Izveidojiet labirinta skrējēja robotu: 3 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Labirinta risināšanas roboti cēlušies no septiņdesmitajiem gadiem. Kopš tā laika IEEE rīko labirinta risināšanas konkursus ar nosaukumu Micro Mouse Contest. Konkursa mērķis ir izveidot robotu, kas pēc iespējas ātrāk atrod labirinta viduspunktu. Algoritmi, ko izmanto, lai ātri atrisinātu labirintu, parasti ietilpst trīs kategorijās; nejauša meklēšana, labirinta kartēšana un labās vai kreisās sienas sekojošās metodes.

Visfunkcionālākā no šīm metodēm ir sienas sekošanas metode. Izmantojot šo metodi, robots labirintā seko labajai vai kreisajai sānu sienai. Ja izejas punkts ir savienots ar labirinta ārējām sienām, robots atradīs izeju. Šajā lietotnes piezīmē tiek izmantota pareizās sienas sekošanas metode.

Aparatūra

Šī lietojumprogramma izmanto:

• 2 asi analogie attāluma sensori
• Sekotāja sensors
• Kodētājs
• Motori un motora vadītājs
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Sprieguma regulators, robota šasija.

Mēs izmantosim analogo attāluma sensoru, lai noteiktu attālumus līdz labajai un priekšējai sienai. Sharp attāluma sensori ir populāra izvēle daudziem projektiem, kuriem nepieciešami precīzi attāluma mērījumi. Šis IR sensors ir ekonomiskāks nekā sonāra diapazona mērītāji, tomēr tas nodrošina daudz labāku veiktspēju nekā citas IR alternatīvas. Starp sensora izejas spriegumu un izmērīto attālumu pastāv nelineāra, apgriezta sakarība. Zīmējums, kas parāda saistību starp sensora izeju un izmērīto attālumu, ir parādīts 1. attēlā.

Kā mērķis ir iestatīta balta līnija pret melnu pamatni. Mēs izmantosim izsekotāja sensoru, lai noteiktu balto līniju. Sekotāja sensoram ir piecas analogās izejas, un izvadītos datus ietekmē attālums un atklātā objekta krāsa. Noteiktie punkti ar augstāku infrasarkano staru atstarojumu (balts) izraisīs lielāku izvades vērtību, bet zemāks infrasarkanās atstarošanas koeficients (melns) - zemāku izvades vērtību.

Mēs izmantosim pololu riteņu kodētāju, lai aprēķinātu robota nobraukto attālumu. Šī kvadratūras kodētāja plate ir paredzēta darbam ar pololu mikro metāla reduktoriem. Tas darbojas, turot divus infrasarkanos atstarošanas sensorus Pololu 42 × 19 mm riteņa rumbas iekšpusē un mērot divpadsmit zobu kustību gar riteņa malu.

Motoru vadīšanai tiek izmantota motora draivera shēma (L298N). INx tapas tiek izmantotas motoru vadīšanai, un ENx tapas tiek izmantotas, lai iestatītu motoru ātrumu.

Tāpat tiek izmantots sprieguma regulators, lai samazinātu spriegumu no akumulatora līdz 5 V.

1. darbība. Algoritma apraksts

Šajā pamācībā ir iekļauta pareizās sienas sekošanas metode. Tas ir balstīts uz virziena prioritātes organizēšanu, dodot priekšroku pareizākajam iespējamajam virzienam. Ja robots nevar noteikt sienu labajā pusē, tas pagriežas pa labi. Ja robots atklāj labo sienu un priekšā nav sienas, tas iet uz priekšu. Ja pa labi no robota un priekšpuses ir siena, tas pagriežas pa kreisi.

Svarīga piezīme ir tā, ka nav sienas atsaucei pēc tam, kad robots tikko pagriezies pa labi. Tāpēc “pagriešanās pa labi” tiek veikta trīs posmos. Virzieties uz priekšu, pagriezieties pa labi, virzieties uz priekšu.

Turklāt, virzoties uz priekšu, robotam ir jāievēro attālums no sienas. To var izdarīt, noregulējot vienu motoru ātrāk vai lēnāk nekā otru. Plūsmas diagrammas galīgais stāvoklis ir parādīts 10. attēlā.

