Menekülési robot: RC autó egy menekülési játékhoz: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ennek a projektnek a fő célja egy olyan robot építése volt, amely megkülönbözteti magát a már meglévő robotoktól, és amely egy valódi és innovatív területen használható.

A személyes tapasztalatok alapján úgy döntöttek, hogy egy autó alakú robotot építenek, amelyet egy menekülési játékban valósítanak meg. A különböző alkatrészeknek köszönhetően a játékosok bekapcsolhatják az autót, ha megoldanak egy rejtvényt a vezérlőn, irányítják az autó pályáját, és útközben kapnak egy kulcsot, hogy elmeneküljenek a helyiségből.

Mivel ez a projekt része volt a mechatronikai tanfolyamnak, amelyet az Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) és a Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgiumban tartottak, az elején néhány követelményt mutattak be, például:

• A mechanika, az elektronika és a programozás területének használata és kombinálása
• A költségvetés 200 €
• Ha kész és működő robotja van, ami újat hoz

És mivel a valóságos menekülési játékban használták, néha több ülésen egymás után, néhány további követelménynek kellett teljesülnie:

• Autonómia: annak megtalálása, hogyan lehet a robotot félig önállóvá tenni a játék korlátainak tiszteletben tartása érdekében
• Felhasználóbarát: könnyen kezelhető, képernyő jelenléte a kamera visszajelzésével
• Robusztus: erős anyagok, amelyek elnyelik az ütéseket
• Biztonság: a játékosok nincsenek közvetlen kapcsolatban a robottal

1. lépés: Fő koncepció és motiváció

Amint azt a bevezetőben kifejtettük, ennek a projektnek a fő koncepciója egy félig autonóm robot létrehozása és megépítése, amelyet először a menekülési játék játékosai irányítanak, majd képesek visszavenni az irányítást a játékosoktól.

Az elv a következő: Képzeld el, hogy egy baráti társasággal bezárnak egy szobába. Az egyetlen lehetőség, hogy kijusson a szobából, ha kulcsot keres. A kulcs a lábad alatt, egy sötét köztes padlón található labirintusban van elrejtve. A kulcs megszerzéséhez három dolog áll a rendelkezésére: távirányító, térkép és képernyő. A távirányító lehetővé teszi, hogy a középső emeleten lévő autót vezérelje a rejtvény megfejtésével, amelyet a távvezérlő meglévő vezérlőgombjainál elképzel. Miután megoldotta ezt a rejtvényt, az autót bekapcsolják (vö. 5. lépés: Kódolás - „loop ()” nevű főfunkció), és elkezdheti az autót az útvesztőben vezetni a megadott térkép segítségével. A képernyő ott van, hogy élőben jelenítse meg, amit az autó lát, a robot elé rögzített kamerának köszönhetően, és ezáltal segíti a pályák és még inkább a kulcs látását. Miután megkapta a kulcsot a robot alján található mágnesnek köszönhetően, és amikor elérte a labirintus végét, képes lesz elvenni a kulcsot, és elmenekülni a szobából, amelybe bezárták.

A robot fő alkotóelemei tehát:

1. A rejtvényt távirányítóval kell megoldani
2. A robot vezérlése a játékosok által távirányítóval
3. Vezérlő kijelző a kamera által élőben rögzített videó alapján

Mivel az ilyen játékokban a fő korlát az idő (a legtöbb menekülési játékban 30 perc és 1 óra között van idő, hogy kijusson a sikerhez), egy érzékelőt csatlakoztatnak és csatlakoztatnak a robot aljához, hogy ha játékosként túllépje adott időre (esetünkben 30 perc), a robot visszavesz az irányítást, és magától befejezi a parkokat, így esélye van arra, hogy megkapja a szoba kulcsát, mielőtt a játék időzítője leáll (esetünkben 1 óra)

Továbbá, mivel az autó teljesen sötét helyiségben van, a LED -eket nem messze rögzítik az érzékelőtől, hogy segítsenek a földről érkező jel leolvasásában.

