נחיל בוטים: הרכבה ותחבורה שיתופית: 13 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

שלום לכולם, ההנחיה הזו עוסקת ב'נחילי בוטים: הרכבה ותחבורה שיתופית 'שבה אנו יכולים לבנות רובוט אדון ועבדים משלנו, העבד יעקוב אחר רובוט המאסטר ואנו נשלוט ברובוט המאסטר באמצעות הסמארטפון שלנו. זהו פרויקט מהנה, פשוט נסה את חנון אלקטרוניקה בתוככם ומשחק עם רובוטיקה. אנסה תמונות, סרטונים, הסברים קצרים על הפרויקט הזה כדי לקבל מושג ברור.

מדוע COBOT שונים מנחיל ובוט רגיל תוכל למצוא כאן

1. הקדמה

1.1 מה שבאמת הוא רובוטיקה של נחיל

1. רובוטיקה נחיל היא גישה חדשה לתיאום מערכות מרובות רובוטים המורכבות ממספר רב של רובוטים פיזיים פשוטים לרוב.

2. גישה זו צמחה בתחום הבינה הנחיל המלאכותית כמו גם המחקר הביולוגי של חרקים, נמלים ושדות אחרים בטבע, בהם מתרחשת התנהגות נחיל.

3. נחיל רובוטיקה הוא תחום מתפתח ברובוטיקה קולקטיבית העושה שימוש בפרדיגמת שליטה מבוזרת במלואה ורובוטים פשוטים יחסית להשגת התנהגות מתואמת ברמה הקבוצתית.

4. מערכות רובוטיקה נחיל הן התארגנות עצמית, כלומר התנהגות קולקטיבית בונה (או מקרוסקופית) עולה מתוך החלטות בודדות (או מיקרוסקופיות) שהרובוטים מקבלים.

שלב 1: מקור נחיל והתייחסות בסרטים

1.2 מוצא הנחיל 1. רוב מחקרי האינטליגנציה של הנחיל מקבלים השראה מאיך שהנחילים בטבע, כמו חרקים חברתיים, דגים או יונקים, מתקשרים זה עם זה בנחיל בחיים האמיתיים.

2. נחילים אלה נעים בגודלם מכמה פרטים בודדים החיים באזורי הטבע הקטנים ועד מושבות מאורגנות במיוחד העשויות לכבוש את השטחים הגדולים ולהורכבות ביותר ממיליוני פרטים.

3. ההתנהגויות הקבוצתיות המגיחות בנחילים מראות גמישות וחוסן רב, כגון תכנון שבילים, בניית קנים, הקצאת משימות והתנהגויות קולקטיביות מורכבות רבות אחרות בנחיל טבע שונים.

4. הפרטים בנחיל הטבע מציגים יכולות ירודות מאוד, אך ההתנהגויות הקבוצתיות המורכבות יכולות להופיע בכל הנחיל, כגון נדידת המוני ציפורים ובתי ספר לדגים וחיפוש אחר מושבות נמלים ודבורים כפי שמוצג באיור. לבנות מושבות, ציפורים נחילות למצוא מזון, דבורים נחילות לאסוף דבש.

שלב 2: הגדרת הבעיה

1. הקדמה

בפרק זה נעבוד על שתי מטרות עיקריות בפרויקט שלנו, כלומר הרכבה עצמית ותחבורה שיתופית. בהרכבה עצמית יתאספו שני רובוטים ביצירת קווים ובהובלה שיתופית שני הבוטים האלה יעבירו בלוק ממקום אחד למשנהו.

1..1 הרכבה עצמית של רובוטים נחיל

אנו שואפים לשלוט על קבוצת s-bots באופן אוטונומי לחלוטין באופן שהם יאתרו, יתקרבו ויתחברו לאובייקט.

1.2 תחבורה שיתופית

בעבודה זו מטפלת בבעיה של

א) כיצד לשלוט ב- s-bots נפרדים כדי להתחבר באופן אוטונומי לאובייקט ו/או זה לזה, ו

ב) כיצד לשלוט על נחיל-בוט או אוסף של נחיל-בוטים להובלת אובייקט לעבר מטרה.

