Escape Robot: RC Car para sa isang Escape Game: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang pangunahing layunin ng proyektong ito ay upang bumuo ng isang robot na makakaiba ang sarili mula sa mayroon nang mga robot, at maaari itong magamit sa isang tunay at makabagong lugar.

Batay sa personal na karanasan, napagpasyahan na magtayo ng isang hugis-robot na robot na ipapatupad sa isang Escape Game. Salamat sa iba't ibang mga bahagi, ang mga manlalaro ay maaaring lumipat sa kotse sa pamamagitan ng paglutas ng isang bugtong sa controller, kontrolin ang daanan ng kotse, at makakuha ng isang susi sa paraan upang makatakas sa silid.

Dahil ang proyektong ito ay bahagi ng isang kursong Mechatronics na ibinigay sa Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) at Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgium, ilang mga kinakailangan ang ipinakita sa simula, tulad ng:

• Paggamit at pagsasama-sama ng mga larangan ng mekanika, electronics at programa
• Isang badyet na 200 €
• Ang pagkakaroon ng isang natapos at nagtatrabaho robot na nagdadala ng bago

At dahil ito ay gagamitin sa mga sesyon ng laro ng pagtakas sa totoong buhay, kung minsan maraming mga session sa isang hilera, ilang higit pang mga kinakailangan ang kinakailangan upang matupad:

• Awtonomiya: paghahanap ng isang paraan upang gawin ang robot na semi-autonomous upang igalang ang mga hadlang ng laro
• User-friendly: madaling gamitin, pagkakaroon ng isang screen na may feedback ng camera
• Katibayan: malakas na mga materyales na may kakayahang sumipsip ng mga pagkabigla
• Kaligtasan: mga manlalaro na hindi direktang nakikipag-ugnay sa robot

Hakbang 1: Pangunahing Konsepto at Pagganyak

Tulad ng ipinaliwanag sa pagpapakilala, ang pangunahing konsepto ng proyektong ito ay upang lumikha at bumuo ng isang semi-autonomous na robot, unang kinontrol ng mga manlalaro ng laro ng pagtakas, pagkatapos ay may kakayahang ibalik ang kontrol mula sa mga manlalaro.

Ang prinsipyo ay ang sumusunod: Isipin na naka-lock ka sa isang silid kasama ang isang pangkat ng mga kaibigan. Ang tanging posibilidad na makalabas sa silid ay upang makahanap ng isang susi. Ang susi ay nakatago sa isang maze na matatagpuan sa ilalim ng iyong mga paa, sa isang madilim na intermediate na palapag. Upang makuha ang key na iyon, mayroon ka sa iyong pag-aari ng tatlong bagay: isang remote control, isang mapa, at isang screen. Nagbibigay-daan sa iyo ang remote control na kontrolin ang isang kotse na nasa intermediate na palapag, sa pamamagitan ng paglutas ng isang bugtong naisip sa mga umiiral na pindutan ng kontrol ng remote. Kapag nalutas mo na ang bugtong, ang kotse ay nakabukas (cfr. Hakbang 5: Coding - pangunahing pagpapaandar na pinangalanang 'loop ()'), at maaari mong simulang gabayan ang kotse sa pamamagitan ng maze sa tulong ng naibigay na mapa. Nariyan ang screen upang ipakita nang live ang nakikita ng kotse, salamat sa isang camera na naayos sa harap ng robot, at samakatuwid ay matulungan kang makita ang mga trajectory at mas mahalaga ang susi. Kapag nakuha mo na ang susi salamat sa isang pang-akit sa ilalim ng robot, at sa sandaling naabot mo ang dulo ng maze, may kakayahan kang kunin ang susi at makatakas mula sa silid kung saan ka naka-lock.

Ang pangunahing mga sangkap ng robot samakatuwid ay:

1. Bugtong upang malutas sa remote control
2. Pagkontrol ng robot ng mga manlalaro na may remote control
3. I-control ang display batay sa video na kinunan ng live ng camera

Sapagkat sa mga nasabing laro ang pangunahing hadlang ay oras (sa karamihan ng mga larong makatakas mayroon kang pagitan ng 30 minuto at 1 oras upang makalabas upang magtagumpay), isang sensor ang nakakabit at nakakakonekta sa base ng robot upang kung ikaw, bilang mga manlalaro, ay lumampas isang naibigay na oras (sa aming kaso 30 minuto), binabalik ng robot ang kontrol at tinatapos ang mga parcour nang mag-isa, upang magkaroon ka ng pagkakataon na makuha ang susi ng silid bago mapatay ang timer ng laro (sa aming kaso 1 oras)

Gayundin, dahil ang kotse ay nasa isang ganap na madilim na silid, ang mga LED ay naayos na hindi kalayuan sa sensor upang matulungan itong basahin ang signal mula sa lupa.

