RADbot: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

مشروع لجاكسون بريكيل وتايلر ماكوبينز وجاكوب ثالر لمعيار EF 230

على المريخ ، سيتعرض رواد الفضاء لمجموعة متنوعة من المخاطر ، تتراوح من درجات الحرارة القصوى إلى العواصف الترابية. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم التغاضي عن أحد العوامل ، وهو الخطر الذي تشكله النظائر المشعة القوية الموجودة على سطح الكوكب. يوفر RADbot المساعدة في استكشاف رواد الفضاء على سطح المريخ من خلال تحديد عينات الصخور ذات الأنشطة العالية أثناء سفره ، كما يحتوي أيضًا على ميزات أمان مبرمجة تستخدم مستشعرات المنحدرات وأجهزة استشعار الضوء وأجهزة استشعار المصد والكاميرا ، مما يمنع الروبوت من التلف. على أرض المريخ التي لا ترحم. إلى جانب تحذير رواد الفضاء من الأخطار الإشعاعية المحتملة على السطح ، يمكن تنفيذ ميزة موقع العينة المشعة للروبوت كأداة لتحديد المناطق التي يمكن أن تحتوي على رواسب كبيرة من اليورانيوم والأكتينيدات الأخرى. يمكن لرواد الفضاء استخراج هذه العناصر وإثرائها بشكل كافٍ واستخدامها في المفاعلات النووية والمولدات الكهروحرارية ، والتي يمكن أن تساعد في تشغيل مستعمرة دائمة ومستدامة ذاتيًا على هذا الكوكب.

على عكس عربة المريخ النموذجية ، يتميز تصميمنا بمكونات جاهزة وبسعر معقول. شريطة أن يكون لديك الأموال والرغبة ، يمكنك حتى بناء واحدة بنفسك باتباع هذا الدليل. يرجى القراءة لمعرفة كيفية صنع RADbot الخاص بك.

الخطوة الأولى: الحصول على الأجزاء والمواد الضرورية

ما ستحتاج إليه للبدء (الصور مرتبة بالترتيب مدرجة)

1. جهاز Roomba واحد (أي طراز أحدث)

2. عداد جيجر مولر

3. واحد Raspberry Pi

4. كاميرا لوحة واحدة مع منفذ USB

5. واحد صغير USB لكابل USB

6. واحد USB لكابل USB

7. عينة مشعة واحدة ذات نشاط كافٍ (~ 5μSv أو أعلى)

8. جهاز كمبيوتر مثبت عليه برنامج Matlab

9. لاصق (يفضل الشريط اللاصق لسهولة الإزالة)

الخطوة 2: تكوين الكاميرا وعداد جيجر مولر

الآن بعد أن أصبح لديك كل المواد المطلوبة لإنشاء RADbot ، سنبدأ ببساطة بوضع الكاميرا بحيث يمكنها قراءة النشاط على العداد. ضع عداد جيجر مولر بالقرب من نهاية جهاز Roomba قدر الإمكان ، وتأكد من عدم انسداد المستشعر الخاص به. ثبت العداد في مكانه بإحكام باستخدام المادة اللاصقة التي اخترتها ، وتابع لتركيب الكاميرا على مواجهتها. ضع الكاميرا في أقرب مكان ممكن من شاشة العداد لمنع المدخلات الخارجية من التأثير على البرنامج ، وقم بتثبيتها في مكانها بمجرد أن تشعر بالراحة. نوصيك بحفظ تأمين الكاميرا أخيرًا ، على الرغم من ذلك ، لأنه عند انتهاء الرمز الخاص بك ، يمكنك عرض صورة من الكاميرا على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، مما يتيح لك وضع الكاميرا بناءً على مجال رؤيتها. بمجرد تثبيت كل من الكاميرا والعداد بإحكام في مكانهما ، قم بتوصيل الكاميرا بأحد مداخل USB الخاصة بـ Raspberry Pi باستخدام كابل USB إلى USB ، وقم بتوصيل Raspberry Pi في Roomba باستخدام كابل micro USB إلى USB.