העיצוב והתועלת של ארכיטקטורת בקרה היברידית לשליטה על קבוצת הרכבה עצמית של בוטים העוסקים במשימת הובלה שיתופית כבר נחקרו בסימולציה. הבעיה התפרקה לבעיות המשנה של השליטה בפעולות.

1. S-bots שיכולים להרכיב את עצמם. S-bots מורכב המסוגלים לאתר את המטרה במהלך ההובלה.

2. הרכבו s-bots שאינם מסוגלים לאתר את המטרה במהלך ההובלה. השתמש במיקרו-בקר מאסטר ועבדים אחד.

3. חיישן נמנע אופטי ממשק עם רובוט נחיל.

4. פיתח תקשורת SPI בין רובוטים נחיל.

5. סנכרון בין שני רובוטים נחיל. הובלה מוגבלת של אובייקט היא רק מגבלה של הפרויקט שלנו.

שלב 3: מתודולוגיה

חמשת הבלוקים העיקריים של פרויקט הנחיל מורכבים

א) ארדואינו מאסטר ועבד: המאסטר והעבד הם שני בוטים מבוססי ארדואינו, שמשתפים פעולה יחד לביצוע המשימה הרצויה- במקרה שלנו הובלת חפצים כבדים. המאסטר שולט בתנועתו ובפעולותיו של העבד באמצעות מודול ה- RF המוסבר בחלק הבא.

ב) מודול RF (nrf24l01): התקשורת בין המאסטר לעבד מתרחשת באמצעות מודול ה- RF. המאסטר שולח את הפקודה הרצויה דרך מודול המשדר, המתקבל ואחריו העבד דרך מודול המקלט המחובר אליו.

ג) מכשול נמנע: זוהי עין הבוטים. נמנע מכשולים עוזר לבוטים להימנע ממכשולים לא רצויים וגם מונע התנגשות אחד נגד השני. הוא מורכב ממערכת של פוטודיודות ונוריות, המונחות על המאסטר ועל העבד בהתאמה

ד) שלד אחד: החלק הראשון הוא מגן המחובר פיזית ללוח ה- Arduino שלך ומתפקד כאיש אמצעי אלחוטי, המעביר נתונים בין Arduino לבין כל סמארטפון אנדרואיד באמצעות Bluetooth. זוהי פלטפורמת תוכנה ואפליקציה בסמארטפונים של Android המנהלת את התקשורת בין המגן שלנו לסמארטפון שלכם ומאפשרת לכם לבחור בין מגנים זמינים שונים.

ה) LV-MaxSonar: החיישנים האולטראסוניים שלנו נמצאים באוויר, זיהוי אובייקטים ללא מגע וחיישנים נרחבים המזהים אובייקטים בתוך אזור. חיישנים אלה אינם מושפעים מהצבע או ממאפיינים חזותיים אחרים של האובייקט שזוהה. חיישנים אולטראסוניים משתמשים בצליל בתדר גבוה כדי לזהות ולמקם אובייקטים במגוון סביבות.

שלב 4: התממשקות בין הרכיבים

נחיל בוטים: תיאור סיכת הובלה ושיתוף פעולה

א. Nrf24L01 תיאור סיכה

1 - GND

2 - VCC 3.3V !!! לא 5V

3 - CE לסיכת Arduino 9

4 - CSN לפין Arduino 10

5 - SCK לסיכת Arduino 13

6 - MOSI לסיכת Arduino 11

7 - MISO לסיכת Arduino 12

8 - ללא שימוש

B. LV-MaxSonar

Vcc-5V

GND

סיכת נתונים - A5

C. L293D נהג מנוע IC

LeftMotorForward - D7 (סיכה דיגיטלית 7)

LeftMotorReverse - D6

RightMotorForward - D5

RightMotorReverse - D4

ד פוטודיודה (אופציונלי)

VCC-5V

GND

סיכת נתונים - D0

אתה יכול לחבר סיכה לפי עיצוב ה- PCB שלך אך יש לבצע שינויים נחוצים בקוד.