Ang pagnanasa sa likod ng proyekto ng pangkat na ito ay ibabase ang aming sarili sa kung ano ang mayroon sa merkado, baguhin ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang personal na halaga, at magamit ito sa ilang kasiyahan at interactive na patlang. Bilang isang bagay na katotohanan, matapos na makipag-ugnay sa isang matagumpay na Escape Room sa Brussels, Belgium, natuklasan namin na ang mga laro sa pagtakas ay hindi lamang mas at mas tanyag, ngunit madalas na nagkulang sila ng kakayahang makipag-ugnay at ang mga customer ay nagreklamo na hindi sapat na "bahagi ng " ang laro.

Samakatuwid sinubukan naming magkaroon ng isang ideya ng isang robot na makakatugon sa mga ibinigay na kinakailangan habang inaanyayahan ang mga manlalaro na maging bahagi talaga ng laro.

Narito ang isang buod ng kung ano ang nangyayari sa robot:

- Ang bahagi na hindi nagsasarili: ang isang remote controller ay naka-link sa Arduino sa pamamagitan ng isang tatanggap. Kinokontrol ng mga manlalaro ang remote at samakatuwid ay kinokontrol ang Arduino na kumokontrol sa mga motor. Ang Arduino ay nakabukas bago magsimula ang laro, ngunit pumapasok ito sa pangunahing pag-andar kapag nalutas ng mga manlalaro ang isang bugtong sa remote control. Naka-on na ang isang IR wireless camera (nakabukas nang sabay sa "buong" (kinokontrol ng Arduino) kapag naka-on / naka-on ang switch). Gabay ng mga manlalaro ang kotse gamit ang remote control: kinokontrol nila ang bilis at ang direksyon (cfr. Hakbang 5: flowchart). Kapag ang timer na nagsisimula kapag ang pangunahing pagpapaandar ay ipinasok ay katumbas ng 30 minuto, ang kontrol mula sa controller ay hindi pinagana.

- Ang autonomous na bahagi: ang kontrol ay pinamamahalaan ng Arduino. Pagkatapos ng 30 minuto, ang IR line tracker sensor ay nagsisimulang sundin ang isang linya sa lupa upang matapos ang mga parcour.

Hakbang 2: Materyal at Mga Tool

MATERIAL

Mga elektronikong bahagi

• Microcontroller:

  • Arduino UNO
  • Arduino motor Shield - Reichelt - 22.52 €

• Mga Sensor:

  IR line tracker - Mc Hobby - 16.54 €

• Baterya:

  6x 1.5V na baterya

• Iba pa:

  • Protoboard
  • Wireless camera (receiver) - Banggood - 21.63 €
  • Remote controller (transmitter + receiver) - Amazon - 36.99 €
  • Charging dock (Qi receiver) - Reichelt - 22.33 € (hindi nagamit - cfr. Hakbang 7: Konklusyon)
  • LED - Amazon - 23.60 €

Mekanikal na bahagi

• DIY car chassis kit - Amazon - 14.99 €

  • Ginamit:

    • 1x switch
    • 1x castor wheel
    • 2x gulong
    • 2x DC motor
    • 1x may hawak ng baterya

  • Hindi ginagamit:

    • 1x chassis ng kotse
    • 4x M3 * 30 na tornilyo
    • 4x L12 spacer
    • 4x fastener
    • 8x M3 * 6 na tornilyo
    • M3 nut
• Magnet - Amazon - 9.99 €

• Mga bolt, nut, turnilyo

  • M2 * 20
  • M3 * 12
  • M4 * 40
  • M12 * 30
  • lahat ng kani-kanilang mga mani

• Mga naka-print na piraso ng 3D:

  • 5x bukal
  • 2x pag-aayos ng motor
  • 1x pag-aayos ng linya ng tracker ng L-hugis

• Mga piraso ng hiwa ng laser:

  • 2x bilog na patag na plato
  • 5x parihaba maliit na patag na plato

TOOL

• Mga Makina:

  • 3d printer
  • Laser pamutol
• Screwdrivers
• Kamay driller
• Kalamansi
• Solder ng electronics