الخطوة 3: الاتصال بـ Roomba الخاص بك وإنشاء كود مستشعر الضوء

أولاً ، قم بتنزيل مربع أدوات Roomba الخاص بموقع EF 230 ، وتأكد من وضعه في المجلدات المحددة. للاتصال بـ Roomba الخاص بك ، قم ببساطة بالرجوع إلى الملصق المرفق بـ Raspberry Pi وأدخل "r = roomba (x)" في نافذة الأوامر ، بدون علامات الاقتباس ، وحيث تشير x إلى رقم Roomba. يجب أن يقوم جهاز Roomba بتشغيل نغمة ، ويجب أن يعرض الزر النظيف حلقة خضراء حوله. ابدأ الكود بعبارة "while" ، وارجع إلى مستشعرات الضوء كما تظهر في قائمة المستشعرات. افتح قائمة أجهزة الاستشعار عن طريق كتابة "r.testSensors" في نافذة الأوامر.

استنادًا إلى لون كائننا ، الذي يحدد مقدار الضوء الذي ينعكس ، قم بتعيين متطلبات العبارة while ليتم تنفيذها كوظيفة>. في حالتنا ، قمنا بتعيين مستشعر الضوء الأمامي لتشغيل الكود في العبارة while إذا كانت القراءة على مستشعرات الضوء اليسرى أو اليمنى أكبر من 25. بالنسبة للبيان القابل للتنفيذ ، اضبط سرعة Roomba على الإبطاء بكتابة "r.setDriveVelocity (x، y)" حيث x و y هما سرعتا العجلتين اليمنى واليسرى على التوالي. أدخل عبارة "else" ، بحيث لا يتباطأ جهاز Roomba للقيم غير المحددة ، وأدخل الأمر set drive speed مرة أخرى ، إلا بسرعة مختلفة. قم بإنهاء بيان while بـ "end". سيجعل مقطع الكود هذا جهاز Roomba يقترب من الكائن ، ويتباطأ بمجرد وصوله إلى نطاق معين لتقليل التأثير.

مرفق لقطة شاشة من التعليمات البرمجية الخاصة بنا ، ولكن لا تتردد في تعديلها لتناسب معلمات مهمتك على أفضل وجه.

الخطوة 4: إنشاء كود الوفير

نظرًا لأن جهاز Roomba يتباطأ ، فإنه سيقلل من تأثيره على الكائن ، على الرغم من أنه ليس كثيرًا بحيث لا يؤدي إلى تشغيل المصد المادي. بالنسبة لهذا المقطع من الكود ، ابدأ بحلقة "while" مرة أخرى ، واضبط تعبيرها ليكون صحيحًا. بالنسبة للبيان ، قم بتعيين المتغير T مساويًا لإخراج الوفير ، إما 0 أو 1 ، للخطأ والصحيح. يمكنك استخدام "T = r.getBumpers" لهذا الغرض. سيخرج T كهيكل. أدخل عبارة "if" ، واضبط تعبيرها للبنية الفرعية T.front على يساوي 1 ، وقم بتعيين العبارة إما لتعيين سرعة محرك الأقراص عند 0 ، باستخدام "r.setDriveVelocity (x ، y)" أو "r.stop ". أدخل "فاصل" حتى يتمكن جهاز Roomba من التحرك بعد تلبية الشرط في الكود التالي. أضف "else" ، واضبط بيانه لضبط سرعة القيادة على سرعة الانطلاق العادية في Roomba.

مرفق لقطة شاشة من الكود الخاص بنا ، ولكن لا تتردد في تعديله ليناسب معايير مهمتك على أفضل وجه.

الخطوة 5: إنشاء رمز لقراءة شاشة العداد ، وتفسيره والتراجع عن المصدر

في قلب مشروعنا يوجد عداد Geiger-Muller ويتم استخدام مقطع الكود التالي لتحديد ما تعنيه البيانات الموجودة على الشاشة باستخدام الكاميرا. نظرًا لتغيير لون شاشة العداد بناءً على نشاط المصدر ، فسنضبط الكاميرا لتفسير لون الشاشة. ابدأ التعليمات البرمجية الخاصة بك عن طريق تعيين متغير يساوي الأمر "r.getImage". سيحتوي المتغير على مصفوفة ثلاثية الأبعاد لقيم ألوان الصورة التي التقطتها باللون الأحمر والأخضر والأزرق. قم بتعيين متغيرات مساوية لمعدلات مصفوفات الألوان هذه باستخدام الأمر "يعني (يعني (img1 (: ،: ، x)))" حيث يمثل x عددًا صحيحًا من 1 إلى 3. يمثل 1 و 2 و 3 الأحمر والأخضر و الأزرق على التوالي. كما هو الحال مع جميع الأوامر المشار إليها ، لا تقم بتضمين علامات الاقتباس.

