Робот, избегающий препятствий с личностью !: 7 шагов (с картинками)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

В отличие от большинства бродячих ботов, этот на самом деле бродит так, что кажется, будто он «думает»! С микроконтроллером BASIC Stamp (Basic Atom, Parallax Basic Stamp, Coridium Stamp и т. Д.), Шасси какого-то типа, несколькими датчиками и некоторым сложным кодом из этого руководства вы можете создать робота, который будет выполнять движения, которые вы даже не можете запрограммировано в нем! Вот видео (оно невысокого качества, но я работаю над этим (я все еще пытаюсь понять, что оно слишком медленное).

Шаг 1: датчики

(Имя?) … Давайте назовем его просто Боб. У Боба пять датчиков

• Ультразвуковой дальномер (он же «сонар»)
• 2 ИК-датчика Sharp GP2D12
• 1 стандартная ИК-сборка (подробнее об этом позже)
• 1 фотоэлемент CdS (сульфид кадмия)

Ультразвуковой дальномер помогает Бобу видеть препятствия, которые находятся прямо перед ним; они также говорят ему, на каком расстоянии находится объект от него. Это можно получить из многих источников. Вы можете найти их на (Parallax; они называют это «Ping)))»), Acroname, HVW Technologies и многих других сайтах. Куда бы вы ни пошли, чтобы их найти, все они стоят примерно одинаково (~ 30 долларов). Два ИК-датчика производства Sharp очень просты в использовании, когда используются для простого обнаружения объектов, как в данном случае. Вы можете приобрести их в некоторых интернет-магазинах, например, в перечисленных выше. Они помогают Бобу видеть препятствия, недоступные ультразвуковому дальномеру; препятствия, которые подходят слишком близко к сторонам шасси. Они стоят от 12 до 15 долларов в зависимости от того, где вы их купите. "ИК сборку" сделал сам; см. шаг 2 для сборки. Фотоэлемент CdS (или светорегулирующий резистор, в зависимости от ваших предпочтений) предназначен для обнаружения изменений в окружающем освещении. Боб использует их, чтобы узнать, находится ли он в темной или светлой комнате. Если кто-то, у кого есть предыдущий опыт работы с любым из рейнджеров Sharp IR, к вашему сведению, они не используются для фактического измерения расстояния в этом роботе. У меня нет АЦП (аналого-цифрового преобразователя), и я не знаю, как их использовать. Они просто выдают на микроконтроллер BS2 сигнал HIGH или LOW. Таблицы данных для Sharp IR и датчика Ping))) можно найти в сети, но если вы ленивы, как я, вы можете прокрутить немного дальше, и вот они!

Шаг 2. Аппаратное обеспечение, мозг и другие компоненты

Ok. Начнем с того, что оборудование, которое использовалось для этого робота, было частью комплекта, который я получил. Это комплект «Boe-Bot» от Parallax (https://www. Parallax.com), но его конструкция очень гибкая; вы можете использовать любое шасси, которое захотите, просто убедитесь, что 1) ультразвуковой дальномер находится на самой высокой высоте робота, чтобы он не ударялся о нижнюю часть перил и т. д., и 2) ИК-датчики расположены под углом таким образом, чтобы они могут даже обнаруживать объекты, находящиеся на расстоянии около 1 дюйма от робота. Это предохраняет его от ударов по краям предметов, которые могут удариться о колеса. На шасси установлена плата Boe-Board от Parallax, которая поставляется с моим комплектом Boe-Bot, который просто Плата для разработки, которую можно использовать с любым микроконтроллером Stamp с одинаковыми требованиями к напряжению и расположением выводов. В Интернете есть множество различных плат для разработки Stamp. От Parallax стоит 65 долларов. На плате разработки, как и в мозгу Боба, стоит BS2e (BASIC Stamp 2 e), который в основном совпадает с BS2, за исключением большего объема памяти (RAM и EEPROM). EEPROM предназначен для хранения программ, а RAM - для хранения переменных (временно, конечно). Боб не может будь самым быстрым мыслителем в мире (~ 4000 инструкций в секунду), но эй, этого достаточно. Боб движется с помощью двух сервоприводов непрерывного вращения от Parallax, которые, как и многие сервоприводы, имеют БОЛЬШОЙ крутящий момент. Для сока у него есть 4-элементный батарейный блок AA (всего 6 В), подключенный к регулятору 5 В на макетной плате, который дает стабильный выход, как вы уже догадались, 5 В, чтобы не поджарить компоненты. Многие устройства для робототехники работают от источника питания 5 В или 6 В; почему-то это стандарт. И вы НЕ хотите жарить эти компоненты; они дорогие. BS2e имеет внутренний регулятор, но не давайте ему больше 9 В, если вы не используете плату для разработки! Кроме того, если вы не используете плата разработки (на которой всегда есть регуляторы), ОБЯЗАТЕЛЬНО используйте регулятор 5 В. ПРИМЕЧАНИЕ. Что касается энергопотребления, Боб очень жаден. Используйте для этого ПЕРЕЗАРЯЖНЫЕ батареи; они служат НАМНОГО дольше. Я использовал 4 аккумулятора Energizer @ 2500 мА каждый., что однозначно продлевает жизнь.

