Escape Robot: RC Car for a Escape Game: 7 Steps (with Pictures) (بالصور)

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

كان الغرض الرئيسي من هذا المشروع هو بناء روبوت يميز نفسه عن الروبوتات الموجودة بالفعل ، ويمكن استخدامه في منطقة حقيقية ومبتكرة.

بناءً على التجربة الشخصية ، تقرر بناء روبوت على شكل سيارة يتم تنفيذه في لعبة Escape. بفضل المكونات المختلفة ، يمكن للاعبين تشغيل السيارة عن طريق حل لغز على وحدة التحكم ، والتحكم في مسار السيارة ، والحصول على مفتاح في الطريق من أجل الهروب من الغرفة.

نظرًا لأن هذا المشروع كان جزءًا من دورة Mechatronics المقدمة في Université Libre de Bruxelles (ULB) و Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.) ، بلجيكا ، تم تقديم بعض المتطلبات في البداية ، مثل:

• استخدام مجالات الميكانيكا والالكترونيات والبرمجة والجمع بينها
• ميزانية 200 يورو
• امتلاك روبوت مكتمل وعامِل يجلب شيئًا جديدًا

وبما أنه كان سيتم استخدامه في جلسات لعبة الهروب الواقعية ، وأحيانًا جلسات متعددة متتالية ، فقد كانت هناك حاجة إلى عدد قليل من المتطلبات الأخرى ليتم الوفاء بها:

• الاستقلالية: إيجاد طريقة لجعل الروبوت شبه مستقلاً لاحترام قيود اللعبة
• سهل الاستخدام: سهل الاستخدام ، وجود شاشة مع ملاحظات الكاميرا
• المتانة: خامات قوية قادرة على امتصاص الصدمات
• السلامة: اللاعبون ليسوا على اتصال مباشر بالروبوت

الخطوة 1: المفهوم الرئيسي والدافع

كما هو موضح في المقدمة ، فإن المفهوم الرئيسي لهذا المشروع هو إنشاء وبناء روبوت شبه مستقل ، يتحكم فيه لاعبو لعبة الهروب أولاً ، ثم يكون قادرًا على استعادة السيطرة من اللاعبين.

المبدأ هو ما يلي: تخيل أنك محبوس في غرفة مع مجموعة من الأصدقاء. الاحتمال الوحيد للخروج من الغرفة هو العثور على مفتاح. المفتاح مخفي في متاهة تقع تحت قدميك ، في أرضية وسيطة مظلمة. للحصول على هذا المفتاح ، لديك ثلاثة أشياء في حوزتك: جهاز تحكم عن بعد وخريطة وشاشة. يمكّنك جهاز التحكم عن بُعد من التحكم في سيارة موجودة بالفعل في الطابق المتوسط ، عن طريق حل لغز تم تخيله على أزرار التحكم الموجودة بجهاز التحكم عن بُعد. بمجرد حل هذا اللغز ، يتم تشغيل السيارة (راجع. الخطوة 5: التشفير - الوظيفة الرئيسية المسماة "حلقة ()") ، ويمكنك البدء في توجيه السيارة عبر المتاهة بمساعدة الخريطة المحددة. الشاشة موجودة لعرض ما تراه السيارة مباشرة ، وذلك بفضل الكاميرا المثبتة أمام الروبوت ، وبالتالي تساعدك على رؤية المسارات والأهم من ذلك المفتاح. بمجرد حصولك على المفتاح بفضل المغناطيس الموجود في الجزء السفلي من الروبوت ، وبمجرد وصولك إلى نهاية المتاهة ، يمكنك أخذ المفتاح والهروب من الغرفة التي تم حبسها فيها.

لذلك فإن المكونات الرئيسية للروبوت هي:

1. يجب حل اللغز على جهاز التحكم عن بعد
2. السيطرة على الروبوت من قبل اللاعبين مع جهاز التحكم عن بعد
3. عرض التحكم على أساس الفيديو الذي تم تصويره مباشرة بواسطة الكاميرا

لأن القيد الرئيسي في مثل هذه الألعاب هو الوقت (في معظم ألعاب الهروب لديك ما بين 30 دقيقة وساعة واحدة للخروج لتحقيق النجاح) ، يتم توصيل جهاز استشعار وتوصيله في قاعدة الروبوت بحيث إذا تجاوزت ، كلاعبين ، في وقت معين (في حالتنا 30 دقيقة) ، يستعيد الروبوت التحكم وينهي الطرود من تلقاء نفسه ، بحيث يكون لديك فرصة للحصول على مفتاح الغرفة قبل إيقاف مؤقت اللعبة (في حالتنا 1 ساعة)

أيضًا ، نظرًا لوجود السيارة في غرفة مظلمة تمامًا ، يتم تثبيت مصابيح LED غير بعيدة عن المستشعر لمساعدتها على قراءة الإشارة من الأرض.

