רובוט בריחה: מכונית RC למשחק בריחה: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

המטרה העיקרית של פרויקט זה הייתה לבנות רובוט שיבדיל את עצמו מרובוטים קיימים כבר, ואפשר להשתמש בו בתחום אמיתי וחדשני.

על סמך ניסיון אישי הוחלט לבנות רובוט בצורת מכונית שיושם במשחק בריחה. הודות לרכיבים השונים, השחקנים יכלו להדליק את המכונית על ידי פתרון חידה על הבקר, לשלוט במסלול המכונית ולקבל מפתח בדרך על מנת להימלט מהחדר.

מכיוון שפרויקט זה היה חלק מקורס במכטרוניקה שניתן באוניברסיטת ליבר דה ברוקסל (U. L. B.) וב- Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), בלגיה, הוצגו כמה דרישות בתחילת הדרך, כגון:

• שימוש ושילוב תחומי מכניקה, אלקטרוניקה ותכנות
• תקציב של 200 €
• בעל רובוט סיים ופועל שמביא משהו חדש

ומכיוון שהוא עתיד לשמש בפגישות של משחק בריחה מהחיים האמיתיים, לפעמים מספר מפגשים ברציפות, היה צורך למלא עוד כמה דרישות:

• אוטונומיה: מציאת דרך להפוך את הרובוט למחצה אוטונומי לכבד את מגבלות המשחק
• ידידותי למשתמש: קל לשימוש, נוכחות של מסך עם משוב על המצלמה
• חוסן: חומרים חזקים המסוגלים לספוג את הזעזועים
• בטיחות: שחקנים שאינם במגע ישיר עם רובוט

שלב 1: רעיון ומוטיבציה עיקריים

כפי שהוסבר במבוא, הרעיון המרכזי של פרויקט זה הוא ליצור ולבנות רובוט חצי אוטונומי, שנשלט תחילה על ידי שחקני משחק הבריחה, ולאחר מכן מסוגל לקחת את השליטה בחזרה מהשחקנים.

העיקרון הוא כדלקמן: תארו לעצמכם שאתם סגורים בחדר עם קבוצת חברים. האפשרות היחידה לצאת מהחדר היא למצוא מפתח. המפתח מוסתר במבוך הממוקם מתחת לרגליכם, ברצפת ביניים כהה. כדי לקבל את המפתח הזה, ברשותך שלושה דברים: שלט רחוק, מפה ומסך. השלט מאפשר לך לשלוט במכונית שכבר נמצאת בקומת הביניים, על ידי פתרון חידה המדומיינת על כפתורי השליטה הקיימים של השלט. לאחר שפתרת את החידה הזו, המכונית מופעלת (ע פ שלב 5: קידוד - הפונקציה העיקרית בשם 'לולאה ()'), ותוכל להתחיל להנחות את המכונית במבוך בעזרת המפה הנתונה. המסך נמצא שם כדי להציג בשידור חי את מה שהמכונית רואה, הודות למצלמה המקובעת מול הרובוט, ולכן עוזרת לך לראות את המסלולים וחשוב מכך את המפתח. ברגע שקיבלת את המפתח הודות למגנט בתחתית הרובוט, וברגע שהגעת לסוף המבוך, אתה מסוגל לקחת את המפתח ולברוח מהחדר בו ננעלת.

המרכיבים העיקריים של הרובוט הם אפוא:

1. חידה לפתרון בשלט רחוק
2. שליטה ברובוט על ידי השחקנים עם שלט רחוק
3. תצוגת בקרה המבוססת על וידאו שצולם במצלמה בשידור חי

מכיוון שבמשחקים כאלה האילוץ העיקרי הוא הזמן (ברוב משחקי הבריחה יש לך בין 30 דקות לשעה לצאת כדי להצליח), חיישן מחובר ומחובר בבסיס הרובוט כך שאם אתה, כשחקנים, עולה על בזמן נתון (במקרה שלנו 30 דקות), הרובוט לוקח את השליטה בחזרה ומסיים את המסלולים בכוחות עצמו, כך שיהיה לך סיכוי לקבל את מפתח החדר לפני שעון המשחק יוצא (במקרה שלנו 1 שָׁעָה)

כמו כן, מכיוון שהמכונית נמצאת בחדר חשוך לחלוטין, נוריות LED קבועות לא רחוק מהחיישן כדי לעזור לו לקרוא את האות מהקרקע.

