Escape Robot: RC Car для побега: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Основная цель этого проекта заключалась в создании робота, который отличался бы от уже существующих роботов и который можно было бы использовать в реальной и инновационной области.

Основываясь на личном опыте, было решено построить робота в форме автомобиля, который будет реализован в игре Escape Game. Благодаря различным компонентам игроки могли включать машину, разгадывая загадку на контроллере, контролировать траекторию движения машины и получать по пути ключ, чтобы покинуть комнату.

Поскольку этот проект был частью курса мехатроники, проводимого в Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) и Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Бельгия, вначале были представлены несколько требований, таких как:

• Использование и объединение областей механики, электроники и программирования
• Бюджет 200 €
• Готового и работающего робота, который приносит что-то новое

И поскольку его собирались использовать в реальных сеансах квестов, иногда в нескольких сеансах подряд, требовалось выполнить еще несколько требований:

• Автономность: поиск способа сделать робота полуавтономным с соблюдением игровых ограничений.
• Удобство использования: удобство использования, наличие экрана с обратной связью камеры
• Прочность: прочные материалы, способные поглощать удары
• Безопасность: игроки не находятся в прямом контакте с роботом

Шаг 1. Основная концепция и мотивация

Как объяснялось во введении, основная концепция этого проекта заключается в создании и построении полуавтономного робота, сначала управляемого игроками в игре про побег, а затем способного забрать управление у игроков.

Принцип такой: представьте, что вы заперты в комнате с группой друзей. Единственная возможность выбраться из комнаты - найти ключ. Ключ спрятан в лабиринте, расположенном у вас под ногами, в темном промежуточном этаже. Чтобы получить этот ключ, у вас есть три вещи: пульт дистанционного управления, карта и экран. Пульт дистанционного управления позволяет вам управлять автомобилем уже на промежуточном этаже, разгадывая загадку, придуманную для существующих кнопок управления пульта. Как только вы отгадаете эту загадку, машину включают (см. Шаг 5: Кодирование - основная функция с именем 'loop ()'), и вы можете начать вести машину по лабиринту с помощью данной карты. Экран предназначен для отображения в реальном времени того, что видит автомобиль, благодаря камере, установленной перед роботом, и, следовательно, помогает вам видеть траектории и, что более важно, ключ. Как только вы получите ключ благодаря магниту на дне робота и когда вы достигнете конца лабиринта, вы сможете взять ключ и сбежать из комнаты, в которой вы были заперты.

Таким образом, основными компонентами робота являются:

1. Загадка, которую предстоит разгадать на пульте дистанционного управления
2. Управление роботом игроками с пульта дистанционного управления
3. Управление отображением на основе видео, снятого камерой в реальном времени

Поскольку в таких играх основным ограничением является время (в большинстве квестов у вас есть от 30 минут до 1 часа, чтобы выбраться, чтобы добиться успеха), датчик прикрепляется и подключается к основанию робота, так что если вы, как игроки, превысите в заданное время (в нашем случае 30 минут) робот забирает управление и завершает паркуры самостоятельно, так что у вас есть шанс получить ключ от комнаты до того, как таймер игры сработает (в нашем случае 1 час)

Кроме того, поскольку автомобиль находится в полностью темном помещении, недалеко от датчика закреплены светодиоды, чтобы помочь ему считывать сигнал с земли.

За этим групповым проектом стояло желание опираться на то, что уже существует на рынке, модифицировать его, добавляя личную ценность, и иметь возможность использовать его в какой-нибудь увлекательной и интерактивной сфере. На самом деле, после общения с успешным квестом в Брюсселе, Бельгия, мы обнаружили, что квест-игры не только становятся все более популярными, но и что им часто не хватает интерактивности, и что клиенты жалуются, что их недостаточно. игра.

Поэтому мы попытались придумать идею робота, который бы отвечал заданным требованиям, приглашая игроков по-настоящему участвовать в игре.

Вот краткое описание того, что происходит в роботе:

- Неавтономная часть: пульт дистанционного управления подключен к Arduino через приемник. Игроки управляют пультом дистанционного управления и, следовательно, управляют Arduino, который управляет двигателями. Arduino включается перед запуском игры, но он входит в основную функцию, когда игроки разгадывают загадку на пульте дистанционного управления. Инфракрасная беспроводная камера уже включена (включается одновременно с "целым" (управляется Arduino) при включении / выключении). Игроки управляют автомобилем с помощью пульта дистанционного управления: они контролируют скорость и направление (см. Шаг 5: блок-схема). Когда таймер, который запускается при входе в основную функцию, равен 30 минутам, управление с контроллера отключается.

