DIY Divar Ardınca Robot: 9 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu Təlimat kitabında, bir neçə xarici ultrasəs və infraqırmızı (IR) sensorlar ilə birlikdə GreenPAK ™ istifadə edərək bir maneə aşkarlama və qaçınma sisteminin necə dizayn ediləcəyini izah edəcəyik. Bu dizayn, avtonom və süni olaraq ağıllı robot sistemləri üçün lazım olan bəzi mövzuları təqdim edəcək.

Aşağıda robotun ardınca divar yaratmaq üçün həllin necə proqramlaşdırıldığını anlamaq üçün lazım olan addımları təsvir etdik. Ancaq proqramlaşdırmanın nəticəsini əldə etmək istəyirsinizsə, artıq tamamlanmış GreenPAK Dizayn Faylına baxmaq üçün GreenPAK proqramını yükləyin. GreenPAK İnkişaf Kitini kompüterinizə qoşun və sonrakı robotu yaratmaq üçün proqramı vurun.

Addım 1: Problem Bildirimi

Son zamanlarda süni intellektə maraq yenidən artdı və bu marağın çoxu tam avtonom və ağıllı maşınlara yönəldi. Bu cür robotlar insan məsuliyyətini minimuma endirə və avtomatlaşdırmanı mülki xidmətlər və müdafiə kimi sahələrdə genişləndirə bilər. AI tədqiqatçıları, yanğınsöndürmə, tibbi xidmət, fəlakətlərin idarə edilməsi və xilasedici vəzifələr kimi xidmətləri avtomatlaşdırılmış robotlar vasitəsi ilə avtomatlaşdırmağa çalışırlar. Bu nəqliyyat vasitələrinin aşması lazım olan bir problem, moloz, yanğın, tələlər və s.

Addım 2: Tətbiq Təfərrüatları

Bu Təlimat kitabında bir ultrasəs sensoru, bir cüt IR maneə aşkarlama sensoru, bir motor sürücüsü dövrəsi (L298N), dörd DC mühərriki, təkərlər, 4 təkərli bir avtomobil skeleti və GreenPAK SLG46620V çipindən istifadə edəcəyik.

Ultrasonik sensoru (aka sonar) işə salmaq üçün GreenPAK nəzarətçisinin rəqəmsal çıxış pinindən istifadə olunur və analiz üçün qarşıdakı maneələrdən çıxan əks -sədaları toplamaq üçün rəqəmsal giriş pinindən istifadə olunur. IR maneə aşkarlama sensorunun çıxışı da müşahidə olunur. Bir sıra şərtlər tətbiq edildikdən sonra, əgər bir maneə çox yaxındırsa, toqquşmanın qarşısını almaq üçün mühərriklər (4 təkərin hər birinə bağlanmış) tənzimlənir.

Addım 3: İzahat

Avtonom maneələrdən qaçmaq robotu həm maneələri aşkar etməyi, həm də toqquşmalardan qaçmağı bacarmalıdır. Belə bir robotun dizaynı, qabar sensorlar, infraqırmızı sensorlar, ultrasəs sensorlar və s. Kimi müxtəlif sensorların inteqrasiyasını tələb edir. Ultrasonik sensor, aşağı qiymətə və nisbətən yüksək məsafəyə malik olduğu üçün yavaş hərəkət edən avtonom robot üçün maneələrin aşkarlanması üçün uyğundur.

Ultrasonik sensor qısa ultrasəs partlayışı yayaraq və əks -sədasını dinləyərək obyektləri aşkar edir. Bir ana mikrokontrolörün nəzarəti altında, sensor 40 kHz qısa bir nəbz buraxır. Bu nəbz bir cisimə dəyənə qədər havada hərəkət edir və sonra yenidən sensora əks olunur. Sensor, ev sahibinə əks -səda aşkar edildikdə sona çatan bir çıxış siqnalı verir. Bu şəkildə, qaytarılmış nəbzin eni obyektə olan məsafəni hesablamaq üçün istifadə olunur.

Bu maneədən qaçan robot vasitə, yolundakı obyektləri aşkar etmək üçün ultrasəs sensoru istifadə edir. Motorlar IC sürücüsü vasitəsilə GreenPAK -a qoşulur. Ultrasəs sensoru robotun ön tərəfinə, yan maneələri aşkar etmək üçün robotun sol və sağ tərəflərinə iki IR maneə aşkarlama sensoru əlavə olunur.

Robot istədiyi yolda hərəkət edərkən, ultrasəs sensoru davamlı olaraq ultrasəs dalğalarını ötürür. Robotun qarşısında bir maneə olduqda, ultrasəs dalğaları maneədən geri əks olunur və bu məlumatlar GreenPAK -a ötürülür. Eyni zamanda, IR sensorlar IR dalğaları yayır və alır. Ultrasonik və IR sensorlardakı girişləri şərh etdikdən sonra GreenPAK dörd təkərin hər biri üçün mühərrikləri idarə edir.

