Gumawa ng isang Maze Runner Robot: 3 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Ang mga robot sa paglutas ng maze ay nagmula noong 1970s. Mula noon, ang IEEE ay nagtataglay ng mga kumpetisyon sa paglutas ng maze na tinatawag na Micro Mouse Contest. Ang layunin ng paligsahan ay upang magdisenyo ng isang robot na makakahanap ng midpoint ng isang maze sa lalong madaling panahon. Ang mga algorithm na ginamit upang mabilis na malutas ang maze ay karaniwang nahuhulog sa tatlong kategorya; random na paghahanap, maze mapping, at kanan o kaliwang pader na sumusunod sa mga pamamaraan.

Ang pinaka-gumana ng mga pamamaraang ito ay ang sumusunod na pamamaraan sa dingding. Sa pamamaraang ito, sumusunod ang robot sa kanan o kaliwang dingding sa maze. Kung ang exit point ay konektado sa mga panlabas na pader ng maze, mahahanap ng robot ang exit. Gumagamit ang tala ng app na ito ng tamang pamamaraan sa pagsunod sa pader.

Hardware

Gumagamit ang application na ito:

• 2 Matalas na analog distansya sensor
• Tracker sensor
• Encoder
• Mga motor at driver ng motor
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Voltage regulator, mga chassis ng robot.

Gagamitin namin ang analog distansya sensor upang matukoy ang mga distansya sa kanan at harap na mga dingding. Ang mga Sharp distansya sensor ay isang tanyag na pagpipilian para sa maraming mga proyekto na nangangailangan ng tumpak na mga sukat ng distansya. Ang IR sensor na ito ay mas matipid kaysa sa mga sonar rangefinders, ngunit nagbibigay ito ng mas mahusay na pagganap kaysa sa iba pang mga alternatibong IR. Mayroong isang hindi linya, kabaligtaran na ugnayan sa pagitan ng output boltahe ng sensor at ng sinusukat na distansya. Ang balangkas na nagpapakita ng ugnayan sa pagitan ng output ng sensor at ang sinusukat na distansya ay ipinapakita sa pigura 1.

Ang isang puting linya laban sa isang itim na kulay ng lupa ay itinakda bilang target. Gagamitin namin ang sensor ng tracker upang makita ang puting linya. Ang sensor ng tracker ay may limang mga output na analog, at ang na-output na data ay naiimpluwensyahan ng distansya at ng kulay ng napansin na bagay. Ang mga natukoy na puntos na may mas mataas na pagsasalamin ng infrared (puti) ay magdudulot ng mas mataas na halaga ng output, at ang mas mababang infrared na pagsasalamin (itim) ay magdudulot ng isang mas mababang halaga ng output.

Gagamitin namin ang encoder ng pololu wheel upang makalkula ang distansya ng paglalakbay ng robot. Ang quadrature encoder board na ito ay dinisenyo upang gumana sa pololu micro metal gearmotors. Gumagana ito sa pamamagitan ng paghawak ng dalawang infrared mirror ng mga sensor sa loob ng hub ng isang Pololu 42 × 19mm na gulong at sinusukat ang paggalaw ng labindalawang ngipin sa gilid ng gulong.

Ang isang motor driver circuit board (L298N) ay ginagamit upang makontrol ang mga motor. Ang mga INx pin ay ginagamit upang idirekta ang mga motor, at ang mga ENx pin ay ginagamit upang maitakda ang bilis ng mga motor.

Gayundin, ginagamit ang isang regulator ng boltahe upang mabawasan ang boltahe mula sa baterya pababa sa 5V.

Hakbang 1: Paglalarawan ng Algorithm

Ang Instructable na ito ay nagsasama ng tamang pamamaraan ng pagsunod sa pader. Ito ay batay sa pag-aayos ng priyoridad ng direksyon sa pamamagitan ng kagustuhan ang pinakadulong posibleng direksyon. Kung hindi matukoy ng robot ang pader sa kanan, lumiliko ito sa kanan. Kung ang robot ay nakakita ng tamang pader at walang pader sa harap, ito ay pasulong. Kung mayroong isang pader sa kanan ng robot at sa harap, lumiliko ito sa kaliwa.

Ang isang mahalagang tala ay walang pader para sa sanggunian pagkatapos na ang robot ay lumiko sa kanan. Samakatuwid ang "pagliko sa kanan" ay nagagawa sa tatlong mga hakbang. Sumulong, lumiko sa kanan, sumulong.

Bilang karagdagan, dapat panatilihin ng robot ang distansya nito mula sa dingding kapag sumulong. Maaari itong magawa sa pamamagitan ng pag-aayos ng isang motor na mas mabilis o mabagal kaysa sa isa pa. Ang pangwakas na estado ng tsart ng daloy ay ipinapakita sa pigura 10.