اجعل البرنامج يتوقف مؤقتًا لمدة 20 ثانية باستخدام "pause (20)" حتى يتمكن العداد من الحصول على قراءة دقيقة للعينة ، ثم يبدأ عبارة "if". لقد تلقينا نغمة Roomba الخاصة بنا عدة مرات باستخدام "r.beep" قبل عرض قائمة بها النص ، "تم العثور على النظائر المشعة! تحذير!" يمكن تحقيق ذلك باستخدام الأمر "waitfor (helpdlg ({'texthere'})". بعد النقر فوق "موافق" ، سيستمر جهاز Roomba في اتباع بقية التعليمات البرمجية في عبارة "if". اجعل جهاز Roomba يتجول في العينة باستخدام مزيج من الأمرين "r.moveDistance" و "r.turnAngle". تأكد من إنهاء عبارة if الخاصة بك بـ "end".

مرفق لقطة شاشة من التعليمات البرمجية الخاصة بنا ، ولكن لا تتردد في تعديلها لتناسب معلمات مهمتك على أفضل وجه.

الخطوة 6: إنشاء كود مستشعر كليف

لإنشاء رمز للاستفادة من مستشعرات الجرف المدمجة في Roomba ، ابدأ بحلقة "while" ، واضبط تعبيرها على أن يكون صحيحًا. قم بتعيين متغير ليكون مساويًا لـ "r.getCliffSensors" ، وهذا سينتج عنه بنية. ابدأ عبارة "if" ، واضبط المتغيرين "X.leftFront" و "X.rightFront" من الهيكل ليكونا أكبر من بعض القيم المحددة مسبقًا ، حيث يكون "X" هو المتغير الذي اخترته للأمر "r.getCliffSensors" يكون مساويا ل. في حالتنا ، استخدمنا 1000 ، حيث تم استخدام قطعة من الورق الأبيض لتمثيل منحدر ، ومع اقتراب المستشعرات ، نمت الورقة إلى أكثر من 1000 ، مما يضمن تنفيذ الكود فقط عند اكتشاف منحدر. أضف الأمر "break" بعد ذلك ، ثم أدخل عبارة "else". بالنسبة لعبارة "else" ، التي سيتم تنفيذها إذا لم يتم اكتشاف منحدر ، اضبط سرعة القيادة على سرعة الانطلاق العادية لكل عجلة. إذا اكتشف جهاز Roomba منحدرًا ، فسيتم تنفيذ "الفاصل" ، ثم يتم تنفيذ الكود خارج حلقة while. بعد وضع "النهاية" لحلقة "if" و "while" ، اضبط جهاز Roomba على التحرك للخلف باستخدام أمر نقل المسافة. لتحذير رواد الفضاء من وجود جرف قريب ، اضبط سرعات القيادة لكل عجلة ، x و y في أمر سرعة القيادة ، لتكون a و -a ، حيث a هو رقم حقيقي. سيؤدي ذلك إلى دوران جهاز Roomba ، لتنبيه رائد الفضاء إلى الجرف.

مرفق لقطة شاشة من التعليمات البرمجية الخاصة بنا ، ولكن لا تتردد في تعديلها لتناسب معلمات مهمتك على أفضل وجه.

الخطوة 7: الخاتمة

الهدف النهائي لـ RADbot على المريخ هو مساعدة رواد الفضاء في استكشاف واستعمار الكوكب الأحمر. من خلال تحديد العينات المشعة على السطح ، نأمل أن يتمكن الروبوت ، أو المركبة الجوالة ، في هذه الحالة ، حقًا من الحفاظ على سلامة رواد الفضاء والمساعدة في تحديد مصادر الطاقة لقاعدتهم (قواعدهم). بعد اتباع كل هذه الخطوات ، وربما مع بعض التجارب والخطأ ، يجب أن يكون RADbot قيد التشغيل. ضع العينة المشعة في مكان ما داخل منطقة الاختبار الخاصة بك ، وقم بتنفيذ التعليمات البرمجية الخاصة بك ، وراقب العربة الجوالة تفعل ما صُممت من أجله. استمتع بـ RADbot!

-فريق EF230 RADbot