Роевые боты: сборка и кооперативный транспорт: 13 шагов

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

Всем привет, Это руководство посвящено теме «Роевые боты: сборка и кооперативная транспортировка», в которой мы можем построить собственного главного и подчиненного роботов, подчиненный будет следовать за главным роботом, а мы будем управлять главным роботом с помощью нашего смартфона. Это забавный проект, просто попробуйте его. Компьютерщик внутри вас и играет с робототехникой. Я попробую много изображений, видео, краткие объяснения об этом проекте, чтобы получить четкое представление.

Чем COBOT отличается от Swarm и обычного бота, читайте здесь.

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Что такое робототехника Swarm

1. Робототехника Swarm - это новый подход к координации систем с несколькими роботами, которые состоят из большого количества в основном простых физических роботов.

2. Этот подход появился в области искусственного интеллекта роя, а также в области биологических исследований насекомых, муравьев и других областей в природе, в которых происходит роевое поведение.

3. Swarm Robotics - это новая область коллективной робототехники, которая использует парадигму полностью распределенного управления и относительно простых роботов для достижения скоординированного поведения на групповом уровне.

4. Робототехнические системы Swarm являются самоорганизующимися, что означает, что конструктивное коллективное (или макроскопическое) поведение возникает из индивидуальных (или микроскопических) решений, принимаемых роботами.

Шаг 1. Происхождение роя и ссылки в фильмах

1.2 Происхождение роя 1. Большинство исследований интеллекта роя основаны на том, как рои природы, такие как социальные насекомые, рыбы или млекопитающие, взаимодействуют друг с другом в стае в реальной жизни.

2. Эти стаи варьируются по размеру от нескольких особей, живущих на небольших природных территориях, до высокоорганизованных колоний, которые могут занимать большие территории и состоять из более чем миллионов особей.

3. Групповое поведение, возникающее в роях, демонстрирует большую гибкость и устойчивость, например, планирование пути, строительство гнезд, распределение задач и многие другие сложные коллективные формы поведения в роях различной природы.

4. Особи в природном рое демонстрируют очень слабые способности, однако сложное групповое поведение может проявляться во всем рое, такое как миграция скоплений птиц и косяков рыб, а также поиск пищи для семей муравьев и пчел, как показано на рис. стройте колонии, птицы роятся в поисках пищи, пчелы роятся, чтобы собирать мед.

Шаг 2: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

1. Введение

В этой главе мы будем работать над двумя основными задачами нашего проекта: самосборка и совместная транспортировка. При самостоятельной сборке два робота будут собираться в линию, а при совместной транспортировке эти два робота будут транспортировать блок из одного места в другое.

1..1 Самостоятельная сборка роевых роботов

Мы стремимся управлять группой s-ботов полностью автономно, чтобы они находили объект, приближались и соединялись с ним.

1.2 Кооперативный транспорт

В данной работе рассматривается проблема

а) как управлять отдельными s-ботами для автономного соединения с объектом и / или друг с другом, и

б) как управлять роевым ботом или группой роевых ботов, чтобы транспортировать объект к цели.

Дизайн и полезность гибридной архитектуры управления для управления самосборной группой s-ботов, занятых совместной транспортной задачей, уже были изучены при моделировании. Проблема была разложена на подзадачи управления действиями.

1. S-боты, которые могут самостоятельно собираться. Собранные s-боты, способные обнаруживать цель во время транспортировки.

2. Собранные s-боты, которые не могут обнаружить цель во время транспортировки. Используйте один главный и подчиненный микроконтроллеры.

3. Сопряжение оптического датчика избегания с роевым роботом.

4. Развитая связь SPI между роевыми роботами.

5. Синхронизация между двумя роевыми роботами. Ограниченная транспортировка объекта - это только ограничение нашего проекта.

Шаг 3: МЕТОДОЛОГИЯ

Пять основных блоков проекта роя состоят из

A) Мастер и подчиненный Arduino: главный и подчиненный - это два бота на базе Arduino, которые взаимодействуют вместе для выполнения желаемой задачи - в нашем случае транспортировки тяжелых предметов. Мастер управляет перемещением и действиями ведомого через радиочастотный модуль, описанный в следующей части.

B) RF-модуль (nrf24l01): обмен данными между главным и подчиненным осуществляется через RF-модуль. Мастер отправляет желаемую команду через модуль передатчика, которая принимается подчиненным через подключенный к нему модуль приемника.

C) Избегайте препятствий: это глаза ботов. Уклонение от препятствий помогает ботам избегать нежелательных препятствий, а также предотвращает столкновения друг с другом. Он состоит из системы фотодиодов и светодиодов, которые размещены на ведущем и ведомом соответственно.

