Põgenemisrobot: RC -auto põgenemismängu jaoks: 7 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selle projekti peamine eesmärk oli ehitada robot, mis eristuks juba olemasolevatest robotitest ja mida saaks kasutada tõelises ja uuenduslikus valdkonnas.

Isikliku kogemuse põhjal otsustati ehitada autokujuline robot, mis viiakse ellu põgenemismängus. Tänu erinevatele komponentidele said mängijad auto sisse lülitada, lahendades kontrolleril mõistatuse, juhtida auto trajektoori ja saada teelt võtme, et ruumist pääseda.

Kuna see projekt oli osa mehhatroonika kursusest, mis anti Belgias Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) ja Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), esitati alguses mõned nõuded, näiteks:

• Mehaanika, elektroonika ja programmeerimise valdkondade kasutamine ja kombineerimine
• Eelarve 200 €
• Valmis ja töötav robot, mis toob midagi uut

Ja kuna seda kavatseti kasutada reaalsetes põgenemismängudes, mõnikord mitu seanssi järjest, oli vaja täita veel mõned nõuded:

• Autonoomia: viisi leidmine, kuidas muuta robot pooleldi autonoomseks mängupiirangute järgimiseks
• Kasutajasõbralik: lihtne kasutada, ekraani olemasolu koos kaamera tagasisidega
• Tugevus: tugevad materjalid, mis suudavad lööke neelata
• Ohutus: mängijad, kes ei ole robotiga otseses kontaktis

Samm: põhikontseptsioon ja motivatsioon

Nagu sissejuhatuses selgitatud, on selle projekti põhikontseptsioon poolautonoomse roboti loomine ja ehitamine, mida esmalt juhivad põgenemismängu mängijad, kes on seejärel võimeline mängijatelt kontrolli tagasi võtma.

Põhimõte on järgmine: kujutage ette, et olete sõprade seltskonnaga toas lukus. Ainus võimalus toast välja pääseda on võtme leidmine. Võti on peidetud labürindis, mis asub teie jalgade all, pimedas vahepõrandas. Selle võtme saamiseks on teil kolm asja: kaugjuhtimispult, kaart ja ekraan. Kaugjuhtimispult võimaldab teil juhtida autot juba vahekorrusel, lahendades mõistatuse, mis on kujutatud puldi olemasolevatel juhtnuppudel. Kui olete selle mõistatuse lahendanud, lülitatakse auto sisse (vt 5. samm: kodeerimine - põhifunktsioon nimega 'loop ()') ja saate antud kaardi abil hakata autot läbi labürindi suunama. Ekraan on selleks, et tänu roboti ette fikseeritud kaamerale reaalajas kuvada seda, mida auto näeb, ning aidata seega näha trajektoore ja mis veelgi olulisem - võtit. Kui olete võtme kätte saanud tänu roboti põhjas olevale magnetile ja kui olete jõudnud labürindi lõppu, olete võimeline võtme kätte võtma ja põgenema ruumist, kuhu olite lukustatud.

Seetõttu on roboti põhikomponendid järgmised:

1. Mõistatus tuleb lahendada kaugjuhtimispuldil
2. Mängijad saavad robotit juhtida kaugjuhtimispuldiga
3. Juhtige ekraani kaamera poolt otse salvestatud video põhjal

Kuna sellistes mängudes on põhipiiranguks aeg (enamikus põgenemismängudes on teil edu saavutamiseks aega 30 minutit kuni 1 tund), on andur ühendatud ja ühendatud roboti aluses, nii et kui te mängijatena ületate teatud aja jooksul (meie puhul 30 minutit) võtab robot kontrolli tagasi ja lõpetab pargid ise, nii et teil on võimalus toa võti kätte saada enne mängu taimerit (meie puhul 1 tund)

Samuti, kuna auto on täiesti pimedas ruumis, on LED -id fikseeritud andurist mitte kaugel, et aidata tal maapinnalt signaali lugeda.

Selle grupiprojekti taga oli soov tugineda turul olemasolevale, muuta seda, lisades isiklikku väärtust, ja olla võimeline seda kasutama mõnes lõbusas ja interaktiivses valdkonnas. Tegelikult avastasime pärast kokkupuudet eduka põgenemistoaga Belgias Brüsselis, et põgenemismängud pole mitte ainult kuulsamad, vaid neil puudub sageli interaktiivsus ja et kliendid kurdavad, et neist ei piisa. mäng.

Seetõttu püüdsime välja mõelda idee robotist, mis vastaks etteantud nõuetele, kutsudes samal ajal mängijaid tõesti mängust osa saama.

Siin on kokkuvõte sellest, mis robotis toimub:

- Autonoomne osa: kaugjuhtimispult on vastuvõtja kaudu Arduinoga ühendatud. Mängijad juhivad kaugjuhtimispulti ja seetõttu juhivad Arduinot, mis juhib mootoreid. Arduino lülitatakse sisse enne mängu algust, kuid see siseneb põhifunktsiooni, kui mängijad lahendavad kaugjuhtimispuldil mõistatuse. Juhtmevaba IR -kaamera on juba sisse lülitatud (sisse lülitatud samaaegselt "tervikuga" (mida juhib Arduino), kui sisse/välja lülitada). Mängijad juhivad autot kaugjuhtimispuldiga: nad juhivad kiirust ja suunda (vt 5. samm: vooskeem). Kui põhifunktsiooni sisestamisel käivituv taimer on võrdne 30 minutiga, on juhtimine kontrollerilt keelatud.

