Készíts labirintus futó robotot: 3 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

A labirintus-megoldó robotok az 1970-es évekből származnak. Azóta az IEEE Micro Mouse Contest elnevezésű labirintusmegoldó versenyeket tart. A verseny célja egy olyan robot tervezése, amely a lehető leggyorsabban megtalálja a labirintus közepét. A labirintus gyors megoldásához használt algoritmusok jellemzően három kategóriába sorolhatók; véletlenszerű keresés, labirintus -leképezés és jobb vagy bal fal követési módszerek.

Ezen módszerek közül a legfunkcionálisabb a falkövetési módszer. Ennél a módszernél a robot követi a labirintus jobb vagy bal oldali falát. Ha a kilépési pont a labirintus külső falaihoz van csatlakoztatva, a robot megtalálja a kijáratot. Ez az alkalmazásjegyzet a jobb oldali falkövetési módszert használja.

Hardver

Ez az alkalmazás a következőket használja:

• 2 Sharp analóg távolságérzékelő
• Nyomkövető érzékelő
• Kódoló
• Motorok és motorhajtók
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Feszültségszabályozó, robotváz.

Az analóg távolságérzékelőt használva határozzuk meg a távolságot a jobb és az elülső falaktól. A Sharp távolságérzékelők népszerű választás sok olyan projekt esetében, amelyek pontos távolságmérést igényelnek. Ez az infravörös érzékelő gazdaságosabb, mint a szonár távolságmérők, ugyanakkor sokkal jobb teljesítményt nyújt, mint a többi infravörös alternatíva. Van egy nemlineáris, fordított összefüggés az érzékelő kimeneti feszültsége és a mért távolság között. Az érzékelő kimenete és a mért távolság közötti kapcsolatot bemutató diagram az 1. ábrán látható.

Fehér vonalat állítanak a fekete színű talaj ellen célként. A nyomkövető érzékelőt használjuk a fehér vonal észlelésére. A nyomkövető érzékelőnek öt analóg kimenete van, és a kimenő adatokat befolyásolja a távolság és az észlelt objektum színe. A magasabb infravörös fényvisszaverő képességű (fehér) pontok magasabb kimeneti értéket, az alacsonyabb (fekete) infravörös fényviszonyok pedig alacsonyabb kimeneti értéket okoznak.

A pololu kerék kódolót használjuk a robot által megtett távolság kiszámításához. Ezt a négykódú kódolólapot pololu mikro fém hajtóműves motorokhoz tervezték. Úgy működik, hogy két infravörös fényvisszaverő érzékelőt tart a Pololu 42 × 19 mm -es kerék agyában, és méri a tizenkét fog mozgását a kerékpánt mentén.

A motorvezérlő áramkör (L298N) a motorok vezérlésére szolgál. Az INx csapok a motorok irányítására szolgálnak, az ENx csapok pedig a motorok fordulatszámának beállítására szolgálnak.

Ezenkívül feszültségszabályozót használnak az akkumulátor feszültségének 5 V -ra történő csökkentésére.

1. lépés: Az algoritmus leírása

Ez az útmutató tartalmazza a jobb oldali falkövetési módszert. Ez az irány prioritás megszervezésén alapul, a lehető legjobb irányt választva. Ha a robot nem tudja észlelni a jobb oldali falat, akkor jobbra fordul. Ha a robot észleli a jobb oldali falat, és nincs fal elöl, akkor előre megy. Ha a robot jobb oldalán és elöl van egy fal, az balra fordul.

Fontos megjegyzés, hogy miután a robot éppen jobbra fordult, nincs referenciafal. Ezért a „jobbra fordulás” három lépésben történik. Lépjen előre, forduljon jobbra, lépjen előre.

Ezenkívül a robotnak meg kell tartania a távolságot a faltól, amikor előrehalad. Ezt úgy teheti meg, hogy az egyik motort gyorsabbra vagy lassabbra állítja, mint a másikat. A folyamatábra végső állapota a 10. ábrán látható.

