הכנת רובוט רץ במבוך: 3 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

מקורם של רובוטים לפתרון מבוך משנות השבעים. מאז, ה- IEEE מקיים תחרויות לפתרון מבוכים הנקראות תחרות מיקרו עכברים. מטרת התחרות היא לעצב רובוט שמוצא את אמצע המבוך במהירות האפשרית. האלגוריתמים המשמשים לפתרון מהיר של המבוך מתחלקים בדרך כלל לשלוש קטגוריות; חיפוש אקראי, מיפוי מבוך וקיר ימין או שמאל לפי שיטות.

הפונקציונלית ביותר משיטות אלה היא השיטה הבאה לקיר. בשיטה זו, הרובוט עוקב אחר דופן הצד הימנית או השמאלית במבוך. אם נקודת היציאה מחוברת לקירות החיצוניים של המבוך, הרובוט ימצא את היציאה. הערת האפליקציה הזו משתמשת בקיר הנכון בשיטה הבאה.

חוּמרָה

יישום זה משתמש ב:

• 2 חיישני מרחק אנלוגיים חדים
• חיישן גשש
• קוֹדַאִי
• מנועים ונהג מנוע
• Silego GreenPAK SLG46531V
• ווסת מתח, שלדת רובוט.

נשתמש בחיישן המרחק האנלוגי כדי לקבוע את המרחקים לקירות הימניים והקדמיים. חיישני המרחק החדים מהווים בחירה פופולרית לפרויקטים רבים הדורשים מדידות מרחק מדויקות. חיישן IR זה חסכוני יותר ממדדי טווח סונאר, אך הוא מספק ביצועים טובים בהרבה מאלטרנטיבות IR אחרות. קיים קשר לא ליניארי הפוך בין מתח המוצא של החיישן לבין המרחק הנמדד. העלילה המציגה את הקשר בין פלט החיישן והמרחק הנמדד מוצגת באיור 1.

קו לבן על רקע צבע שחור נקבע כיעד. נשתמש בחיישן הגשש כדי לזהות את הקו הלבן. לחיישן הגשש יש חמישה יציאות אנלוגיות, והנתונים המוצגים מושפעים מהמרחק ומהצבע של האובייקט שזוהה. הנקודות שזוהו עם השתקפות אינפרא אדום גבוהה יותר (לבן) יגרמו לערך פלט גבוה יותר, וההחזרה האינפרא אדומה הנמוכה (שחורה) תגרום לערך פלט נמוך יותר.

נשתמש במקודד הגלגלים של pololu לחישוב המרחק שהרובוט עובר. לוח מקודד מרובע זה מיועד לעבודה עם מנועי מיקרו מתכת פולולו. הוא מתפקד על ידי החזקת שני חיישני השתקפויות אינפרא אדום בתוך המרכז של גלגל פולולו 42 × 19 מ מ ומדידת תנועת 12 השיניים לאורך שפת הגלגל.

לוח מעגלים של נהג מנועים (L298N) משמש לשליטה במנועים. סיכות INx משמשות לכוון המנועים, וסיכות ENx משמשות לקביעת מהירות המנועים.

כמו כן, משמש ווסת מתח להפחתת המתח מהסוללה עד 5V.

שלב 1: תיאור אלגוריתם

מדריך זה משלב את הקיר הנכון בשיטה הבאה. זה מבוסס על ארגון עדיפות כיוון על ידי העדפת הכיוון הימני ביותר האפשרי. אם הרובוט אינו יכול לזהות את הקיר מימין, הוא פונה ימינה. אם הרובוט מזהה את הקיר הימני ואין קיר מלפנים, הוא מתקדם. אם יש קיר מימין לרובוט ולחזית, הוא פונה שמאלה.

הערה חשובה היא שאין קיר להתייחסות לאחר שהרובוט פשוט פנה ימינה. לכן "פנייה ימינה" מתבצעת בשלושה שלבים. זז קדימה, פנה ימינה, זז קדימה.

בנוסף, הרובוט חייב לשמור על מרחק מהקיר בעת תנועה קדימה. ניתן לעשות זאת על ידי התאמת מנוע אחד להיות מהיר או איטי יותר מהשני. המצב הסופי של תרשים הזרימה מוצג באיור 10.