- Автономная часть: управление осуществляется с помощью Arduino. Через 30 минут ИК-датчик линейного отслеживания начинает движение по линии на земле, завершая паркур.

Шаг 2: материалы и инструменты

МАТЕРИАЛ

Электронные части

• Микроконтроллер:

  • Arduino UNO
  • Моторный щит Arduino - Reichelt - 22,52 €

• Датчики:

  ИК линейный трекер - Mc Hobby - 16.54 €

• Батареи:

  6 батарей 1,5 В

• Другой:

  • Протоборд
  • Беспроводная камера (приемник) - Banggood - 21.63 €
  • Пульт дистанционного управления (передатчик + приемник) - Amazon - 36,99 €
  • Зарядная док-станция (приемник Qi) - Reichelt - 22,33 € (не используется - см. Шаг 7: Заключение)
  • Светодиод - Amazon - 23.60 €

Механическая часть

• Комплект автомобильного шасси своими руками - Amazon - 14,99 €

  • Использовал:

    • 1x переключатель
    • 1x роликовое колесо
    • 2x колеса
    • 2x двигатель постоянного тока
    • 1x держатель батареи

  • Не используется:

    • 1x автомобильное шасси
    • 4x M3 * 30 винт
    • 4x прокладка L12
    • 4x застежки
    • 8x M3 * 6 винт
    • Гайка М3
• Магнит - Амазонка - 9,99 €

• Болты, гайки, винты

  • M2 * 20
  • M3 * 12
  • M4 * 40
  • M12 * 30
  • все соответствующие гайки

• Детали, напечатанные на 3D-принтере:

  • 5 пружин
  • 2x фиксация мотора
  • 1x L-образная фиксация линейного трекера

• Лазерная резка деталей:

  • 2x круглая плоская тарелка
  • 5x прямоугольная маленькая плоская тарелка

ОРУДИЕ ТРУДА

• Машины:

  • 3д принтер
  • Лазерный резак
• Отвертки
• Ручной бурильщик
• Лайм
• Припой для электроники

Шаг 3: (Лазерная) резка и (3D) печать

Для получения некоторых наших компонентов мы использовали методы лазерной резки и 3D-печати. Вы можете найти все файлы САПР в файле.step ниже

Лазерный резак

Две основные детали крепления робота были вырезаны лазером: (Материал = картон МДФ толщиной 4 мм)

- 2 круглых плоских диска, составляющих основу (или шасси) робота

- Несколько отверстий на двух дисках для размещения механических и электронных компонентов

- 5 прямоугольных пластин для фиксации пружин между двумя пластинами шасси

3D-принтер (Ultimakers & Prusa)

Различные элементы робота были напечатаны на 3D-принтере, чтобы придать им одновременно сопротивление и гибкость: (Материал = PLA) - 5 пружин: обратите внимание, что пружины напечатаны в виде блоков, поэтому их необходимо подпилить, чтобы получить им свои «весенние» формы!

- 2 прямоугольные полые части для крепления моторов

- L-образная деталь для размещения трекера Line

Шаг 4: Сборка электроники

Как вы можете видеть на электронных схемах, Arduino, как и ожидалось, является центральной частью электронной части.

Connexion Arduino - Линейный трекер: (см. Соответствующий эскиз последователя)

Connexion Arduino - Двигатели: (см. Соответствующий общий эскиз - слева)

Connexion Arduino - приемник дистанционного управления: (см. Соответствующий общий эскиз - вверху)

Connexion Arduino - светодиоды: (см. Соответствующий общий рисунок - слева)

Проточная плата используется для увеличения количества портов 5V и GND и облегчения всех подключений.

Этот шаг не самый простой, так как он должен соответствовать указанным выше требованиям (автономность, удобство в использовании, надежность, безопасность), а электрическая цепь требует особого внимания и предосторожности.

Шаг 5: кодирование

Кодирование касается Arduino, двигателей, пульта дистанционного управления, линейного трекера и светодиодов.

Вы можете найти по коду:

1. Объявление переменных:

• Декларация PIN-кода, используемого приемником RC
• Декларация штыря, используемого DC Motors
• Декларация контактов, используемых светодиодами
• Объявление переменных, используемых функцией 'Riddle'
• Декларация контакта, используемого ИК-датчиками
• Объявление переменных, используемых IR Deck

2. Функция инициализации: инициализируйте различные контакты и светодиоды.