הרצון מאחורי הפרויקט הקבוצתי הזה היה להתבסס על מה שכבר קיים בשוק, לשנות אותו על ידי הוספת ערך אישי, ולהיות מסוגל להשתמש בו בתחום מהנה ואינטראקטיבי. למעשה, לאחר שהיינו בקשר עם חדר בריחה מצליח בבריסל, בלגיה, גילינו שמשחקי בריחה הם לא רק יותר ויותר מפורסמים, אלא שלרוב הם חסרים אינטראקטיביות ושהלקוחות מתלוננים שהם לא מספיקים "חלק " המשחק.

לכן ניסינו להעלות רעיון של רובוט שיעמוד בדרישות הנתונות תוך הזמנת השחקנים להיות באמת חלק מהמשחק.

להלן סיכום של מה שקורה ברובוט:

- החלק הלא אוטונומי: שלט רחוק מקושר ל- Arduino באמצעות מקלט. שחקנים שולטים בשלט ולכן שולטים בארדואינו השולט במנועים. ה- Arduino מופעל לפני תחילת המשחק, אך הוא נכנס לפונקציה העיקרית כאשר שחקנים פותרים חידה על השלט הרחוק. מצלמה אלחוטית IR כבר מופעלת (מופעלת במקביל ל"שלם "(נשלט על ידי הארדואינו) כאשר הפעלה/כיבוי מופעל). שחקנים מנחים את המכונית באמצעות שלט רחוק: הם שולטים במהירות ובכיוון (ע"פ שלב 5: תרשים זרימה). כאשר הטיימר המתחיל בעת הכנסת הפונקציה הראשית שווה ל- 30 דקות, השליטה מהבקר מושבתת.

- החלק האוטונומי: השליטה מנוהלת על ידי הארדואינו. לאחר 30 דקות, חיישן גשש קו ה- IR מתחיל לעקוב אחר קו על הקרקע כדי לסיים את המסלולים.

שלב 2: חומר וכלים

חוֹמֶר

חלקים אלקטרוניים

• מיקרו -בקר:

  • ארדואינו UNO
  • מגן מנוע ארדואינו - רייכלט - 22.52 €

• חיישנים:

  גשש קו IR - מק הובי - 16.54 €

• סוללות:

  סוללה בגודל 6X 1.5V

• אחר:

  • פרוטובארד
  • מצלמה (מקלט) אלחוטית - Banggood - 21.63 €
  • שלט רחוק (משדר + מקלט) - אמזון - 36.99 €
  • תחנת טעינה (מקלט צ'י) - רייכלט - 22.33 € (לא בשימוש - ע"פ שלב 7: מסקנה)
  • LED - אמזון - 23.60 €

חלק מכני

• ערכת שלדות לרכב DIY - אמזון - 14.99 €

  • בשימוש:

    • מתג 1x
    • 1x גלגל קיק
    • 2x גלגלים
    • מנוע 2x DC
    • 1x מחזיק סוללה

  • לא בשימוש:

    • 1x מארז לרכב
    • בורג 4x M3*30
    • מרווח מרווח L12
    • 4x מחברים
    • 8x M3*6 בורג
    • אגוז M3
• מגנט - אמזון - 9.99 €

• ברגים, אגוזים, ברגים

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • כל האגוזים המתאימים

• חלקים מודפסים בתלת מימד:

  • 5x מעיינות
  • 2x קיבוע מנוע
  • 1x קיבוע גשש קו בצורת L

• חתיכות בלייזר:

  • 2x צלחת שטוחה עגולה
  • צלחת שטוחה קטנה מלבנית 5x

כְּלִי

• מכונות:

  • מדפסת תלת מימד
  • חותך לייזר
• מברגים
• מקדח ידיים
• ליים
• הלחמה אלקטרוניקה

שלב 3: חיתוך (לייזר) והדפסה (תלת מימד)

השתמשנו הן בחיתוך בלייזר והן בטכניקות הדפסה תלת -ממדית כדי להשיג חלק מהרכיבים שלנו. תוכל למצוא את כל קבצי ה- CAD בקובץ שלב הבא