كانت الرغبة من وراء هذا المشروع الجماعي هي أن نؤسس أنفسنا على ما هو موجود بالفعل في السوق ، وتعديله بإضافة قيمة شخصية ، والقدرة على استخدامه في بعض المجالات الممتعة والتفاعلية. في واقع الأمر ، بعد الاتصال بغرفة Escape Room الناجحة في بروكسل ، بلجيكا ، اكتشفنا أن ألعاب الهروب ليست أكثر شهرة فحسب ، ولكنها غالبًا ما تفتقر إلى التفاعل وأن العملاء يشكون من عدم كفايتهم "جزءًا من " اللعبة.

لذلك حاولنا التوصل إلى فكرة عن روبوت يلبي المتطلبات المحددة مع دعوة اللاعبين ليكونوا جزءًا حقيقيًا من اللعبة.

فيما يلي ملخص لما يحدث في الروبوت:

- الجزء غير المستقل: وحدة تحكم عن بعد مرتبطة بـ Arduino من خلال جهاز استقبال. يتحكم اللاعبون في جهاز التحكم عن بُعد وبالتالي يتحكمون في Arduino الذي يتحكم في المحركات. يتم تشغيل Arduino قبل بدء اللعبة ، لكنه يدخل الوظيفة الرئيسية عندما يحل اللاعبون لغزًا على جهاز التحكم عن بُعد. تم بالفعل تشغيل كاميرا لاسلكية تعمل بالأشعة تحت الحمراء (يتم تشغيلها في نفس الوقت مع "الكل" (الذي يتحكم فيه Arduino) عند تشغيل / إيقاف التشغيل). يوجه اللاعبون السيارة بجهاز تحكم عن بعد: يتحكمون في السرعة والاتجاه (راجع. الخطوة 5: مخطط انسيابي). عندما يكون المؤقت الذي يبدأ عند إدخال الوظيفة الرئيسية يساوي 30 دقيقة ، يتم تعطيل التحكم من وحدة التحكم.

- الجزء المستقل: ثم تتم إدارة التحكم بواسطة Arduino. بعد 30 دقيقة ، يبدأ مستشعر تعقب خط الأشعة تحت الحمراء باتباع خط على الأرض لإنهاء الطرود.

الخطوة 2: المواد والأدوات

مواد

أجزاء إلكترونية

• متحكم:

  • اردوينو UNO
  • درع محرك اردوينو - Reichelt - 22.52 €

• المستشعرات:

  متعقب خط الأشعة تحت الحمراء - Mc Hobby - 16.54 يورو

• البطاريات:

  بطارية 6x 1.5 فولت

• آخر:

  • بروتوبورد
  • كاميرا لاسلكية (جهاز استقبال) - Banggood - 21.63 €
  • جهاز التحكم عن بعد (جهاز إرسال + مستقبل) - أمازون - 36.99 يورو
  • رصيف الشحن (مستقبل Qi) - Reichelt - 22.33 يورو (غير مستخدم - راجع الخطوة 7: الخاتمة)
  • LED - أمازون - 23.60 يورو

الجزء الميكانيكي

• طقم هيكل السيارة DIY - Amazon - 14.99 يورو

  • مستخدم:

    • 1x التبديل
    • عجلة عجلة 1x
    • عجلات 2x
    • 2x محرك DC
    • حامل بطارية 1x

  • غير مستعمل:

    • 1x هيكل السيارة
    • برغي 4x M3 * 30
    • 4x L12 فاصل
    • 4x مشابك
    • برغي 8x M3 * 6
    • الجوز M3
• المغناطيس - أمازون - 9.99 يورو

• البراغي والصواميل والبراغي

  • م 2 * 20
  • M3 * 12
  • M4 * 40
  • M12 * 30
  • كل الجوز منها

• قطع مطبوعة ثلاثية الأبعاد:

  • 5x الينابيع
  • 2x تثبيت المحرك
  • 1x L- شكل خط تعقب التثبيت

• قطع القطع بالليزر:

  • 2x لوحة مسطحة مستديرة
  • 5x مستطيل صغير لوحة مسطحة

أداة

• الآلات:

  • طابعة 3D
  • قاطع ليزري
• المفكات
• حفار يدوي
• جير
• جندى الإلكترونيات

الخطوة الثالثة: القطع (الليزر) والطباعة (ثلاثية الأبعاد)