A csoportprojekt mögött az volt a vágy, hogy a piacon már létezőre alapozzuk magunkat, módosítsuk azt személyes érték hozzáadásával, és használhassuk azt valamilyen szórakoztató és interaktív területen. Valójában, miután kapcsolatba léptünk egy sikeres menekülési szobával Brüsszelben, Belgiumban, felfedeztük, hogy a menekülési játékok nemcsak egyre híresebbek, hanem gyakran hiányzik belőlük az interaktivitás, és hogy az ügyfelek panaszkodnak, hogy nem elég” a játék.

Ezért megpróbáltunk egy olyan robot ötletével előállni, amely megfelel az adott követelményeknek, miközben meghívtuk a játékosokat, hogy valóban vegyenek részt a játékban.

Íme egy összefoglaló arról, hogy mi történik a robotban:

- A nem autonóm rész: egy távirányító egy vevőn keresztül kapcsolódik az Arduino-hoz. A játékosok a távirányítót vezérlik, és ezért a motorokat vezérlő Arduino -t. Az Arduino be van kapcsolva a játék kezdete előtt, de belép a fő funkcióba, amikor a játékosok megoldanak egy rejtvényt a távirányítón. Az infravörös vezeték nélküli kamera már be van kapcsolva (a "teljes" (az Arduino által vezérelt) egyidejű bekapcsolásával, amikor a be-/kikapcsolás be van kapcsolva). A játékosok távirányítóval irányítják az autót: szabályozzák a sebességet és az irányt (vö. 5. lépés: folyamatábra). Ha a főfunkció belépésekor elinduló időzítő 30 perc, akkor a vezérlő letiltásra kerül.

- Az autonóm rész: az irányítást ezután az Arduino kezeli. 30 perc elteltével az IR vonalkövető érzékelő elkezdi követni a földön lévő vonalat, hogy befejezze a parkokat.

2. lépés: Anyag és eszközök

ANYAG

Elektronikus részek

• Mikrokontroller:

  • Arduino UNO
  • Arduino motorpajzs - Reichelt - 22,52 €

• Érzékelők:

  IR vonalkövető - Mc Hobby - 16,54 €

• Akkumulátorok:

  6x 1,5V akkumulátor

• Egyéb:

  • Protoboard
  • Vezeték nélküli kamera (vevő) - Banggood - 21,63 €
  • Távirányító (adó + vevő) - Amazon - 36,99 €
  • Töltő dokkoló (Qi vevő) - Reichelt - 22,33 € (nem használt - vö. 7. lépés: Következtetés)
  • LED - Amazon - 23,60 €

Mechanikus rész

• DIY autó alváz készlet - Amazon - 14,99 €

  • Használt:

    • 1x kapcsoló
    • 1x görgő
    • 2x kerekek
    • 2x egyenáramú motor
    • 1x elemtartó

  • Nem használt:

    • 1x autó alváz
    • 4x M3*30 csavar
    • 4x L12 távtartó
    • 4x rögzítőelemek
    • 8x M3*6 csavar
    • M3 anya
• Mágnes - Amazon - 9,99 €

• Csavarok, anyák, csavarok

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • minden megfelelő dió

• 3D nyomtatott darabok:

  • 5x rugók
  • 2x motor rögzítés
  • 1x L alakú vonalkövető rögzítés

• Lézerrel vágott darabok:

  • 2x kerek lapos tányér
  • 5x téglalap alakú kis lapos lemez

ESZKÖZ

• Gépek:

  • 3d nyomtató
  • Lézervágó
• Csavarhúzók
• Kézi fúrógép
• Mész
• Elektronikai forrasztó