- Autonoomne osa: juhtimist juhib seejärel Arduino. 30 minuti pärast hakkab IR -joonejälgija andur järgima maapinnal asuvat joont, et lõpetada pargid.

Samm: materjal ja tööriistad

MATERJAL

Elektroonilised osad

• Mikrokontroller:

  • Arduino UNO
  • Arduino mootorikilp - Reichelt - 22,52 €

• Andurid:

  IR liinijälgija - Mc Hobby - 16,54 €

• Patareid:

  6x 1,5V aku

• Muu:

  • Protoboard
  • Juhtmevaba kaamera (vastuvõtja) - Banggood - 21,63 €
  • Kaugjuhtimispult (saatja + vastuvõtja) - Amazon - 36,99 €
  • Laadimisdokk (Qi -vastuvõtja) - Reichelt - 22,33 € (ei kasutata - vrd. Samm 7: järeldus)
  • LED - Amazon - 23,60 €

Mehaaniline osa

• DIY auto šassii komplekt - Amazon - 14,99 €

  • Kasutatud:

    • 1x lüliti
    • 1x ratas
    • 2x rattad
    • 2x alalisvoolumootor
    • 1x akuhoidik

  • Pole kasutatud:

    • 1x autokast
    • 4x M3*30 kruvi
    • 4x L12 vahekaugus
    • 4x kinnitusdetailid
    • 8x M3*6 kruvi
    • M3 pähkel
• Magnet - Amazon - 9,99 €

• Poldid, mutrid, kruvid

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • kõik vastavad pähklid

• 3D trükitud tükid:

  • 5x vedrud
  • 2x mootori fikseerimine
  • 1x L-kujuline joonejälgija fikseerimine

• Laserlõigatud tükid:

  • 2x ümmargune lame plaat
  • 5x ristkülikukujuline väike tasane plaat

TÖÖRIISTA

• Masinad:

  • 3D printer
  • Laserlõikur
• Kruvikeerajad
• Käsipuur
• Lime
• Elektroonika jootma

3. samm: (laser) lõikamine ja (3D) printimine

Mõne komponendi saamiseks kasutasime nii laserlõikamist kui ka 3D -printimise tehnikaid. Kõik CAD -failid leiate järgmisest failist. Samm

Laserlõikur

Roboti kaks peamist kinnitusdetaili lõigati laseriga: (materjal = MDF -papp 4 mm)

- 2 ümmargust lamedat ketast roboti aluse (või šassii) valmistamiseks

- Mitu auku kahel kettal, et mahutada mehaanilisi ja elektroonilisi komponente

- 5 ristkülikukujulist väikest plaati vedrude kinnitamiseks kahe šassiiplaadi vahel

3D -printer (Ultimakers ja Prusa)

Roboti erinevad elemendid trükiti 3D-vormingus, et anda neile samal ajal vastupanu ja paindlikkust: (Materjal = PLA)- 5 vedrut: pange tähele, et vedrud on trükitud plokkidena, nii et neid on vaja viilida. neile nende "kevadised" kujundid!

- 2 ristkülikukujulist õõnesosa mootorite kinnitamiseks

- L-kujuline tükk, et mahutada Line trackerit

4. samm: elektroonika kokkupanek

Nagu näete elektroonilistel visanditel, on Arduino ootuspäraselt elektroonilise osa keskne osa.

Connexion Arduino - joonejälgija: (vrd vastava jälgija visand)

Connexion Arduino - mootorid: (vt vastavat üldjoonist - vasakul)

Connexion Arduino - kaugjuhtimispuldi vastuvõtja: (vt vastavat üldist visandit)

Connexion Arduino - LEDid: (vt vastavat üldjoonist - vasakul)

Protoboardit kasutatakse 5 V ja GND portide arvu suurendamiseks ja kõigi ühenduste hõlbustamiseks.

See samm ei ole kõige lihtsam, kuna see peab vastama ülaltoodud nõuetele (autonoomia, kasutajasõbralikkus, vastupidavus, ohutus) ning kuna elektriskeem vajab erilist tähelepanu ja ettevaatusabinõusid.

Samm: kodeerimine

Kodeeriv osa puudutab Arduinot, mootoreid, kaugjuhtimispulti, liinijälgijat ja LED -e.