חותך לייזר

שני חלקי הקיבוע העיקריים של הרובוט נחתכו בלייזר: (חומר = קרטון MDF בגודל 4 מ מ)

- 2 דיסקים שטוחים עגולים ליצירת הבסיס (או השלדה) של הרובוט

- מספר חורים על שני הדיסקים בכדי להכיל רכיבים מכניים ואלקטרוניים

- 5 צלחות קטנות מלבניות לתיקון הקפיצים בין שתי לוחות השלדה

מדפסת תלת מימד (Ultimakers & Prusa)

אלמנטים שונים של הרובוט הודפסו בתלת מימד, על מנת לתת להם עמידות וגמישות בו זמנית: (חומר = PLA)- 5 קפיצים: שימו לב שהמעיינות מודפסים כבלוקים, כך שצריך להגיש אותם לתת להם את צורות ה'אביב 'שלהם!

- 2 חלקים חלולים מלבניים לתיקון המנועים

- חתיכת בצורת L המתאימה לגשש הקו

שלב 4: הרכבת האלקטרוניקה

כפי שניתן לראות במערכונים האלקטרוניים, הארדואינו הוא כצפוי החלק המרכזי של החלק האלקטרוני.

Connexion Arduino - גשש קו: (ע פ סקיצה עוקבת עוקבים)

חיבור ארדואינו - מנועים: (ע פ שרטוט כללי תואם - משמאל)

Connexion Arduino - מקלט שלט רחוק: (ע פ סקיצה כללית מתאימה - למעלה)

Connexion Arduino - נוריות: (ע פ שרטוט כללי תואם - משמאל)

לוח פרוטובורד משמש להגדלת מספר יציאות 5V ו- GND ולהקלות על כל החיבורים.

שלב זה אינו הקל ביותר, שכן הוא צריך למלא את הדרישות שהובאו לעיל (אוטונומיה, ידידותיות למשתמש, חוסן, בטיחות), וכפי שמעגל חשמלי זקוק לתשומת לב וזהירות מיוחדת.

שלב 5: קידוד

חלק הקידוד נוגע לארדואינו, מנועים, שלט רחוק, גשש קו ונורות נוריות.

אתה יכול למצוא על הקוד:

1. הצהרת משתנים:

• הצהרת סיכה המשמשת את מקלט RC
• הצהרת סיכה בשימוש על ידי DC Motors
• הצהרת סיכה בשימוש על ידי נוריות LED
• הצהרת משתנים המשמשים את הפונקציה 'חידה'
• הצהרת סיכה המשמשת חיישני IR
• הצהרת משתנים בשימוש IR Deck

2. פונקציית אתחול: אתחל את הסיכות והנורות השונות

פונקציה 'הגדרת ()'

3. פונקציה עבור מנועים:

• פונקציה 'turn_left ()'
• פונקציה 'turn_right ()'
• פונקציה 'CaliRobot ()'

4. גשש שורת פונקציות: משתמש בפונקציה הקודמת 'CaliRobot ()' במהלך ההתנהגות האוטונומית למחצה של הרובוט

פונקציה 'עוקב ()'

5. פונקציה לשלט רחוק (חידה): מכילה את הפתרון הנכון לחידה המוצגת לשחקנים

פונקציה 'חידה ()'

6. פונקציית הלולאה הראשית: מאפשרת לשחקנים לשלוט במכונית לאחר שמצאו את הפתרון לחידה, מפעילים טיימר ומעבירים את הקלט מדיגיטל (שלט רחוק) לדיגיטלי (אוטונומי) לאחר שהטיימר עולה על 30 דקות.

פונקציה 'לולאה ()'

התהליך העיקרי של הקוד מוסבר בתרשים הזרימה כאן למעלה, כאשר הפונקציות העיקריות מודגשות.

תוכל גם למצוא את כל הקוד לפרויקט זה בקובץ.ino המצורף, שנכתב באמצעות ממשק הפיתוח Arduino IDE.

שלב 6: הרכבה

ברגע שנחתוך את כל הרכיבים בלייזר, מודפס בתלת מימד ומוכן: נוכל להרכיב את כל העניין!