استخدمنا تقنيات القطع بالليزر والطباعة ثلاثية الأبعاد للحصول على بعض مكوناتنا ، ويمكنك العثور على جميع ملفات CAD في الملف. الخطوة أدناه

قاطع ليزري

قطعتا التثبيت الرئيسيتان للروبوت تم قطعهما بالليزر: (المادة = كرتون MDF بحجم 4 مم)

- قرصان مستديران مستديران لعمل أساس (أو هيكل) الروبوت

- عدة فتحات على القرصين لاستيعاب المكونات الميكانيكية والإلكترونية

- 5 لوحات صغيرة مستطيلة لتثبيت النوابض بين لوحي الهيكل

طابعة ثلاثية الأبعاد (Ultimakers & Prusa)

تمت طباعة عناصر مختلفة من الروبوت ثلاثي الأبعاد ، من أجل منحها المقاومة والمرونة في نفس الوقت: (المادة = PLA) - 5 نوابض: لاحظ أن الزنبركات مطبوعة على شكل كتل ، لذا من الضروري حفظها في ملف لتقديمها لهم أشكال "الربيع"!

- عدد 2 مستطيل مجوف لتثبيت المحركات

- قطعة على شكل حرف L لتلائم متتبع الخط

الخطوة 4: تجميع الإلكترونيات

كما ترون في الرسومات الإلكترونية ، فإن Arduino هو كما هو متوقع القطعة المركزية للجزء الإلكتروني.

Connexion Arduino - Line Tracker: (راجع رسم المتابع المقابل)

Connexion Arduino - المحركات: (راجع الرسم التخطيطي العام المقابل - يسار)

Connexion Arduino - جهاز استقبال التحكم عن بعد: (راجع الرسم التخطيطي العام المقابل)

Connexion Arduino - LEDs: (راجع الرسم التخطيطي العام المقابل - يسار)

يتم استخدام لوح بروتوبورد لزيادة عدد منافذ 5V و GND وتسهيل جميع التوصيلات.

هذه الخطوة ليست هي الخطوة الأسهل ، لأنها تحتاج إلى تلبية المتطلبات الموضحة أعلاه (الاستقلالية ، وسهولة الاستخدام ، والمتانة ، والسلامة) ، وبما أن الدائرة الكهربائية تحتاج إلى عناية خاصة واحتياطات.

الخطوة 5: التشفير

يتعلق جزء الترميز بـ Arduino والمحركات ووحدة التحكم عن بعد ومتتبع الخط ومصابيح LED.

يمكنك أن تجد في الكود:

1. إعلان المتغيرات:

• إعلان رقم التعريف الشخصي المستخدم بواسطة جهاز استقبال RC
• إعلان رقم التعريف الشخصي المستخدم بواسطة DC Motors
• إعلان الدبوس المستخدم بواسطة مصابيح LED
• إعلان المتغيرات التي تستخدمها وظيفة "ريدل"
• إعلان الدبوس المستخدم بواسطة مستشعرات الأشعة تحت الحمراء
• إعلان المتغيرات التي يستخدمها IR Deck

2. وظيفة التهيئة: تهيئة المسامير المختلفة ومصابيح LED

وظيفة "الإعداد ()"

3. وظيفة المحركات:

• الوظيفة "turn_left ()"
• الوظيفة "turn_right ()"
• الوظيفة "كالي روبوت ()"

4. متتبع خط الوظيفة: يستخدم وظيفة "CaliRobot ()" السابقة أثناء السلوك شبه المستقل للروبوت

الوظيفة "التابع ()"

5. وظيفة وحدة التحكم عن بعد (اللغز): تحتوي على الحل الصحيح للغز المقدم للاعبين

الوظيفة "ريدل ()"

6. وظيفة الحلقة الرئيسية: تمكن اللاعبين من التحكم في السيارة بمجرد أن يجدوا حل اللغز ، ويبدأ الموقت ، ويحول الإدخال من رقمي (تحكم عن بعد) إلى رقمي (مستقل) بمجرد أن يزيد المؤقت عن 30 دقيقة

وظيفة "حلقة ()"

تم شرح العملية الرئيسية للكود في المخطط الانسيابي أعلاه ، مع إبراز الوظائف الرئيسية.

يمكنك أيضًا العثور على الكود الكامل لهذا المشروع في الملف المرفق.ino ، والذي تمت كتابته باستخدام واجهة التطوير Arduino IDE.