Hakbang 3: (Laser) Pagputol at (3D) Pag-print

Gumamit kami ng kapwa laser cutting at 3D na mga diskarte sa pag-print upang makakuha ng ilan sa aming mga bahagi. Maaari mong makita ang lahat ng mga file ng CAD sa file.lakang sa ibaba

Laser pamutol

Ang dalawang pangunahing mga piraso ng pag-aayos ng robot ay pinutol ng laser: (Materyal = MDF karton ng 4mm)

- 2 bilog na flat disk upang gawing batayan (o tsasis) ng robot

- Maraming mga butas sa dalawang mga disk upang mapaunlakan ang mga sangkap na mekanikal at elektroniko

- 5 parihaba maliit na plato upang ayusin ang mga bukal sa pagitan ng dalawang plate ng chassis

3D printer (Ultimakers & Prusa)

Ang iba't ibang mga elemento ng robot ay naka-print sa 3D, upang mabigyan sila ng paglaban at kakayahang umangkop nang sabay-sabay: (Materyal = PLA) - 5 bukal: tandaan na ang mga bukal ay naka-print bilang mga bloke, kaya kinakailangan na i-file ang mga ito upang ibigay sa kanila ang kanilang mga 'spring' na hugis!

- 2 mga parihabang guwang na bahagi upang ayusin ang mga motor

- piraso ng L-hugis upang mapaunlakan ang tracker ng Line

Hakbang 4: Pag-iipon ng Elektronika

Tulad ng nakikita mo sa mga elektronikong sketch, ang Arduino ay inaasahan ang gitnang piraso ng elektronikong bahagi.

Connexion Arduino - Line tracker: (cfr. Kaukulang tagasunod na sketch)

Connexion Arduino - Motors: (cfr. Kaukulang pangkalahatang sketch - kaliwa)

Connexion Arduino - Remote Control Receiver: (cfr. Kaukulang pangkalahatang sketch - pataas)

Connexion Arduino - LEDs: (cfr. Kaukulang pangkalahatang sketch - kaliwa)

Ginagamit ang isang protoboard upang madagdagan ang bilang ng 5V at GND port at mapadali ang lahat ng mga koneksyon.

Ang hakbang na ito ay hindi ang pinakamadali, dahil kinakailangan nitong matupad ang mga kinakailangang naka-highlight sa itaas (awtonomiya, madaling gamitin ng tao, katatagan, kaligtasan), at dahil ang electric circuit ay nangangailangan ng partikular na pansin at pag-iingat.

Hakbang 5: Pag-coding

Ang bahagi ng pag-coding ay patungkol sa Arduino, mga motor, remote control, line tracker, at LEDs.

Maaari mong makita sa code:

1. Pagdeklara ng mga variable:

• Pagdeklara ng Pin na ginamit ng RC Receiver
• Ang deklarasyon ng Pin na ginamit ng DC Motors
• Ang deklarasyon ng Pin na ginamit ng mga LED
• Pagdeklara ng mga variable na ginamit ng function na 'Bugtong'
• Ang deklarasyon ng Pin na ginamit ng IR Sensors
• Pagdeklara ng mga variable na ginamit ng IR Deck

2. Pag-andar ng pagsisimula: simulan ang iba't ibang mga pin at LED

Pag-andar 'setup ()'

3. Pag-andar para sa mga motor:

• Function 'turn_left ()'
• Function 'turn_ Right ()'
• Pag-andar ng 'CaliRobot ()'

4. Function line tracker: gumagamit ng nakaraang function na 'CaliRobot ()' sa panahon ng semi-autonomous na pag-uugali ng robot

Pag-andar ng 'Sumusunod ()'

5. Pag-andar para sa remote control (bugtong): naglalaman ng tamang solusyon sa bugtong na ipinakita sa mga manlalaro

Pag-andar 'Bugtong ()'

6. Pangunahing pagpapaandar ng loop: nagbibigay-daan sa mga manlalaro na makontrol ang kotse sa sandaling natagpuan nila ang solusyon sa bugtong, nagsisimula sa isang timer, at inililipat ang input mula sa digital (remote control) hanggang sa digital (autonomous) sa sandaling ang timer ay lumampas sa 30 minuto

Pag-andar ng 'loop ()'

Ang pangunahing proseso ng code ay ipinaliwanag sa flowchart dito sa itaas, na naka-highlight ang pangunahing mga pagpapaandar.

Maaari mo ring makita ang buong code para sa proyektong ito sa file na.ino kalakip, na nakasulat gamit ang interface ng pag-unlad na Arduino IDE.