D) One Sheeld: первая часть - это щит, который физически подключен к вашей плате Arduino и действует как беспроводной посредник, передавая данные между Arduino и любым смартфоном Android через Bluetooth. Это программная платформа и приложение для смартфонов Android, которое управляет связью между нашим щитом и вашим смартфоном и позволяет вам выбирать между различными доступными щитами.

E) LV-MaxSonar: наши ультразвуковые датчики в воздухе, бесконтактные датчики обнаружения объектов и дальномеры, которые обнаруживают объекты в пределах области. На эти датчики не влияют цвет или другие визуальные характеристики обнаруженного объекта. Ультразвуковые датчики используют высокочастотный звук для обнаружения и локализации объектов в различных средах.

Шаг 4: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОМПОНЕНТОВ

Роевые боты: сборка и совместная транспортировка Описание булавки

A. Описание контакта nrf24L01

1 - GND

2 - VCC 3.3V !!! НЕ 5В

3 - CE на вывод 9 Arduino

4 - CSN к выводу 10 Arduino

5 - SCK к контакту 13 Arduino

6 - MOSI к выводу 11 Arduino

7 - MISO к контакту 12 Arduino

8 - НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ

Б. LV-MaxSonar

ВКК-5В

GND

Контакт данных - A5

C. ИС драйвера двигателя L293D

LeftMotorForward - D7 (цифровой вывод 7)

LeftMotorReverse - D6

RightMotorForward - D5

RightMotorReverse - D4

D. Фотодиод (необязательно)

VCC-5V

GND

Вывод данных - D0

Вы можете подключить контакт в соответствии с дизайном вашей печатной платы, но необходимо внести необходимые изменения в код.

Примечание: люди столкнутся с некоторыми проблемами при взаимодействии и запуске программы с первой попытки, пожалуйста, выполните все соединения и код правильно, а затем попробуйте еще раз.

Шаг 5: ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Hackster.io

Примечание: следующий прилагаемый текстовый файл содержит программы Master.ino и Slave.ino. Возьмите ссылку из кода, поймите, как работает, а затем загрузите ее в соответствующие ведущие arduino и ведомые arduino:)

Шаг 6: КОРПУС, ПЛАТА И ПРОТОТИПИРОВАНИЕ

Для своего робота можно взять любой чехол

Печатная плата содержит NRF, датчик предотвращения препятствий, аккумулятор, L293D IC. Вам не нужно делать печатную плату, просто на плате Purf подключите каждый компонент и припаяйте его

Шаг 7: ПРОВЕРКА ДАТЧИКА ИЗБЕЖАНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ

Шаг 8: ТЕСТИРОВАНИЕ ТРАНСИВЕРА NRF24L01

Примечание: извините за водяные знаки на видео;)

Шаг 9: ТЕСТИРОВАНИЕ ОДИНОЧНОГО БОТА И РАБОТЫ ОДНОГО БОТА

Шаг 10: СБОРКА МСТИТЕЛЕЙ ДЛЯ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

Шаг 11: ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

Шаг 12: ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Наш проект в основном основан на естественном поведении роя пчел или роя муравьев, которые эффективно и рационально выполняют порученную им задачу.

2. Координация между главным и подчиненным ботами эффективна при выполнении задачи транспортировки объектов.

3. Здесь используются только 1 главный и 1 подчиненный боты, что накладывает ограничение на размер объекта, который может быть перемещен из источника в пункт назначения.

4. После завершения самосборки транспортировка объекта становится простым и надежным процессом.

5. Использование беспроводных ботов делает пару главного и подчиненного ботов удобной в использовании.

БУДУЩЕЕ

1. Увеличивая количество подчиненных, можно осуществлять транспортировку более крупных и тяжелых предметов.

2. Эти роевые роботы могут использоваться для различных операций по спасению, в которых люди не могут вмешиваться в ситуации.

3. Использование Swarm Robotics может быть расширено для обслуживания нации через военные службы. Это снизит количество жертв войны.

Шаг 13: СПАСИБО:)

Большое спасибо за то, что уделили время, чтобы взглянуть на это руководство

Надеюсь, я дал краткое объяснение этому проекту, чтобы каждый мог легко понять проект и сделать свой собственный. Поскольку это небольшой сложный проект, вы можете столкнуться с проблемами изначально во время взаимодействия, кодирования и тестирования. Просто следуйте шагам один за другим и устраните строку с ошибкой, а не просто загрузите код и начните работу. Код также является общим кодом, людям, возможно, придется внести изменения в соответствии с вашими требованиями.

Я предлагаю сначала связать один компонент, закодировать его и протестировать, затем добавить еще один код и протестировать. Это поможет лучше. Возьмите ссылку из Google, потому что мой код также не на 100% правильный. Наконец-то я тоже новичок в Arduino и программировании, поэтому я старался изо всех сил.

Надеюсь, вам понравилось:)

Пожалуйста, добавьте это руководство в избранное

ГОЛОСОВАТЬ за меня в конкурсе РОБОТОВ

Ваше здоровье