2. darbība. IESLĒGTĀS GALVENĀS SASTĀVDAĻAS:

Elektronika

Arduino UNO (!)

Ultraskaņas sensors

Servo motori

Bluetooth modulis

Kodēšana

Arduino IDE

Teraterm

Jupyter piezīmju grāmatiņa

Q- mācīšanās algoritms

3. darbība: V1 MODULIS:

Pastiprināšanas mācīšanās: Izmantojot ANN (mākslīgo neironu tīklu), mēs plānojām apmācīt savu robotu, un mēs izdomājām divas iespējamās metodes.

Ierobežojumi: Katrai kājai (servomotors) ir jāieņem tikai 3 iespējamās pozīcijas 60, 90 un 120 grādi. Pieņēmumi: Mēs uzskatām, ka bot kustība veidos 4 stāvokļus (stāvoklis ir noteikta visu četru servo orientācija), ti, būs 4 dažādi robota stāvokļi, kurus mēs uzskatīsim par 4 soļiem, attiecīgi dodot mums vienu kustības ciklu. kuru bots virzīs kādu gabalu uz priekšu. Šis cikls tiks atkārtots bezgalīgi, lai robots kustētos.

Bet problēma bija tikai novērtējamo atkārtojumu skaits - katram motoram ir 3 iespējamās orientācijas, un ir 4 dažādi motori, kas padara 3^4 = 81 stāvokli, kuros robots var pastāvēt vienā solī vai stāvoklī. Mums ir jāveic 4 dažādi soļi, lai pabeigtu vienu sarežģītu kustību, kas nozīmē 81^4 = 43, 046, 721 iespējamās kombinācijas, kas jāpārbauda, lai panāktu maksimālu efektivitāti vienam kustības ciklam. Pieņemsim, ka vienas valsts apmācībai nepieciešamas 5 sekundes, apmācības pabeigšanai būtu nepieciešami 6,8250 gadi!

4. solis: V2 MODULIS:

Q-mācīšanās algoritms

Agrīnas pastiprināšanas mācīšanās algoritms, kas izstrādāts, lai apmācītu lietas ar ierobežotu stāvokli un atrastu īsākos ceļus. avots:

Algoritma matemātika: Katram solim, kurā var būt bot, ir 81 iespējamais stāvoklis, mēs šos stāvokļus nosaucam par skaitļiem no 1 līdz 81, un tagad mēs vēlamies zināt pārejas vērtību, kas nozīmē robota stāvokļa izmaiņas (attālums pārvietots), kamēr tas pārvietojas no nejauša stāvokļa s1 uz kādu citu stāvokli s2 (s1, s2 no šiem 81 stāvokļiem). Mēs to varam redzēt kā matricu ar 81 rindu un 81 kolonnu, kur matricas elements būs vienāds ar attāluma vērtību, no kuras tas pārvietots, atbilstoši rindas un kolonnas numuram. Šīs vērtības var būt pozitīvas vai negatīvas atkarībā no robota darbības reālajā vārdā. Tagad mēs atradīsim slēgtu stāvokļa ciklu, kur attālums, ko tas nobrauc, vienmēr ir pozitīvs. Mēs novērtēsim 81x81 matricas vērtības, kas ir 81^2 = 6561, tagad, ja mums vajadzēs 5 sekundes, lai šīs vērtības saglabātu matricā, tad veltiet tikai 9,1155 stundas, lai izveidotu visu matricu, un pēc tam varētu viegli izdomāt darbību ciklu, lai maksimāli palielinātu pārvietošanās efektivitāti.

5. solis: IESLIEGTĀS PROBLĒMAS -

1. Dažos gadījumos robota kustība bija ļoti nevienmērīga un ietekmēja ultraskaņas sensora vērtību, bot sasvērās un uztvēra attālumu no tālas sienas.
2. Atvienošanas no klēpjdatora un arduino restartēšanas problēma lika trenēties no 0 vērtības bija ļoti kairinoša.
3. Skatīties robotu vilcienu nepārtraukti 5 stundas bija ļoti izsmeļoši.

6. darbība: A1 un A2 MODULIS:

• Mehāniskajā daļā ietilpst šasijas dēlis ar četriem piestiprinātiem servos. Kāju izgatavošanai izmantojām saldējuma kociņus.
• Mūsu galvenais uzdevums - izsekot robota attālumam no sākotnējās pozīcijas.
• Mūsu pirmā pieeja bija izmantot žiroskopu sensoru un izmantot bot paātrinājumu, kad tas pārvietojas, lai iegūtu tā ātrumu un pēc tam tā stāvokli.
• Problēma - to izrādījās pārāk sarežģīti īstenot! Alternatīva - mēs ierobežojām robota kustību tikai līdz vienai dimensijai un izmantojām ultraskaņas sensoru, lai izmērītu attālumu no priekšā esošās sienas.
• Mācību laikā HC05-Bluetooth modulis tika izmantots, lai pārsūtītu attāluma pārejas ātrumu starp diviem soļiem uz datoru, un tur dati tika saglabāti matricā.

7. darbība. Saite uz videoklipiem:

Bērnu soļi:

Mācību kadrs:

Gandrīz taisni:

Dejojoša robota video:

Final Vide0: