اصنع روبوت متاهة عداء: 3 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

نشأت الروبوتات التي تعمل على حل المتاهة من السبعينيات. منذ ذلك الحين ، عقد IEEE مسابقات لحل المتاهة تسمى Micro Mouse Contest. الهدف من المسابقة هو تصميم روبوت يجد نقطة المنتصف في المتاهة بأسرع ما يمكن. تنقسم الخوارزميات المستخدمة لحل المتاهة بسرعة إلى ثلاث فئات ؛ البحث العشوائي ورسم خرائط المتاهة والأساليب التالية للجدار الأيمن أو الأيسر.

أكثر هذه الأساليب وظيفية هي الطريقة التالية للجدار. في هذه الطريقة ، يتبع الروبوت الجدار الجانبي الأيمن أو الأيسر في المتاهة. إذا كانت نقطة الخروج متصلة بالجدران الخارجية للمتاهة ، فسيجد الروبوت المخرج. تستخدم ملاحظة التطبيق هذه الطريقة التالية للجدار الأيمن.

المعدات

يستخدم هذا التطبيق:

• 2 مستشعرات مسافات تناظرية حادة
• جهاز استشعار المقتفي
• التشفير
• المحركات وسائق المحرك
• سيليجو جرينباك SLG46531V
• منظم الجهد ، شاسيه الروبوت.

سنستخدم مستشعر المسافة التناظرية لتحديد المسافات إلى الجدار الأيمن والأمامي. تعد مستشعرات المسافة الحادة خيارًا شائعًا للعديد من المشاريع التي تتطلب قياسات دقيقة للمسافات. يعتبر مستشعر الأشعة تحت الحمراء أكثر اقتصادا من أجهزة تحديد المدى بالسونار ، إلا أنه يوفر أداء أفضل بكثير من بدائل الأشعة تحت الحمراء الأخرى ، وهناك علاقة عكسية غير خطية بين جهد خرج المستشعر والمسافة المقاسة. يظهر الرسم البياني الذي يوضح العلاقة بين خرج المستشعر والمسافة المقاسة في الشكل 1.

يتم تعيين خط أبيض مقابل أرضية سوداء اللون كهدف. سنستخدم مستشعر التعقب لاكتشاف الخط الأبيض. يحتوي مستشعر التعقب على خمسة مخرجات تناظرية ، وتتأثر البيانات الناتجة بالمسافة ولون الكائن المكتشف. ستؤدي النقاط المكتشفة ذات انعكاس الأشعة تحت الحمراء العالي (الأبيض) إلى قيمة خرج أعلى ، وسيؤدي انعكاس الأشعة تحت الحمراء المنخفض (أسود) إلى انخفاض قيمة الإخراج.

سنستخدم مشفر عجلة pololu لحساب المسافة التي يقطعها الروبوت. تم تصميم لوحة التشفير التربيعية هذه للعمل مع محركات التروس المعدنية الدقيقة من pololu. وهي تعمل عن طريق تثبيت جهازي استشعار انعكاس الأشعة تحت الحمراء داخل محور عجلة Pololu مقاس 42 × 19 مم وقياس حركة الأسنان الاثني عشر على طول حافة العجلة.

يتم استخدام لوحة دائرة سائق المحرك (L298N) للتحكم في المحركات. تُستخدم دبابيس INx لتوجيه المحركات ، وتستخدم دبابيس ENx لضبط سرعة المحركات.

أيضًا ، يتم استخدام منظم الجهد لتقليل الجهد من البطارية إلى 5 فولت.

الخطوة 1: وصف الخوارزمية

يتضمن هذا Instructable الطريقة التالية للجدار الصحيح. يعتمد هذا على تنظيم أولوية الاتجاه من خلال تفضيل الاتجاه الصحيح الأقصى الممكن. إذا لم يتمكن الروبوت من اكتشاف الجدار على اليمين ، فإنه يتجه إلى اليمين. إذا اكتشف الروبوت الجدار الأيمن ولم يكن هناك جدار في المقدمة ، فإنه يتقدم للأمام. إذا كان هناك جدار على يمين الروبوت والأمام ، فإنه يتجه إلى اليسار.

ملاحظة مهمة هي أنه لا يوجد جدار للرجوع إليه بعد أن استدار الروبوت للتو إلى اليمين. لذلك فإن "الانعطاف يمينًا" يتم في ثلاث خطوات. تقدم للأمام ، انعطف يمينًا ، تقدم للأمام.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يحافظ الروبوت على مسافة من الحائط عند التحرك للأمام. يمكن القيام بذلك عن طريق ضبط أحد المحركات ليكون أسرع أو أبطأ من الآخر. تظهر الحالة النهائية للمخطط الانسيابي في الشكل 10.