ראשית, אנו מתקנים את המעיינות המודפסים בתלת מימד על צלחות המלבן החתוכות בלייזר שלהם עם ברגים בקוטר השווים לקוטר החורים בתוך המעיינות.

לאחר קביעת 5 הקפיצים על הלוחות הקטנים שלהם, נוכל לתקן את האחרונים על צלחת השלדה התחתונה בעזרת ברגים קטנים יותר.

שנית, אנו יכולים לתקן את המנועים לקיבוע המנועים המודפס בתלת -ממד, מתחת ללוח השלדה התחתון בעזרת ברגים קטנים.

ברגע שהם יתוקנו, נוכל לבוא לתקן את 2 הגלגלים על המנועים בתוך החורים של לוחית השלדה התחתונה.

שלישית, אנו יכולים לתקן את גלגל הגלגלים, גם מתחת ללוחית השלדה התחתונה, בעזרת ברגים קטנים כך שפלטת השלדה התחתונה תהיה אופקית

כעת נוכל לתקן את כל שאר הרכיבים

• לוחית שלדה תחתונה:

  • להלן:

    • גשש קו
    • לד

  • על:

    • מקלט שלט רחוק
    • מגן ארדואינו ומנוע
    • לד

• לוחית השלדה העליונה:

  • להלן:

    מַצלֵמָה

  • על:

    • סוללות
    • מתג הדלק / כבה

לבסוף, נוכל להרכיב את שתי לוחות השלדה יחד.

הערה: היזהר בעת הרכבת כל הרכיבים יחדיו! במקרה שלנו, אחת הלוחות הקטנות למעיינות נפגעה בעת הרכבת שני לוחות השלדה, מכיוון שהיא הייתה דקה מדי. התחלנו שוב ברוחב גדול יותר. הקפד להשתמש בחומרים חזקים בעת שימוש בחיתוך הלייזר (כמו גם במדפסת התלת -ממד), ואמת את המידות כך שהחלקים שלך לא יהיו דקים מדי או שבירים מדי.

שלב 7: סיכום

לאחר הרכיבה של כל הרכיבים (ודא שכל הרכיבים קבועים היטב ואינם מסתכנים בנפילה), מקלט המצלמה מחובר למסך (כלומר מסך טלוויזיה) והסוללות (6x 1.5V) מונחות על מחזיק סוללות, אתה מוכן לבדוק את כל העניין!

ניסינו לקחת את הפרויקט צעד אחד קדימה על ידי החלפת הסוללות (6x 1.5V) בסוללה ניידת על ידי:

• בניית תחנת טעינה (מטען אלחוטי קבוע בתחנת טעינה בחיתוך לייזר (ראו תמונות));
• הוספת מקלט (מקלט צ'י) על הסוללה הניידת (ראו תמונות);
• כתיבת פונקציה על הארדואינו המבקשת מהרובוט לעקוב אחר הקו על הקרקע בכיוון ההפוך כדי להגיע לרציף הטעינה ולהטעין את הסוללה כך שהרובוט כולו יהיה מוכן באופן אוטונומי למשחק המשחק הבא.

מכיוון שנתקלנו בבעיות בהחלפת הסוללות בסוללה ניידת ממש לפני המועד האחרון לפרויקט (תזכורת: פרויקט זה היה בפיקוח הפרופסורים שלנו ל- ULB/VUB, ולכן היה לנו מועד אחרון לכבד), לא הצלחנו לבדוק את הסופי רוֹבּוֹט. בכל זאת תוכל למצוא כאן סרטון של הרובוט המופעל מהמחשב (חיבור USB) ונשלט על ידי השלט הרחוק.

עם זאת, הצלחנו להגיע לכל הערכים המוספים שאליהם כיוונו:- חוסן- צורה עגולה- חידת הדלקה- מתג שליטה (מרחוק-> אוטונומי) אם הפרויקט הזה שמר על תשומת לבכם וסקרנותכם, לכן אנו מאוד סקרן לראות מה עשית, לראות אם ביצעת כמה צעדים שונים מאיתנו ולראות אם הצלחת בתהליך הטעינה האוטונומי!

אל תהסס לספר לנו מה אתה חושב על הפרויקט הזה!