Labirinta skrējēja robotu var ļoti viegli īstenot, izmantojot vienu GreenPAK konfigurējamu jaukta signāla IC (CMIC). Jūs varat veikt visas darbības, lai saprastu, kā GreenPAK mikroshēma ir ieprogrammēta, lai vadītu Maze Runner Robot. Tomēr, ja vēlaties vienkārši izveidot Maze Runner Robot, nesaprotot visas iekšējās shēmas, lejupielādējiet GreenPAK programmatūru, lai apskatītu jau pabeigto Maze Runner Robot GreenPAK dizaina failu. Pievienojiet datoru GreenPAK attīstības komplektam un nospiediet programmu, lai izveidotu pielāgotu IC, lai vadītu savu Maze Runner robotu. Nākamajā solī tiks apspriesta loģika, kas atrodas Maze Runner Robot GreenPAK dizaina failā tiem, kuri ir ieinteresēti saprast ķēdes darbību.

2. solis: GreenPAK dizains

GreenPAK dizains sastāv no divām daļām. Šie ir:

• Attāluma sensoru datu interpretācija / apstrāde
• ASM stāvokļi un motora izejas

Attāluma sensoru datu interpretācija / apstrāde

Ir svarīgi interpretēt attāluma sensoru datus. Robota kustības tiek apzinātas atbilstoši attāluma sensoru izejām. Tā kā attāluma sensori ir analogi, mēs izmantosim ACMP. Robota stāvokli attiecībā pret sienu nosaka, salīdzinot sensoru spriegumus ar iepriekš noteiktiem sliekšņa spriegumiem.

Mēs izmantosim 3 ACMP;

• Priekšējās sienas noteikšanai (ACMP2)
• Lai noteiktu labo sienu (ACMP0)
• Lai aizsargātu labās sienas attālumu (ACMP1)

Tā kā ACMP0 un ACMP1 ir atkarīgi no viena un tā paša attāluma sensora, abiem salīdzinātājiem mēs izmantojām vienu un to pašu IN+ avotu. Pastāvīgu signāla maiņu var novērst, piešķirot ACMP1 25 mv histerēzi.

Mēs varam noteikt virziena signālus, pamatojoties uz ACMP rezultātiem. Shēma, kas parādīta 12. attēlā, attēlo plūsmas diagrammu, kas parādīta 7. attēlā.

Tādā pašā veidā shēma, kas norāda robota stāvokli attiecībā pret labo sienu, ir parādīta 13. attēlā.

ASM stāvokļi un motora izejas

Šī lietojumprogramma robota vadīšanai izmanto asinhrono stāvokļa mašīnu jeb ASM. ASM ir 8 stāvokļi un 8 izejas katrā stāvoklī. Izejas RAM var izmantot, lai pielāgotu šīs izejas. Štati ir uzskaitīti zemāk:

• Sākt
• Kontrole
• Atkāpieties no labās sienas
• Netālu no labās sienas
• Pagriezies pa kreisi
• Pārvietot uz priekšu-1
• Nogriezieties pa labi
• Pārvietot uz priekšu-2

Šie stāvokļi nosaka izeju motora vadītājam un vada robotu. Katram motoram ir 3 izejas no GreenPAK. Divi nosaka motora virzienu, bet otra izeja nosaka motora ātrumu. Motora kustība atbilstoši šīm izejām ir parādīta šādās tabulās:

ASM izejas RAM tiek iegūta no šīm tabulām. Tas ir parādīts 14. attēlā. Papildus motoru vadītājiem ir vēl divas izejas. Šīs izejas nonāk attiecīgajos aizkaves blokos, lai ļautu robotam nobraukt noteiktu attālumu. Šo aizkaves bloku izejas ir savienotas arī ar ASM ieejām.

PWM tika izmantoti, lai pielāgotu motoru ātrumu. ASM tika izmantots, lai noteiktu, ar kādu PWM motors darbosies. PWMA-S un PWMB-S signāli ir iestatīti uz mux izvēles bitiem.

3. darbība:

Šajā projektā mēs izveidojām labirinta risināšanas robotu. Mēs interpretējām vairāku sensoru datus, kontrolējām robota stāvokli ar GreenPAK ASM un vadījām motorus ar motora draiveri. Parasti šādos projektos tiek izmantoti mikroprocesori, taču GreenPAK ir dažas priekšrocības salīdzinājumā ar MCU: tas ir mazāks, pieejamāks un var apstrādāt sensora izeju ātrāk nekā MCU.