ניתן ליישם רובוט מבוך רץ בקלות רבה עם IC אחד (Green CM) המוגדר עם אות מעורב. אתה יכול לעבור את כל השלבים כדי להבין כיצד תוכנן שבב GreenPAK לשליטה ברובוט Maze Runner. עם זאת, אם אתה רק רוצה ליצור בקלות את רובוט Maze Runner מבלי להבין את כל המעגלים הפנימיים, הורד את תוכנת GreenPAK כדי לצפות בקובץ העיצוב GreenPAK של Maze Runner Robot שהושלם כבר. חבר את המחשב שלך לערכת הפיתוח של GreenPAK והקש על התוכנית כדי ליצור את ה- IC המותאם אישית לשליטה ברובוט המבוך שלך. השלב הבא ידון בהיגיון הנמצא בתוך קובץ התכנון של רובוט Maze Runner GreenPAK למי שמעוניין להבין כיצד פועל המעגל.

שלב 2: עיצוב GreenPAK

עיצוב GreenPAK מורכב משני חלקים. אלו הם:

• פרשנות / עיבוד נתונים מחיישני מרחק
• מצבי ASM ויציאות מוטוריות

פרשנות / עיבוד נתונים מחיישני מרחק

חשוב לפרש את הנתונים מחיישני המרחק. תנועות הרובוט נבחנות בהתאם לתפוקות חיישני המרחק. מכיוון שחיישני המרחק הם אנלוגיים, נשתמש ב- ACMPs. מיקומו של הרובוט ביחס לקיר נקבע על ידי השוואת המתחים של החיישנים עם מתחי הסף שנקבעו מראש.

נשתמש ב -3 ACMPs;

• לזיהוי הקיר הקדמי (ACMP2)
• לזיהוי הקיר הימני (ACMP0)
• כדי להגן על מרחק הקיר הימני (ACMP1)

מכיוון ACMP0 ו- ACMP1 תלויים באותו חיישן מרחק, השתמשנו באותו מקור IN+ עבור שני המשווים. ניתן למנוע שינוי אות קבוע על ידי מתן ACMP1 25mv של היסטריה.

אנו יכולים לקבוע את אותות הכיוון על סמך תפוקות ה- ACMP. המעגל המוצג באיור 12 מתאר את תרשים הזרימה המתואר באיור 7.

באותו אופן, המעגל המציין את מיקומו של הרובוט ביחס לקיר הימני מוצג באיור 13.

מדינות ASM ותפוקות מוטוריות

יישום זה משתמש במכשיר המדינה האסינכרוני, או ASM, לשליטה ברובוט. ישנם 8 מצבים ב- ASM, ו -8 יציאות בכל מדינה. ניתן להשתמש ב- RAM הפלט כדי להתאים יציאות אלה. המדינות מפורטות להלן:

• הַתחָלָה
• לִשְׁלוֹט
• התרחק מהקיר הימני
• קרוב לקיר הימני
• פונה שמאלה
• הזז קדימה -1
• פנה ימינה
• הזז קדימה -2

מצבים אלה קובעים את הפלט לנהג המנוע ומכוונים את הרובוט. יש 3 יציאות מה- GreenPAK לכל מנוע. שניים קובעים את כיוון המנוע, והפלט השני קובע את מהירות המנוע. התנועה המוטורית לפי תפוקות אלה מוצגת בטבלאות הבאות:

ה- ASM Output RAM נגזר מטבלאות אלה. הוא מוצג באיור 14. בנוסף לנהגי המנוע יש עוד שתי יציאות. יציאות אלה עוברות לבלוקי העיכוב המתאימים כדי לאפשר לרובוט לעבור מרחק מסוים. הפלט של בלוקים עיכוב אלה מחוברים גם לכניסות ASM.

מכשירי PWM שימשו להתאמת מהירות המנועים. ה- ASM שימש לקביעת איזה PWM המנוע יפעל. האותות PWMA-S ו- PWMB-S מוגדרים לביטים של mux select.

שלב 3:

בפרויקט זה יצרנו רובוט לפתרון מבוך. פרשנו נתונים ממספר חיישנים, שלטנו במצב הרובוט באמצעות ASM של GreenPAK והנענו את המנועים עם נהג מנוע. באופן כללי, מיקרו -מעבדים משמשים בפרויקטים כאלה, אך ל- GreenPAK יש כמה יתרונות על פני MCU: הוא קטן יותר, זול יותר ויכול לעבד את פלט החיישן מהר יותר מאשר MCU.