3. lépés: (Lézeres) vágás és (3D) nyomtatás

Lézervágást és 3D nyomtatási technikákat is használtunk egyes összetevőink beszerzéséhez. Az összes CAD -fájlt megtalálja az alábbi lépésben

Lézervágó

A robot két fő rögzítőelemét lézervágással vágták le: (Anyag = 4 mm -es MDF karton)

- 2 kerek lapos korong a robot alapjának (vagy alvázának) elkészítéséhez

- Több lyuk a két lemezen a mechanikus és elektronikus alkatrészek elhelyezése érdekében

- 5 téglalap alakú kis lemez a rugók rögzítéséhez a két alvázlemez között

3D nyomtató (Ultimakers és Prusa)

A robot különböző elemeit 3D-ben nyomtattuk, hogy egyszerre ellenállást és rugalmasságot biztosítsunk: (Anyag = PLA)- 5 rugó: vegye figyelembe, hogy a rugók blokkként vannak nyomtatva, így szükség van a reszelésre. „tavaszi” formájukat!

- 2 téglalap alakú üreges rész a motorok rögzítéséhez

- L alakú darab a Line nyomkövető elhelyezéséhez

4. lépés: Az elektronika összeszerelése

Amint az elektronikus vázlatokon látható, az Arduino a várakozásoknak megfelelően az elektronikus rész központi darabja.

Connexion Arduino - Vonalkövető: (vö. Megfelelő követő vázlat)

Connexion Arduino - Motors: (vö. Megfelelő általános vázlat - balra)

Connexion Arduino - Távirányító vevő: (vö. Megfelelő általános vázlat)

Connexion Arduino - LED -ek: (vö. Megfelelő általános vázlat - balra)

A protoboard az 5V és GND portok számának növelésére és minden kapcsolat megkönnyítésére szolgál.

Ez a lépés nem a legegyszerűbb, mivel meg kell felelnie a fent kiemelt követelményeknek (önállóság, felhasználóbarát, robusztus, biztonságos), és mivel az elektromos áramkörök különös figyelmet és elővigyázatosságot igényelnek.

5. lépés: Kódolás

A kódoló rész az Arduino -t, a motorokat, a távirányítót, a vonalkövetőt és a LED -eket érinti.

A kódon megtalálod:

1. Változók deklarálása:

• Az RC vevő által használt csap deklarációja
• A DC Motors által használt csapok nyilatkozata
• A LED -ek által használt tű deklarációja
• A 'Riddle' függvény által használt változók deklarációja
• Az IR -érzékelők által használt tű deklarációja
• Az IR Deck által használt változók deklarálása

2. Inicializáló funkció: inicializálja a különböző csapokat és LED -eket

'Setup ()' függvény

3. Funkció motorokhoz:

• Funkció 'turn_left ()'
• 'Turn_right ()' függvény
• Funkció 'CaliRobot ()'

4. Funkcióvonal-nyomkövető: a korábbi „CaliRobot ()” funkciót használja a robot félig autonóm viselkedése során

'Követő ()' funkció

5. Funkció a távirányítóhoz (rejtvény): tartalmazza a helyes megoldást a játékosoknak bemutatott rejtvényre

'Riddle ()' függvény

6. Fő hurok funkció: lehetővé teszi a játékosok számára, hogy irányítsák az autót, miután megtalálták a rejtvény megoldását, elindítanak egy időzítőt, és a bemenetet digitális (távirányítású) módról digitálisra (autonóm) kapcsolják, ha az időzítő 30 perc fölé megy

Függvény 'loop ()'

A kód fő folyamatát a fenti folyamatábra magyarázza el, kiemelve a fő funkciókat.

A projekt teljes kódját a csatolt.ino fájlban is megtalálhatja, amely az Arduino IDE fejlesztői felület használatával készült.

6. lépés: Összeszerelés

Miután megvan az összes alkatrész lézervágással, 3D nyomtatással, és készen állunk: összeszerelhetjük az egészet!

