Tehke labürindijooksja robot: 3 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Labürindi lahendavad robotid pärinevad 1970ndatest. Sellest ajast alates on IEEE korraldanud labürindi lahendamise võistlusi nimega Micro Mouse Contest. Võistluse eesmärk on kujundada robot, mis leiab võimalikult kiiresti labürindi keskpunkti. Labürindi kiireks lahendamiseks kasutatavad algoritmid jagunevad tavaliselt kolme kategooriasse; juhuslik otsing, labürindi kaardistamine ja parema või vasaku seina järgnevad meetodid.

Kõige funktsionaalsem neist meetoditest on seina järgimise meetod. Selle meetodi puhul järgib robot labürindis paremat või vasakut külgseina. Kui väljapääsupunkt on ühendatud labürindi välisseintega, leiab robot väljapääsu. See rakenduse märkus kasutab parema seina järgimise meetodit.

Riistvara

See rakendus kasutab:

• 2 teravat analoogkaugusandurit
• Jälgija andur
• Kodeerija
• Mootorid ja mootorijuht
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Pingeregulaator, robotraam.

Kasutame analoogset kaugusandurit, et määrata kaugused paremale ja esiseintele. Sharpi kaugusandurid on populaarne valik paljude projektide jaoks, mis nõuavad täpseid kaugusemõõtmisi. See IR -andur on ökonoomsem kui sonari kaugusmõõturid, kuid pakub palju paremat jõudlust kui teised IR -alternatiivid. Anduri väljundpinge ja mõõdetud vahemaa vahel on mittelineaarne pöördvõrdeline seos. Joonisel 1 on näidatud graafik, mis näitab seost anduri väljundi ja mõõdetud vahemaa vahel.

Eesmärgiks on seatud valge joon musta värvi vastu. Valge joone tuvastamiseks kasutame jälgimisandurit. Jälgimisanduril on viis analoogväljundit ning väljastatud andmeid mõjutavad kaugus ja tuvastatud objekti värv. Tuvastatud punktid, millel on suurem infrapuna peegeldusvõime (valge), põhjustavad kõrgemat väljundväärtust ja madalam infrapunapeegeldus (must) põhjustavad väiksemat väljundväärtust.

Roboti läbitud vahemaa arvutamiseks kasutame pololu ratta kodeerijat. See kvadratuurikoodri plaat on loodud töötama koos pololu mikro -metallmootoriga. See toimib, hoides Pololu 42 × 19 mm ratta rummu sees kahte infrapuna peegeldusandurit ja mõõtes kaheteistkümne hamba liikumist piki ratta velge.

Mootorite juhtimiseks kasutatakse mootori juhtplaati (L298N). INx tihvte kasutatakse mootorite juhtimiseks ja ENx tihvte mootorite kiiruse seadmiseks.

Samuti kasutatakse pingeregulaatorit, et vähendada aku pinget 5 V -ni.

1. samm: algoritmi kirjeldus

See juhend sisaldab õige seina järgnevat meetodit. See põhineb suuna prioriteedi korraldamisel, eelistades võimalikult parimat suunda. Kui robot ei suuda paremal olevat seina tuvastada, pöörab see paremale. Kui robot tuvastab õige seina ja ees pole seina, läheb see edasi. Kui robotist ja esiosast paremal on sein, pöördub see vasakule.

Oluline märkus on see, et pärast seda, kui robot on just paremale pööranud, pole seina viitamiseks. Seetõttu toimub paremale pööramine kolmes etapis. Liigu edasi, pööra paremale, liigu edasi.

Lisaks peab robot edasi liikudes hoidma seinast kaugust. Seda saab teha, reguleerides ühte mootorit teisest kiiremaks või aeglasemaks. Vooskeemi lõplik olek on näidatud joonisel 10.