Hakbang 6: Pagtitipon

Kapag natapos na natin ang lahat ng mga bahagi ng laser cut, naka-print na 3D, at handa na: maaari nating tipunin ang buong bagay!

Una, inaayos namin ang 3D na naka-print na bukal sa kanilang mga laser cut na rektanggulo na plato na may bolts ng diameter na katumbas ng diameter ng mga butas sa loob ng mga bukal.

Kapag ang 5 spring ay naayos sa kanilang maliit na plate, maaari nating ayusin ang huli sa ibabang plate ng chassis na may mas maliit na bolts.

Pangalawa, maaari nating ayusin ang mga motor sa 3D na naka-print na pag-aayos ng motor, sa ilalim ng mas mababang plate ng chassis na may maliit na bolts.

Kapag naayos na ang mga iyon, maaari nating maiayos ang 2 gulong sa mga motor sa loob ng mga butas ng mas mababang plate ng chassis.

Pangatlo, maaari naming ayusin ang castor wheel, din sa ilalim ng mas mababang plate ng chassis, na may maliliit na bolts tulad na ang mas mababang plate ng chassis ay pahalang

Maaari na nating ayusin ang lahat ng iba pang mga sangkap

• Mas mababang plate ng chassis:

  • Sa ibaba:

    • Tracker ng linya
    • LED

  • Higit sa:

    • Remote na tagatanggap ng controller
    • Arduino at Motor na kalasag
    • LED

• Itaas na plate ng chassis:

  • Sa ibaba:

    Kamera

  • Higit sa:

    • Baterya
    • On / off switch

Sa wakas, maaari nating tipunin ang dalawang plate ng chassis.

Tandaan: Mag-ingat sa pag-iipon ng lahat ng mga bahagi! Sa aming kaso, ang isa sa mga maliliit na plato para sa mga bukal ay nasira habang pinagsama ang dalawang plate ng chassis, sapagkat ito ay masyadong manipis. Nagsimula kaming muli sa isang mas malaking lapad. Tiyaking gumamit ng matitibay na materyales kapag ginagamit ang laser cut (pati na rin ang 3D printer), at i-verify ang mga sukat upang ang iyong mga piraso ay hindi masyadong manipis o masyadong marupok.

Hakbang 7: Konklusyon

Kapag ang lahat ng mga bahagi ay tipunin (siguraduhin na ang lahat ng mga bahagi ay maayos na naayos at huwag ipagsapalaran na mahulog), ang tatanggap ng camera na konektado sa isang screen (ie screen ng tv), at ang mga baterya (6x 1.5V) ay inilagay sa may hawak ng baterya, handa ka nang subukan ang buong bagay!

Sinubukan naming gawin ang proyekto nang isang hakbang pa sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga baterya (6x 1.5V) ng isang portable na baterya, sa pamamagitan ng:

• pagbuo ng isang dock ng pagsingil (naka-wireless na charger na naayos sa isang istasyon ng pagsingil ng laser cut (tingnan ang mga larawan));
• pagdaragdag ng isang tatanggap (Qi receiver) sa portable baterya (tingnan ang mga larawan);
• pagsulat ng isang pag-andar sa Arduino na humihiling sa robot na sundin ang linya sa lupa sa kabaligtaran na direksyon upang maabot ang singilin na dock at muling magkarga ng baterya upang ang buong robot ay handa nang autonomiya para sa susunod na sesyon ng laro.

Habang nakatagpo kami ng mga problema sa pagpapalit ng mga baterya ng isang portable baterya bago pa man ang deadline ng proyekto (paalala: ang proyektong ito ay pinangasiwaan ng aming mga propesor ng ULB / VUB, samakatuwid mayroon kaming isang deadline upang igalang), hindi namin masubukan ang natapos na robot Gayunpaman maaari mong hanapin dito ang isang video ng robot na pinalakas mula sa computer (USB connexion) at kinokontrol ng remote control.

Gayunpaman, naabot namin ang lahat ng mga idinagdag na halaga na tina-target namin: - Katibayan- Paikot na hugis- Turn-on na bugtong- Paglipat ng kontrol (remote -> autonomous) Kung ang proyektong ito ay nanatili ang iyong pansin at ang iyong pag-usisa, samakatuwid kami ay napaka nag-usisa makita kung ano ang iyong ginawa, nakikita kung nagawa mo ang ilan sa mga hakbang na naiiba kaysa sa ginawa namin, at nakikita kung nagtagumpay ka sa proseso ng pagsingil na autonomous!

Huwag mag-atubiling sabihin sa amin kung ano ang iniisip mo tungkol sa proyektong ito!