Először rögzítsük a 3D nyomtatott rugókat lézerrel vágott téglalap lapjaikon olyan csavarokkal, amelyek átmérője megegyezik a rugók belsejében lévő lyukak átmérőjével.

Miután az 5 rugót a kis tányérokra rögzítettük, utóbbiakat kisebb csavarokkal rögzíthetjük az alsó alvázlemezre.

Másodszor, kis csavarokkal rögzíthetjük a motorokat a 3D nyomtatott motor rögzítésekhez, az alsó alvázlemez alá.

Miután ezeket rögzítettük, rögzíthetjük a 2 kereket a motorokon az alsó alvázlemez lyukaiban.

Harmadszor, rögzíthetjük a görgőkereket, szintén az alsó alvázlemez alatt, kis csavarokkal úgy, hogy az alsó alvázlemez vízszintes legyen

Most javíthatjuk az összes többi alkatrészt

• Alsó alvázlemez:

  • Lent:

    • Vonalkövető
    • VEZETTE

  • Vége:

    • Távirányító vevő
    • Arduino és motorpajzs
    • VEZETTE

• Felső alvázlemez:

  • Lent:

    Kamera

  • Vége:

    • Akkumulátorok
    • Be/ki kapcsoló

Végül össze tudjuk szerelni a két alvázlemezt.

Megjegyzés: Legyen óvatos az összes alkatrész összeszerelésekor! Esetünkben a rugók egyik kislemeze megsérült a két alvázlemez összeszerelése közben, mert túl vékony volt. Ismét nagyobb szélességgel kezdtük. Ügyeljen arra, hogy erős anyagokat használjon a lézervágás (valamint a 3D nyomtató) használatakor, és ellenőrizze a méreteket, hogy ne legyenek túl vékonyak vagy törékenyek.

7. lépés: Következtetés

Az összes alkatrész összeszerelése után (győződjön meg arról, hogy az összes alkatrész jól rögzítve van, és nem kockáztatja meg, hogy leesik), a kamera vevőkészülékét képernyőhöz (pl. TV -képernyőhöz) csatlakoztatva, és az elemeket (6x 1,5 V) a elemtartó, készen áll az egész tesztelésére!

Megpróbáltuk egy lépéssel továbbvinni a projektet azáltal, hogy az elemeket (6x 1,5 V) egy hordozható akkumulátorra cseréltük:

• töltő dokkoló kialakítása (vezeték nélküli töltő lézerrel vágott töltőállomáson rögzítve (lásd a képeket));
• vevő (Qi vevő) hozzáadása a hordozható akkumulátorhoz (lásd a képeket);
• egy funkciót írni az Arduino -ra, és megkérni a robotot, hogy kövesse a földön lévő vonalat az ellenkező irányba, hogy elérje a töltőállomást, és töltse fel az akkumulátort, hogy az egész robot önállóan készen álljon a következő játékra.

Mivel problémákba ütköztünk az elemek hordozható elemekkel való lecserélésekor közvetlenül a projekt lejárta előtt (emlékeztető: ezt a projektet az ULB/VUB professzoraink felügyelték, ezért határidőt kellett betartanunk), nem tudtuk tesztelni a véglegesítést robot. Ennek ellenére itt talál egy videót a robotról, amelyet a számítógépről (USB -csatlakozás) táplál és a távirányító vezérel.

Mindazonáltal elértük az összes hozzáadott értéket, amelyet megcéloztunk:- Robusztusság- Kerek forma- Bekapcsolási rejtvény- Vezérlés kapcsolása (távoli-> autonóm) Ha ez a projekt megtartotta figyelmét és kíváncsiságát, akkor nagyon kíváncsi vagyok arra, hogy mit csinált, hogy megtett -e néhány lépést másképpen, mint mi, és hogy sikerült -e az önálló töltési folyamat!

Ne habozzon elmondani nekünk, mit gondol erről a projektről!