يمكن تنفيذ Maze Runner Robot بسهولة شديدة باستخدام شريحة IC (CMIC) مختلطة الإشارات قابلة للتكوين من GreenPAK. يمكنك متابعة جميع الخطوات لفهم كيفية برمجة شريحة GreenPAK للتحكم في Maze Runner Robot. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب فقط في إنشاء Maze Runner Robot بسهولة دون فهم جميع الدوائر الداخلية ، فقم بتنزيل برنامج GreenPAK لعرض ملف تصميم Maze Runner Robot GreenPAK المكتمل بالفعل. قم بتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بـ GreenPAK Development Kit واضغط على البرنامج لإنشاء IC مخصص للتحكم في Maze Runner Robot الخاص بك. ستناقش الخطوة التالية المنطق الموجود داخل ملف تصميم Maze Runner Robot GreenPAK لأولئك المهتمين بفهم كيفية عمل الدائرة.

الخطوة 2: تصميم GreenPAK

يتكون تصميم GreenPAK من جزأين. وهذه هي:

• تفسير / معالجة البيانات من أجهزة استشعار المسافة
• الدول ASM ومخرجات المحرك

تفسير / معالجة البيانات من أجهزة استشعار المسافة

من المهم تفسير البيانات من مستشعرات المسافة. تتم مناقشة حركات الروبوت وفقًا لمخرجات أجهزة استشعار المسافة. نظرًا لأن مستشعرات المسافة تمثيلية ، فسنستخدم ACMPs. يتم تحديد موضع الروبوت بالنسبة للجدار من خلال مقارنة جهد المستشعرات بجهد العتبة المحدد مسبقًا.

سوف نستخدم 3 ACMPs ؛

• لاكتشاف الجدار الأمامي (ACMP2)
• لاكتشاف الجدار الأيمن (ACMP0)
• لحماية مسافة الجدار الأيمن (ACMP1)

نظرًا لأن ACMP0 و ACMP1 يعتمدان على نفس مستشعر المسافة ، فقد استخدمنا نفس مصدر IN + لكلا المقارنة. يمكن منع التغيير المستمر للإشارة عن طريق إعطاء ACMP1 25mv من التباطؤ.

يمكننا تحديد إشارات الاتجاه بناءً على مخرجات ACMP. الدائرة الموضحة في الشكل 12 تصور مخطط التدفق المبين في الشكل 7.

بالطريقة نفسها ، تظهر الدائرة التي تشير إلى موضع الروبوت بالنسبة للجدار الأيمن في الشكل 13.

الدول ASM ونواتج المحركات

يستخدم هذا التطبيق آلة الحالة غير المتزامنة ، أو ASM ، للتحكم في الروبوت. هناك 8 حالات في ASM ، و 8 مخرجات في كل ولاية. يمكن استخدام ذاكرة الوصول العشوائي للإخراج لضبط هذه المخرجات. الدول مذكورة أدناه:

• يبدأ
• مراقبة
• ابتعد عن الجدار الأيمن
• بالقرب من الجدار الأيمن
• انعطف لليسار
• تحريك للأمام -1
• انعطف يمينا
• تحريك للأمام -2

تحدد هذه الحالات الإخراج إلى سائق المحرك وتوجه الروبوت. هناك 3 مخرجات من GreenPAK لكل محرك. يحدد اثنان اتجاه المحرك ، ويحدد الناتج الآخر سرعة المحرك. تظهر حركة المحرك وفقًا لهذه المخرجات في الجداول التالية:

يتم اشتقاق ذاكرة الوصول العشوائي لإخراج ASM من هذه الجداول. يظهر في الشكل 14. بالإضافة إلى سائقي المحركات ، هناك نواتج أخرى. تذهب هذه المخرجات إلى كتل التأخير المقابلة للسماح للروبوت بالسير لمسافة معينة. كما يتم توصيل مخرجات فدرات التأخير هذه بمدخلات ASM.

تم استخدام PWM لضبط سرعة المحركات. تم استخدام ASM لتحديد PWM الذي سيعمل عليه المحرك. يتم ضبط إشارات PWMA-S و PWMB-S على بتات اختيار mux.

الخطوه 3:

في هذا المشروع ، أنشأنا روبوتًا لحل المتاهة. فسرنا البيانات من أجهزة استشعار متعددة ، وتحكمنا في حالة الروبوت باستخدام ASM من GreenPAK ، وقادنا المحركات بسائق محرك. بشكل عام ، تُستخدم المعالجات الدقيقة في مثل هذه المشاريع ، لكن GreenPAK لديها بعض المزايا عن MCU: فهي أصغر حجمًا ، وبأسعار معقولة ، ويمكنها معالجة إخراج المستشعر بشكل أسرع من MCU.