Шаг 3: Сборка цепи датчика освещенности

Датчик освещенности требует наличия цепи для BS2e, чтобы правильно его использовать. Я взял эту схему прямо из одной из книг о Parallax (точнее, той, которая идет с моим комплектом). ПРИМЕЧАНИЕ: КОНТАКТ 6 ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ПИН 1; ЭТО ДОЛЖНО СООТВЕТСТВОВАТЬ КОДУ, В противном случае ВЫ МОЖЕТЕ ПОВРЕДИТЬ ДРУГИЕ КОМПОНЕНТЫ. БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ, ЧТОБЫ НЕ ЗАМЕТИТЬ ЭТО.

Шаг 4: Сборка детектора падения напряжения

Его можно собрать на какой-нибудь голой печатной плате. Я просто подбежал к RadioShack, купил один и отрезал плату, чтобы она соответствовала схеме. Эта часть является ВАЖНОЙ. Если вы все испортите, бедный Боб может умереть. ИК-детектором является Panasonic PNA4601, но вы можете получить их от RatShack, а также резисторы и ИК-светодиод. Не имеет значения, какой размер ИК-светодиода вы используете, но убедитесь, что это не ИК-ФОТОТРАНЗИСТОР. Это СОВЕРШЕННО другое устройство. Кроме того, вы должны использовать термоусадочную трубку или какую-то соломинку (вы можете покрасить ее черной краской), чтобы сузить луч ИК-светодиода, но он должен быть полностью закрыт (за исключением конца светодиода), или датчик не будет работать. Я использовал пластиковый корпус от Parallax. Заказать светодиод и кожух можно на их сайте.

К сожалению, частотный диапазон ИК-детектора, который я использовал, был очень широк, что означает, что он гораздо более подвержен помехам. К счастью, RadioShack предлагает только те, которые настроены на 38 кГц, что означает, что Боб с меньшей вероятностью будет вести себя странно с пультами дистанционного управления и другими устройствами, использующими ИК-порт. DP2D12 великолепны, потому что в них практически отсутствуют помехи из-за передовой оптики (линз) и схемотехники. В будущих проектах я не буду использовать обычные ИК-детекторы. Sharp IR предпочтительнее простых ИК-приемников. ПРИМЕЧАНИЕ: PIN 8 ДЕЙСТВИТЕЛЬНО PIN 10. PIN 9 ПРАВИЛЬНЫЙ.

Шаг 5: Бобу нужен звук

Подключите пьезо-динамик к контакту 5 и - к земле. Бобу нужно выразить себя! Лучше всего использовать пьезодинамик для поверхностного монтажа. Они почти всегда на 5 вольт. В противном случае, если вы используете один с номинальным напряжением ниже 5 В, вам понадобится резистор.

Шаг 6: добавляем фару

Чтобы Боб выглядел круче в темноте, он включает фару, когда входит в темную комнату. Для этого подойдет любой белый светодиод. Поскольку схема чертовски проста, я просто скажу вам: просто используйте резистор 220 Ом, чтобы ограничить ток. И конечно, - уходит в землю.

Шаг 7: Наполните мозг Бобом

Вот код для Боба. Он разбит на разделы: объявления (константы и переменные), инициализация, «основной» цикл и подпрограммы. Тип программирования, который я использовал, - это архитектура конечных автоматов на основе предположений. По сути, это заставляет робота работать быстрее и лучше организовывает код. Если вы хотите окунуться в эту относительно сложную сферу, прочтите PDF-файл на этой странице. Я добавил комментарии (текст зеленого цвета), чтобы помочь идентифицировать различные части кода. Все подключения к BS2e снова перечислены ниже.

• PIN 0 - резистор 220 Ом к фотоэлементу CdS
• PIN 5 - плюсовой провод пьезодинамика
• PIN 6 - SIG (сигнальная) линия левого GP2D12 (слева, если смотреть на робота сверху)
• PIN 8 - линия SIG правого GP2D12
• PIN 9 - линия OUT (выход) ИК-детектора (датчика падения)
• PIN 10 - резистор 1 кОм к плюсовому выводу ИК-светодиода
• ПИН 15 - SIG-провод ультразвукового дальномера

Код Боба написан таким образом, что 1) он или, конечно, избегает предметов и падений 2) подсчитывает количество срабатываний каждого из датчиков и определяет, находится ли он в месте, которое невозможно маневрировать в 3) генерирует псевдо- случайные числа для рандомизации движения 4) включает «фары» после определения того, что он находится в темной комнате, с помощью таймеров и операторов IF… THEN Я все еще работаю над частью «запаздывания». Это связано со временем разряда конденсатора светочувствительного датчика, а также с перегрузкой BS2e.