Addım 4: Alqoritm Təsviri

Başlanğıcda, dörd mühərrik eyni vaxtda açılır ki, bu da robotun irəli getməsinə səbəb olur. Sonra, ultrasəs sensoru robotun ön hissəsindən müəyyən vaxtlarda pulslar göndərir. Bir maneə varsa, səs impulsları əks olunur və sensor tərəfindən aşkarlanır. İmpulsların əks olunması maneənin fiziki vəziyyətindən asılıdır: əgər düzensizdirsə, əks olunan pulslar daha az olacaq; vahiddirsə, ötürülən impulsların çoxu əks olunacaq. Yansıma da maneənin istiqamətindən asılıdır. Bir az əyilmiş və ya sensora paralel olaraq yerləşdirilmişsə, səs dalğalarının çoxu əks olunmadan keçəcəkdir.

Robotun qarşısında bir maneə aşkar edildikdə, IR sensorlarından yan çıxışlar müşahidə olunur. Sağ tərəfdə bir maneə aşkar edilərsə, robotun sol tərəfdəki təkərləri əlil olur və bunun sola dönməsinə səbəb olur. Bir maneə aşkar edilmədikdə, alqoritm təkrarlanır. Axın diaqramı Şəkil 2 -də göstərilmişdir.

Addım 5: Ultrasonik Sensor HC-SR04

Ultrasonik sensor, səs dalğalarından istifadə edərək bir obyektə olan məsafəni ölçə bilən bir cihazdır. Müəyyən bir tezlikdə bir səs dalğası göndərərək və geri dönmək üçün bu səs dalğasını dinləyərək məsafəni ölçür. Yaranan səs dalğası ilə geri dönən səs dalğası arasındakı keçən vaxtı qeyd edərək, sonar sensoru ilə cisim arasındakı məsafəni hesablamaq mümkündür. Səs havada təxminən 344 m/s (1129 ft/s) sürətlə hərəkət edir, buna görə Formula 1 -dən istifadə edərək obyektə olan məsafəni hesablaya bilərsiniz.

HC-SR04 ultrasəs sensoru dörd sancaqdan ibarətdir: Vdd, GND, Trigger və Echo. Tətik pininə nəzarətçidən bir nəbz vurulduqda, sensor "dinamikdən" bir ultrasəs dalğası yayır. Yansıtılan dalğalar “alıcı” tərəfindən aşkarlanır və Echo pin vasitəsilə nəzarətçiyə geri ötürülür. Sensorla bir maneə arasındakı məsafə nə qədər uzun olsa, Echo pinindəki nəbz daha uzun olacaq. Nəbz, sonar nəbzinin sensordan hərəkət etməsi və ikiyə bölünərək geri qayıtması üçün lazım olan müddətdə qalır. Sonar tetiklendiğinde, daxili bir taymer başlayır və əks olunan dalğa aşkarlanana qədər davam edir. Bu zaman daha sonra ikiyə bölünür, çünki səs dalğasının maneəyə çatması üçün lazım olan vaxt taymerin işlədiyi vaxtın yarısı idi.

Ultrasonik sensorun işi Şəkil 4 -də göstərilmişdir.

Ultrasonik nəbz yaratmaq üçün Tetikleyicini 10μs üçün YÜKSEK bir vəziyyətə qoymalısınız. Bu, cihazın qarşısındakı hər hansı bir maneəni əks etdirəcək və sensor tərəfindən qəbul ediləcək 8 dövrəli bir sonik partlayış göndərəcək. Echo pin, səs dalğasının keçdiyi vaxtı (mikrosaniyələrdə) çıxaracaq.

Addım 6: İnfraqırmızı Maneə Algılama Sensor Modulu

Ultrasəs sensoru kimi, infraqırmızı (İR) maneə aşkarlamasının əsas konsepsiyası İQ siqnalını (radiasiya şəklində) ötürmək və əksini müşahidə etməkdir. IR sensoru modulu Şəkil 6 -da göstərilmişdir.

Xüsusiyyətləri

• Devre kartında bir maneə göstərici işığı var
• Rəqəmsal çıxış siqnalı
• Algılama məsafəsi: 2 ~ 30 sm
• Algılama Açısı: 35 °
• Müqayisə çipi: LM393
• Potensiometr vasitəsilə tənzimlənən aşkarlama məsafəsi aralığı:

○ Saat yönünde: Algılama məsafəsini artırın

○ Saat əqrəbinin əksinə: Algılama məsafəsini azaldın

Xüsusiyyətlər

• İş gərginliyi: 3-5 V DC
• Çıxış növü: Rəqəmsal keçid çıxışı (0 və 1)
• Asan montaj üçün 3 mm vida delikləri
• Lövhənin ölçüsü: 3,2 x 1,4 sm

Nəzarət Göstəricisinin Təsviri Cədvəl 1 -də təsvir edilmişdir.