A Maze Runner Robot nagyon könnyen megvalósítható egyetlen GreenPAK konfigurálható vegyes jelű IC-vel (CMIC). Az összes lépésen keresztül megértheti, hogyan programozták a GreenPAK chipet a Maze Runner Robot vezérlésére. Ha azonban egyszerűen szeretné létrehozni a Maze Runner Robotot anélkül, hogy megértené az összes belső áramkört, töltse le a GreenPAK szoftvert a már elkészült Maze Runner Robot GreenPAK Design File megtekintéséhez. Csatlakoztassa számítógépét a GreenPAK fejlesztői készlethez, és nyomja meg a programot, hogy létrehozza az egyéni IC -t a Maze Runner Robot vezérléséhez. A következő lépés a Maze Runner Robot GreenPAK tervezési fájljában található logikát tárgyalja azok számára, akik érdeklődnek az áramkör működésének megértése iránt.

2. lépés: GreenPAK tervezés

A GreenPAK kialakítása két részből áll. Ezek:

• A távolságérzékelőkből származó adatok értelmezése / feldolgozása
• ASM állapotok és motor kimenetek

A távolságérzékelőkből származó adatok értelmezése / feldolgozása

Fontos a távolságérzékelőkből származó adatok értelmezése. A robot mozgását a távolságérzékelők kimenetei határozzák meg. Mivel a távolságérzékelők analógok, az ACMP -ket fogjuk használni. A robot falhoz viszonyított helyzetét úgy határozzuk meg, hogy összehasonlítjuk az érzékelők feszültségét az előre meghatározott küszöbfeszültséggel.

3 ACMP -t fogunk használni;

• Az elülső fal észlelése (ACMP2)
• A jobb fal észlelése (ACMP0)
• A jobb fal távolságának védelme érdekében (ACMP1)

Mivel az ACMP0 és az ACMP1 ugyanazt a távolságérzékelőtől függ, mindkét összehasonlítóhoz ugyanazt az IN+ forrást használtuk. Az állandó jelváltozás megelőzhető az ACMP1 25mv hiszterézis megadásával.

Az irányjelzőket az ACMP kimenetei alapján tudjuk meghatározni. A 12. ábrán látható áramkör a 7. ábrán bemutatott folyamatábrát ábrázolja.

Ugyanígy a 13. ábrán látható az az áramkör, amely jelzi a robot helyzetét a jobb falhoz képest.

ASM állapotok és motor kimenetek

Ez az alkalmazás az aszinkron állapotgépet (ASM) használja a robot vezérlésére. Az ASM -ben 8 állapot van, és minden államban 8 kimenet. A kimeneti RAM használható ezen kimenetek beállítására. Az államokat az alábbiakban soroljuk fel:

• Rajt
• Ellenőrzés
• Távolodjon el a jobb oldali faltól
• Közel a jobb falhoz
• Forduljon balra
• Lépés előre-1
• Jobbra
• Lépés előre-2

Ezek az állapotok határozzák meg a kimenetet a motor meghajtójához, és irányítják a robotot. Minden motornak 3 kimenete van a GreenPAK -ból. Kettő határozza meg a motor irányát, a másik kimenet pedig a motor sebességét. A motor mozgását ezeknek a kimeneteknek megfelelően az alábbi táblázatok mutatják be:

Az ASM kimeneti RAM ezekből a táblázatokból származik. A 14. ábrán látható. A motorhajtókon kívül még két kimenet van. Ezek a kimenetek a megfelelő késleltetési blokkokhoz mennek, hogy a robot egy bizonyos távolságot megtegyen. Ezen késleltető blokkok kimenetei szintén ASM bemenetekhez vannak csatlakoztatva.

PWM -eket használtak a motorok fordulatszámának beállítására. Az ASM segítségével határozták meg, hogy a motor milyen PWM -en fog működni. A PWMA-S és PWMB-S jelek a mux-kiválasztó bitekre vannak állítva.

3. lépés:

Ebben a projektben létrehoztunk egy labirintus-megoldó robotot. Több érzékelőből származó adatokat értelmeztünk, a GreenPAK ASM -jével irányítottuk a robot állapotát, és motorhajtóval hajtottuk a motorokat. Általában mikroprocesszorokat használnak ilyen projektekben, de a GreenPAK néhány előnnyel rendelkezik az MCU -val szemben: kisebb, megfizethetőbb és gyorsabban képes feldolgozni az érzékelő kimenetét, mint egy MCU.