הערה: אנשים יתקלו בבעיה כלשהי בעת התממשקות והרצת התוכנית בניסיון הראשון, אנא עבר על כל החיבור והקוד כהלכה ולאחר מכן נסה זאת שוב.

שלב 5: תכנות

Hackster.io

הערה: להלן קובץ ה- txt המצורף מכילים תכנית Master.ino ו- Slave.ino. קח התייחסות מהקוד, הבנת את העבודה ולאחר מכן העלה אותו לאדוני הארדיו והעבד arduino:)

שלב 6: מארז & PCB & פרוטוטיפ

אתה יכול לקחת כל מקרה עבור הרובוט שלך

PCB מכיל nrF, חיישן הימנעות ממכשולים, סוללה, L293D IC. אתה לא צריך לייצר PCB, רק על לוח טיהור חבר כל רכיב והלחם אותו

שלב 7: בדיקת חיישן הימנעות ממכשולים

שלב 8: בדיקת משדר NRF24L01

הערה: סליחה על סימן המים בסרטון;)

שלב 9: בדיקת בוט בודד ועבודת 1SHEELD

שלב 10: מכלול אוונג'רים לבדיקה סופית

שלב 11: בדיקה סופית

שלב 12: סיכום

1. הפרויקט שלנו מבוסס בעצם על התנהגות טבעית של נחיל דבורים או נחיל נמלים המבצעות ביעילות וביעילות את המשימה שהוטלה עליהן.

2. התיאום בין המאסטר לבוט העבדים יעיל להביא למשימה שהיא הובלת אובייקטים

3. כאן משתמשים רק בבוטים אחד של Master ו- 1 Slave, מה שמגביל את גודל האובייקט שניתן להעביר ממקור ליעד.

4. לאחר סיום ההרכבה העצמית הובלת החפץ היא תהליך קל ואמין.

5. השימוש בבוטים אלחוטיים הופך את הצמד Master ו- Slave Bot נוח לשימוש.

היקף עתידי

1. על ידי הגדלת מספר העבדים, ניתן לבצע הובלה של חפצים גדולים וכבדים יותר.

2. רובוטים אלה יכולים לשמש לפעולות הצלה שונות כאשר המצבים אינם נוחים לאנשים להתערב.

3. ניתן להרחיב את השימוש בנחיל רובוטיקה לשרת אומה באמצעות שירותים צבאיים. זה יקטין את מספר הנפגעים ממלחמה.

שלב 13: תודה:)

תודה רבה על הזמן שהקדשת להסתכל על ההנחיה הזו

אני מקווה שעשיתי הסבר קצר לפרויקט הזה כדי שכל אחד יוכל להבין את הפרויקט בקלות ולעשות את שלו. מכיוון שהוא פרויקט מעט מורכב אתה עלול להיתקל בבעיה בתחילה במהלך ממשק, קידוד ובדיקה. פשוט בצע את שלב אחד אחד וחסל את שורת השגיאות, אל תעלה קוד ישירות ותתחיל לרוץ. הקוד הוא גם קוד כללי, ייתכן שאנשים יצטרכו לבצע שינויים בהתאם לדרישתך.

מה שאני מציע הוא קודם כל ממשק אחד מרכיב אותו ולבדוק אותו, ואז להוסיף עוד קוד אחד ולבדוק אותו. זה יעזור טוב יותר. קח קצת התייחסות מגוגל כי גם הקוד שלי אינו נכון במאת האחוזים. סוף סוף אני גם חדש באדואינו ובתכנות ומכאן שניסיתי כמיטב יכולתי.

מקווה שאהבת את זה:)

אנא העדף את המדריך הזה

אנא הצביע עבורי בתחרות ROBOT

לחיים