الخطوة 6: التجميع

بمجرد قطع جميع المكونات بالليزر ، وطباعة ثلاثية الأبعاد ، وجاهزة: يمكننا تجميع كل شيء!

أولاً ، نقوم بإصلاح الزنبركات المطبوعة ثلاثية الأبعاد على لوحات مستطيلة مقطوعة بالليزر بمسامير ذات قطر يساوي قطر الثقوب داخل الينابيع.

بمجرد تثبيت النوابض الخمسة على ألواحها الصغيرة ، يمكننا تثبيت الأخير على لوحة الهيكل السفلية بمسامير أصغر.

ثانيًا ، يمكننا تثبيت المحركات في تثبيتات المحرك المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، أسفل لوحة الهيكل السفلية بمسامير صغيرة.

بمجرد إصلاحها ، يمكننا إصلاح العجلتين على المحركات داخل فتحات لوحة الهيكل السفلية.

ثالثًا ، يمكننا تثبيت عجلة العجلة ، أيضًا أسفل لوحة الهيكل السفلية ، بمسامير صغيرة بحيث تكون لوحة الهيكل السفلية أفقية

يمكننا الآن إصلاح جميع المكونات الأخرى

• لوحة الهيكل السفلية:

  • أدناه:

    • تعقب الخط
    • قاد

  • على:

    • مستقبل جهاز التحكم عن بعد
    • اردوينو ودرع المحرك
    • قاد

• لوح الهيكل العلوي:

  • أدناه:

    الة تصوير

  • على:

    • بطاريات
    • مفتاح تشغيل / إيقاف

أخيرًا ، يمكننا تجميع لوحين الهيكل معًا.

ملاحظة: كن حذرًا عند تجميع جميع المكونات معًا! في حالتنا ، تعرضت إحدى اللوحات الصغيرة الخاصة بالزنبركات للتلف أثناء تجميع لوحي الهيكل ، لأنها كانت رفيعة جدًا. بدأنا مرة أخرى بعرض أكبر ، تأكد من استخدام مواد قوية عند استخدام القطع بالليزر (وكذلك الطابعة ثلاثية الأبعاد) ، وتحقق من الأبعاد حتى لا تكون قطعك رفيعة جدًا أو هشة جدًا.

الخطوة 7: الخاتمة

بمجرد تجميع جميع المكونات (تأكد من أن جميع المكونات مثبتة جيدًا ولا تخاطر بالسقوط) ، يتم توصيل مستقبل الكاميرا بشاشة (أي شاشة تلفزيون) ، والبطاريات (6 × 1.5 فولت) حامل البطارية ، أنت مستعد لاختبار كل شيء!

لقد حاولنا أخذ المشروع خطوة إلى الأمام من خلال استبدال البطاريات (6 × 1.5 فولت) ببطارية محمولة ، من خلال:

• إنشاء رصيف شحن (شاحن لاسلكي مثبت في محطة شحن مقطوعة بالليزر (انظر الصور)) ؛
• إضافة جهاز استقبال (مستقبل Qi) على البطارية المحمولة (انظر الصور) ؛
• كتابة وظيفة على Arduino تطلب من الروبوت اتباع الخط الموجود على الأرض في الاتجاه المعاكس للوصول إلى رصيف الشحن وإعادة شحن البطارية بحيث يكون الروبوت بأكمله جاهزًا بشكل مستقل لجلسة اللعبة التالية.

نظرًا لأننا واجهنا مشاكل في استبدال البطاريات ببطارية محمولة قبل الموعد النهائي للمشروع مباشرةً (تذكير: أشرف أساتذتنا في ULB / VUB على هذا المشروع ، لذلك كان لدينا موعد نهائي للاحترام) ، لم نتمكن من اختبار الصيغة النهائية إنسان آلي. ومع ذلك ، يمكنك أن تجد هنا مقطع فيديو للإنسان الآلي الذي يتم تشغيله من الكمبيوتر (وصلة USB) ويتم التحكم فيه بواسطة جهاز التحكم عن بعد.

ومع ذلك ، تمكنا من الوصول إلى جميع القيم المضافة التي كنا نستهدفها: - المتانة - الشكل الدائري - لغز التشغيل - مفتاح التحكم (عن بُعد -> مستقل) إذا استحوذ هذا المشروع على انتباهك وفضولك ، فنحن لذلك فضولي لمعرفة ما فعلته ، ومعرفة ما إذا كنت قد قمت ببعض الخطوات المختلفة عما فعلناه ، ومعرفة ما إذا كنت قد نجحت في عملية الشحن المستقلة!

لا تتردد في إخبارنا برأيك في هذا المشروع!