Addım 7: Motor Sürücü Dövrü L298N

Motor sürücüsü dövrəsi və ya H-Bridge, DC mühərriklərinin sürətini və istiqamətini idarə etmək üçün istifadə olunur. Ayrı bir DC enerji qaynağına bağlanmalı olan iki girişi var (mühərriklər ağır cərəyan çəkir və birbaşa idarəedicidən təchiz oluna bilməz), hər bir motor üçün iki set çıxışı (müsbət və mənfi), hər biri üçün iki imkan pin hər bir motor çıxışının istiqamətini idarə etmək üçün çıxış dəsti və iki dəst pin (hər motor üçün iki pin). Ən sol iki sancağa bir pin üçün YÜKSÜK, digərinə LOW məntiq səviyyələri verilərsə, sol prizə qoşulan motor bir istiqamətə dönər və məntiq ardıcıllığı tərsinə çevrilərsə (LOW və HIGH), mühərriklər dönər. əks istiqamətdə. Eyni şey ən sağdakı pinlərə və sağ çıxış motoruna aiddir. Cütdəki hər iki sancağa yüksək və ya aşağı məntiq səviyyələri verilsə, mühərriklər dayanacaq.

Bu ikitərəfli motor sürücüsü, çox populyar L298 Dual H-Bridge Motor Driver IC-ə əsaslanır. Bu modul hər iki istiqamətdə iki mühərriki asanlıqla və müstəqil idarə etməyə imkan verir. Nəzarət üçün standart məntiq siqnallarından istifadə edir və iki fazalı pilləli mühərrikləri, dörd fazalı pilləli mühərrikləri və iki fazalı DC mühərrikləri idarə edə bilir. Filtr kondansatörü və dövrə içərisindəki cihazları induktiv yükün tərs cərəyanının zədələnməsindən qoruyan, etibarlılığı artıran sərbəst dönən bir diod var. L298, 5-35 V sürücü gərginliyinə və 5 V məntiq səviyyəsinə malikdir.

Motor sürücüsünün funksiyası Cədvəl 2 -də təsvir edilmişdir.

Ultrasonik sensor, motor sürücüsü və GPAK çipi arasındakı əlaqələri göstərən blok diaqramı Şəkil 8 -də göstərilmişdir.

Addım 8: GreenPAK Dizaynı

Matrix 0 -da, sensor üçün tetikleyici giriş CNT0/DLY0, CNT5/DLY5, INV0 və osilatordan istifadə edilərək yaradılmışdır. Ultrasonik sensorun Echo pinindən giriş Pin3 istifadə edərək oxunur. 3 bitlik LUT0-da üç giriş tətbiq olunur: biri Echo, digəri Trigger, üçüncüsü isə Trigger girişi 30 bizi gecikdirir. Bu axtarış cədvəlinin çıxışı Matrix 1-də istifadə olunur. İQ sensorlarından çıxan nəticə də Matrix 0-da alınır.

Matrix 1 -də, P1 və P6 portları ORD -dir və motor sürücüsünün Pin1 -ə qoşulan Pin17 -yə bağlıdır. Pin18 həmişə LOW məntiqindədir və motor sürücüsünün Pin2 -yə bağlıdır. Eyni şəkildə, P2 və P7 portları bir yerdədir və motor sürücüsü dövrəsinin P3 -ə bağlı olan GreenPAK -ın Pin20 -ə bağlıdır. Pin19, motor sürücüsünün Pin4 -ə bağlıdır və həmişə LOW məntiqindədir.

Echo pimi YÜKSƏK olduqda, bu, robotun qarşısında bir obyektin olması deməkdir. Robot daha sonra İQ sensorlarından sol və sağ maneələri yoxlayır. Robotun sağ tərəfində də bir maneə varsa, o zaman sola dönər və sol tərəfdə bir maneə varsa, o zaman sağa dönər. Bu şəkildə robot maneələrdən qaçır və toqquşmadan hərəkət edir.

Nəticə

Bu Təlimat kitabında, əsas nəzarət elementi olaraq GreenPAK SLG46620V -dən istifadə edərək sadə avtomatik maneə aşkarlama və qaçma vasitəsi yaratdıq. Əlavə bir dövrə ilə bu dizayn, müəyyən bir nöqtəyə yol tapmaq, labirent həll alqoritmi, alqoritmi izləyən bir xətt və s.

Addım 9: Avadanlıq Şəkilləri