Функция 'setup ()'

3. Функция для двигателей:

• Функция 'turn_left ()'
• Функция Turn_right ()
• Функция CaliRobot ()

4. Функция отслеживания строк: использует предыдущую функцию CaliRobot () во время полуавтономного поведения робота.

Функция Follower ()

5. Функция для пульта дистанционного управления (загадка): содержит правильное решение загадки, представленной игрокам.

Функция 'Загадка ()'

6. Функция основного цикла: позволяет игрокам управлять автомобилем после того, как они нашли решение загадки, запускает таймер и переключает вход с цифрового (с дистанционным управлением) на цифровой (автономный), когда таймер превышает 30 минут.

Функция 'loop ()'

Основной процесс кода поясняется на блок-схеме выше, с выделенными основными функциями.

Вы также можете найти весь код этого проекта в прикрепленном файле.ino, который был написан с использованием интерфейса разработки Arduino IDE.

Шаг 6: Сборка

Когда все компоненты будут вырезаны лазером, напечатаны на 3D-принтере и готовы: мы сможем собрать все это!

Сначала мы закрепляем напечатанные на 3D-принтере пружины на прямоугольных пластинах, вырезанных лазером, с помощью болтов, диаметр которых равен диаметру отверстий внутри пружин.

После того, как 5 пружин закреплены на своих небольших пластинах, мы можем закрепить последние на нижней пластине шасси с помощью болтов меньшего размера.

Во-вторых, мы можем прикрепить двигатели к 3D-печатным креплениям двигателя под нижней пластиной шасси с помощью небольших болтов.

Как только они будут исправлены, мы сможем закрепить 2 колеса на двигателях внутри отверстий в нижней пластине шасси.

В-третьих, мы можем закрепить поворотное колесо также под нижней пластиной шасси с помощью небольших болтов, чтобы нижняя пластина шасси располагалась горизонтально.

Теперь мы можем исправить все остальные компоненты

• Нижняя плита шасси:

  • Ниже:

    • Линейный трекер
    • ВЕЛ

  • Над:

    • Приемник пульта дистанционного управления
    • Arduino и моторный щит
    • ВЕЛ

• Верхняя плита шасси:

  • Ниже:

    Камера

  • Над:

    • Аккумуляторы
    • Переключатель вкл. / Выкл.

Наконец, мы можем собрать две пластины шасси вместе.

Примечание: будьте осторожны при сборке всех компонентов вместе! В нашем случае одна из небольших пластин для пружин была повреждена при сборке двух пластин шасси, потому что она была слишком тонкой. Мы снова начали с большей ширины. Обязательно используйте прочные материалы при лазерной резке (а также 3D-принтер) и проверьте размеры, чтобы ваши детали не были слишком тонкими или слишком хрупкими.

Шаг 7: Заключение

После того, как все компоненты собраны (убедитесь, что все компоненты надежно закреплены и не рискуют упасть), приемник камеры, подключенный к экрану (например, экран телевизора), и батареи (6x 1,5 В) вставьте держатель батареи, вы готовы все это проверить!

Мы попытались продвинуть проект еще на один шаг, заменив батареи (6x 1,5 В) на портативные батареи:

• создание зарядной док-станции (беспроводное зарядное устройство, закрепленное в лазерной зарядной станции (см. фотографии));
• добавление приемника (приемника Qi) на переносной аккумулятор (см. фотографии);
• написать функцию на Arduino, предлагающую роботу следовать по линии на земле в противоположном направлении, чтобы добраться до зарядной док-станции и подзарядить аккумулятор, чтобы весь робот был автономно готов к следующей игровой сессии.

Поскольку мы столкнулись с проблемами при замене батареек портативной батареей прямо перед крайним сроком выполнения проекта (напоминание: этот проект контролировался нашими профессорами ULB / VUB, поэтому у нас был крайний срок, который необходимо соблюдать), мы не смогли протестировать окончательный вариант. робот. Тем не менее, вы можете найти здесь видео робота, который питается от компьютера (соединение USB) и управляется с помощью пульта дистанционного управления.

Тем не менее, мы смогли достичь всех дополнительных ценностей, на которые мы нацелились: - Надежность - Круглая форма - Загадка включения - Переключение управления (удаленное -> автономное). Если этот проект сохранил ваше внимание и любопытство, мы очень Любопытно посмотреть, что вы сделали, посмотреть, выполнили ли вы какие-то шаги, отличные от наших, и посмотреть, преуспел ли вы в процессе автономной зарядки!

Не стесняйтесь рассказать нам, что вы думаете об этом проекте!