Koodilt leiate:

1. Muutujate deklaratsioon:

• RC -vastuvõtja kasutatud tihvti deklaratsioon
• DC Motorsi kasutatud tihvti deklaratsioon
• LED -ide poolt kasutatava tihvti deklaratsioon
• Funktsiooni 'Riddle' kasutatavate muutujate deklaratsioon
• IR -andurite poolt kasutatud tihvti deklaratsioon
• IR -teki kasutatavate muutujate deklaratsioon

2. Initsialiseerimise funktsioon: lähtestage erinevad tihvtid ja valgusdioodid

Funktsioon 'setup ()'

3. Mootorite funktsioon:

• Funktsioon 'turn_left ()'
• Funktsioon 'turn_right ()'
• Funktsioon 'CaliRobot ()'

4. Funktsioonijoone jälgija: kasutab eelmist funktsiooni CaliRobot () roboti poolautonoomse käitumise ajal

Funktsioon 'Jälgija ()'

5. Kaugjuhtimispuldi funktsioon (mõistatus): sisaldab mängijatele esitatud mõistatuse õiget lahendust

Funktsioon 'Mõistatus ()'

6. Põhiahela funktsioon: võimaldab mängijatel juhtida autot, kui nad on mõistatusele lahenduse leidnud, käivitab taimerit ja lülitab sisendi digitaalsest (kaugjuhtimispuldist) digitaalseks (autonoomseks), kui taimer läheb üle 30 minuti

Funktsioon 'loop ()'

Koodi põhiprotsessi on selgitatud ülaltoodud vooskeemil, põhifunktsioonid on esile tõstetud.

Selle projekti kogu koodi leiate ka lisatud failist.ino, mis on kirjutatud arendusliidese Arduino IDE abil.

6. samm: kokkupanek

Kui meil on kõik komponendid laserlõigatud, 3D -trükitud ja valmis: saame kogu asja kokku panna!

Esiteks kinnitame 3D -trükitud vedrud nende laserlõigatud ristkülikukujulistele plaatidele poltidega, mille läbimõõt on võrdne vedrude sees olevate aukude läbimõõduga.

Kui 5 vedrut on oma väikestele plaatidele kinnitatud, saame need väiksemate poltidega alumisele šassiiplaadile kinnitada.

Teiseks saame mootorid kinnitada väikeste poltidega 3D -trükitud mootorikinnitustele alumise šassiiplaadi alla.

Kui need on fikseeritud, saame fikseerida 2 ratast mootoritele alumise šassiiplaadi aukude sees.

Kolmandaks saame ratta, ka alumise šassiiplaadi alla, väikeste poltidega kinnitada nii, et alumine šassiiplaat oleks horisontaalne

Nüüd saame kõik muud komponendid parandada

• Alumine šassiiplaat:

  • Allpool:

    • Liini jälgija
    • LED

  • Üle:

    • Kaugjuhtimispuldi vastuvõtja
    • Arduino ja mootorikilp
    • LED

• Šassii ülemine plaat:

  • Allpool:

    Kaamera

  • Üle:

    • Patareid
    • Sisse/välja lüliti

Lõpuks saame kaks šassiiplaati kokku panna.

Märkus: olge kõigi komponentide kokkupanemisel ettevaatlik! Meie puhul sai üks šassii kokkupanekul kahjustada üks vedrude väike plaat, kuna see oli liiga õhuke. Alustasime uuesti suurema laiusega. Kasutage laserlõike (ja ka 3D -printeri) kasutamisel kindlasti tugevaid materjale ja kontrollige mõõtmeid, et teie tükid ei oleks liiga õhukesed ega liiga habras.

Samm 7: Järeldus

Kui kõik komponendid on kokku pandud (veenduge, et kõik komponendid on korralikult fikseeritud ja ei kuku maha), ühendage kaamera vastuvõtja ekraaniga (st teleriekraaniga) ja patareid (6x 1,5 V) akuhoidja, olete valmis kogu asja proovile panema!

Oleme püüdnud projekti ühe sammu võrra edasi viia, asendades patareid (6x 1,5 V) kaasaskantava akuga:

• laadimisdoki ehitamine (juhtmevaba laadija, mis on kinnitatud laserlõikega laadimisjaama (vt fotod));
• vastuvõtja (Qi vastuvõtja) lisamine kaasaskantavale akule (vt fotosid);
• kirjutades Arduinole funktsiooni, paludes robotil järgida maapinnal olevat joont vastupidises suunas, et jõuda laadimisdokini ja laadida akut, nii et kogu robot oleks autonoomselt valmis järgmiseks mängusessiooniks.

Kuna meil tekkis probleeme patareide asendamisel kaasaskantava akuga vahetult enne projekti tähtaega (meeldetuletus: seda projekti juhendasid meie ULB/VUB professorid, seega oli meil tähtaeg, millest kinni pidada), ei saanud me lõplikult testitud robot. Sellegipoolest leiate siit video robotist, mis töötab arvutist (USB -ühendus) ja mida juhib kaugjuhtimispult.

Sellegipoolest suutsime saavutada kõik lisaväärtused, mida me sihime:- Tugevus- Ümar kuju- Lülitusmõistatus- Juhtimislüliti (kaugjuhtimine-> autonoomne) Kui see projekt on teie tähelepanu ja uudishimu säilitanud, oleme väga uudishimulik näha, mida te tegite, näha, kas tegite mõned sammud teisiti kui meie, ja kas teil õnnestus autonoomne laadimisprotsess!

Ärge kartke meile öelda, mida arvate sellest projektist!