Maze Runner Roboti saab väga hõlpsasti rakendada ühe GreenPAK-i konfigureeritava segasignaali IC-ga (CMIC). Saate läbida kõik sammud, et mõista, kuidas GreenPAK kiip on programmeeritud Maze Runner Roboti juhtimiseks. Kui soovite lihtsalt hõlpsasti luua Maze Runner Roboti, mõistmata kogu sisemist vooluringi, laadige alla GreenPAK tarkvara, et vaadata juba valminud Maze Runner Robot GreenPAK disainifaili. Ühendage arvuti GreenPAK -i arenduskomplektiga ja vajutage programmi, et luua kohandatud IC oma Maze Runner Roboti juhtimiseks. Järgmises etapis arutatakse loogikat, mis on Maze Runner Robot GreenPAK disainifaili sees neile, kes on huvitatud vooluringi toimimisest.

2. samm: GreenPAK -i disain

GreenPAK disain koosneb kahest osast. Need on:

• Kaugusanduritelt saadud andmete tõlgendamine / töötlemine
• ASM -olekud ja mootori väljundid

Kaugusanduritelt saadud andmete tõlgendamine / töötlemine

Oluline on kaugusandurite andmeid tõlgendada. Roboti liigutusi kaalutakse vastavalt kaugusandurite väljunditele. Kuna kaugusandurid on analoogid, kasutame ACMP -sid. Roboti asukoht seina suhtes määratakse, kui võrrelda andurite pingeid etteantud lävipingetega.

Kasutame 3 ACMP -d;

• Esiseina tuvastamiseks (ACMP2)
• Parema seina tuvastamiseks (ACMP0)
• Parema seina kauguse kaitsmiseks (ACMP1)

Kuna ACMP0 ja ACMP1 sõltuvad samast kaugusandurist, kasutasime mõlema võrdluse jaoks sama IN+ allikat. Pidevat signaali muutumist saab vältida, andes ACMP1 -le 25mv hüsterees.

Suunasignaale saame määrata ACMP -de väljundite põhjal. Joonisel 12 näidatud vooluahel kujutab joonisel 7 kujutatud vooskeemi.

Samamoodi on joonisel 13 näidatud skeem, mis näitab roboti asukohta parema seina suhtes.

ASM -olekud ja mootori väljundid

See rakendus kasutab roboti juhtimiseks asünkroonset olekumasinat või ASM -i. ASM -is on 8 olekut ja igas olekus 8 väljundit. Väljundmälu saab nende väljundite reguleerimiseks kasutada. Osariigid on loetletud allpool:

• Alusta
• Kontroll
• Liigutage paremast seinast eemale
• Parema seina lähedal
• Pööra vasakule
• Liigu edasi-1
• Pööra paremale
• Liigu edasi-2

Need olekud määravad väljundi mootori juhile ja suunavad robotit. GreenPAK -il on iga mootori jaoks 3 väljundit. Kaks määravad mootori suuna ja teine väljund määrab mootori kiiruse. Mootori liikumine vastavalt nendele väljunditele on näidatud järgmistes tabelites:

Nendest tabelitest on tuletatud ASM -väljundmälu. See on näidatud joonisel 14. Lisaks mootorijuhtidele on veel kaks väljundit. Need väljundid lähevad vastavatele viivitusplokkidele, et robot saaks teatud vahemaa läbida. Nende viivitusplokkide väljundid on samuti ühendatud ASM sisenditega.

Mootorite kiiruse reguleerimiseks kasutati PWM -e. ASM -i abil määrati kindlaks, millise PWM -ga mootor töötab. PWMA-S ja PWMB-S signaalid on seatud mux-valiku bitti.

3. samm:

Selle projekti raames lõime labürindi lahendava roboti. Tõlgendasime mitme anduri andmeid, kontrollisime roboti olekut GreenPAK -i ASM -iga ja juhtisime mootoreid draiveriga. Üldiselt kasutatakse sellistes projektides mikroprotsessoreid, kuid GreenPAK -il on MCU -ga võrreldes mõned eelised: see on väiksem, taskukohasem ja suudab töödelda anduri väljundit kiiremini kui MCU.