Ang isang Maze Runner Robot ay maaaring napakadaling ipatupad sa isang solong GreenPAK na mai-configure na halo-hudyat na IC (CMIC). Maaari kang dumaan sa lahat ng mga hakbang upang maunawaan kung paano naka-program ang chip ng GreenPAK upang makontrol ang Maze Runner Robot. Gayunpaman, kung nais mo lamang madaling lumikha ng Maze Runner Robot nang hindi nauunawaan ang lahat ng panloob na circuitry, i-download ang GreenPAK software upang matingnan ang natapos na Maze Runner Robot GreenPAK Design File. I-plug ang iyong computer sa GreenPAK Development Kit at pindutin ang programa upang lumikha ng pasadyang IC upang makontrol ang iyong Maze Runner Robot. Tatalakayin sa susunod na hakbang ang lohika na nasa loob ng file ng disenyo ng Maze Runner Robot GreenPAK para sa mga interesadong maunawaan kung paano gumagana ang circuit.

Hakbang 2: Disenyo ng GreenPAK

Ang disenyo ng GreenPAK ay binubuo ng dalawang bahagi. Ito ang:

• Pagbibigay kahulugan / pagproseso ng data mula sa mga distansya na sensor
• Mga estado ng ASM at output ng motor

Pagbibigay kahulugan / pagproseso ng data mula sa mga distansya na sensor

Mahalagang bigyang-kahulugan ang data mula sa mga distansya na sensor. Ang mga paggalaw ng robot ay sinadya ayon sa mga output ng distansya ng mga sensor. Dahil ang distansya ng mga sensor ay analog, gagamitin namin ang mga ACMP. Ang posisyon ng robot na may kaugnayan sa dingding ay natutukoy sa pamamagitan ng paghahambing ng mga voltages ng mga sensor sa paunang natukoy na mga voltages ng threshold.

Gumagamit kami ng 3 ACMPs;

• Upang makita ang front wall (ACMP2)
• Upang makita ang tamang pader (ACMP0)
• Upang maprotektahan ang distansya ng kanang pader (ACMP1)

Dahil ang ACMP0 at ACMP1 ay nakasalalay sa parehong distansya sensor, ginamit namin ang parehong IN + mapagkukunan para sa parehong mga kumpare. Maiiwasan ang patuloy na pagbabago ng signal sa pamamagitan ng pagbibigay sa ACMP1 25mv ng hysteresis.

Maaari naming matukoy ang mga signal ng direksyon batay sa mga output ng ACMPs. Ang circuit na ipinakita sa figure 12 ay naglalarawan ng flow diagram na nakabalangkas sa figure 7.

Sa parehong paraan, ang circuit na nagsasaad ng posisyon ng robot na may kaugnayan sa kanang pader ay ipinapakita sa pigura 13.

Mga estado ng ASM at output ng motor

Ang application na ito ay gumagamit ng Asynchronous State Machine, o ASM, upang makontrol ang robot. Mayroong 8 estado sa ASM, at 8 output sa bawat estado. Maaaring magamit ang Output RAM upang ayusin ang mga output na ito. Ang mga estado ay nakalista sa ibaba:

• Magsimula
• Kontrolin
• Lumayo mula sa kanang pader
• Malapit sa kanang pader
• Lumiko pakaliwa
• Isulong ang-1
• Lumiko pakanan
• Isulong ang-2

Tinutukoy ng mga estado na ito ang output sa driver ng motor at idirekta ang robot. Mayroong 3 output mula sa GreenPAK para sa bawat motor. Natutukoy ng dalawa ang direksyon ng motor, at ang iba pang output ay tumutukoy sa bilis ng motor. Ang paggalaw ng motor alinsunod sa mga output na ito ay ipinapakita sa mga sumusunod na talahanayan:

Ang ASM Output RAM ay nagmula sa mga talahanayang ito. Ipinapakita ito sa pigura 14. Bilang karagdagan sa mga driver ng motor ay may dalawa pang output. Ang mga output na ito ay pupunta sa kaukulang mga block ng pagkaantala upang payagan ang robot na maglakbay sa isang tiyak na distansya. Ang mga output ng mga pagkaantala na bloke na ito ay konektado din sa mga input ng ASM.

Ginamit ang mga PWM upang ayusin ang bilis ng mga motor. Ginamit ang ASM upang matukoy kung anong PWM ang motor na tatakbo. Ang mga signal ng PWMA-S at PWMB-S ay naka-set sa mux select bits.

Hakbang 3:

Sa proyektong ito, gumawa kami ng isang robot na lumulutas ng maze. Nabigyang-kahulugan namin ang data mula sa maraming mga sensor, kinontrol ang estado ng robot sa ASP ng GreenPAK, at hinatid ang mga motor sa isang driver ng motor. Pangkalahatan, ang mga microprocessor ay ginagamit sa mga nasabing proyekto, ngunit ang isang GreenPAK ay may ilang mga pakinabang sa isang MCU: mas maliit ito, mas abot-kayang, at maaaring maproseso ang output ng sensor nang mas mabilis kaysa sa isang MCU.