Robot dello sciame: assemblaggio e trasporto cooperativo: 13 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Ciao a tutti, Questo tutorial riguarda "Swarm Bots: Assembly and Co-operative Transport" in cui possiamo costruire il nostro robot master e slave, lo slave seguirà il master robot e controlleremo il master robot con il nostro smartphone. È un progetto divertente, prova il tuo fanatico dell'elettronica dentro di te e gioca con la robotica. Proverò molte immagini, video, brevi spiegazioni su questo progetto per avere un'idea chiara.

Perché i COBOT sono diversi da Swarm e dai normali bot che puoi trovare qui

1. INTRODUZIONE

1.1 Che cos'è in realtà la robotica Swarm

1. La robotica dello sciame è un nuovo approccio al coordinamento di sistemi multi-robot che consistono in un gran numero di robot fisici per lo più semplici.

2. Questo approccio è emerso nel campo dell'intelligenza artificiale dello sciame e nello studio biologico di insetti, formiche e altri campi della natura, dove si verifica il comportamento di uno sciame.

3. Swarm Robotics è un'area emergente nella robotica collettiva che utilizza un paradigma di controllo completamente distribuito e robot relativamente semplici per ottenere un comportamento coordinato a livello di gruppo.

4. I sistemi robotici dello sciame sono auto-organizzati, il che significa che il comportamento collettivo costruttivo (o macroscopico) emerge dalle decisioni individuali (o microscopiche) prese dai robot.

Passaggio 1: origine di Swarm e riferimenti nei film

1.2 Origine dello sciame 1. La maggior parte delle ricerche sull'intelligenza dello sciame si ispira al modo in cui gli sciami della natura, come insetti sociali, pesci o mammiferi, interagiscono tra loro nello sciame nella vita reale.

2. Questi sciami variano in dimensioni da pochi individui che vivono nelle piccole aree naturali a colonie altamente organizzate che possono occupare i grandi territori e sono composti da più di milioni di individui.

3. I comportamenti di gruppo che emergono negli sciami mostrano grande flessibilità e robustezza, come la pianificazione del percorso, la costruzione del nido, l'assegnazione dei compiti e molti altri comportamenti collettivi complessi in sciame di varia natura.

4. Gli individui nello sciame naturale mostrano abilità molto scarse, tuttavia i complessi comportamenti di gruppo possono emergere nell'intero sciame, come la migrazione di folle di uccelli e banchi di pesci, e il foraggiamento di colonie di formiche e api come mostrato in Fig. costruire colonie, gli uccelli sciamano per trovare cibo, le api sciamano per raccogliere il miele.

Fase 2: DEFINIZIONE DEL PROBLEMA

1. Introduzione

In questo capitolo lavoreremo su due obiettivi principali del nostro progetto, ovvero l'autoassemblaggio e il trasporto cooperativo. Nell'autoassemblaggio due robot si assemblano in formazione in linea e nel trasporto cooperativo questi due robot trasporteranno il blocco da un luogo all'altro.

1.1.1 Autoassemblaggio dei robot dello sciame

Miriamo a controllare un gruppo di s-bot in modo completamente autonomo in modo tale che localizzino, si avvicinino e si connettano con un oggetto.

1.2 Trasporto cooperativo

In questo lavoro affronta il problema di

a) come controllare s-bot separati per connettersi autonomamente con un oggetto e/o tra loro, e

b) come controllare uno swarm-bot o un insieme di swarm-bot per trasportare un oggetto verso un obiettivo.

Il design e l'utilità di un'architettura di controllo ibrida per il controllo di un gruppo autoassemblante di s-bot impegnati in un'attività di trasporto cooperativo sono già stati studiati in simulazione. Il problema è stato scomposto nei sotto-problemi del controllo delle azioni.

1. S-bot autoassemblanti. S-bot assemblati in grado di localizzare il bersaglio durante il trasporto.

2. S-bot assemblati che non sono in grado di localizzare il bersaglio durante il trasporto. Utilizzare un microcontrollore master e uno slave.

3. Interfacciamento del sensore ottico di evitamento con il robot dello sciame.

4. Comunicazione SPI sviluppata tra i robot dello sciame.

5. Sincronizzazione tra due robot sciame. Il trasporto limitato di oggetti è solo una limitazione del nostro progetto.

Fase 3: METODOLOGIA

I cinque blocchi principali del progetto swarm sono costituiti da

A) Arduino Master & Slave: il master e lo slave sono due robot basati su arduino, che cooperano insieme per svolgere il compito desiderato, nel nostro caso il trasporto di oggetti pesanti. Il master controlla il movimento e le azioni dello slave attraverso il modulo RF spiegato nella parte successiva.

B) Modulo RF (nrf24l01): La comunicazione tra il master e lo slave avviene tramite il modulo RF. Il Master invia il comando desiderato tramite il modulo trasmettitore, che viene ricevuto e seguito dallo Slave tramite il modulo ricevitore ad esso collegato.

C) Evita gli ostacoli: questo è l'occhio dei bot. L'evitatore di ostacoli aiuta i robot a evitare ostacoli indesiderati e previene anche la collisione l'uno contro l'altro. Comprende un sistema di fotodiodi e LED, che sono posizionati rispettivamente sul master e sullo slave

D) One Sheeld: la prima parte è uno shield che è fisicamente connesso alla tua scheda Arduino e funge da intermediario wireless, trasmettendo dati tra Arduino e qualsiasi smartphone Android tramite Bluetooth. È una piattaforma software e un'app su smartphone Android che gestisce la comunicazione tra il nostro scudo e il tuo smartphone e lascia che la tua scelta tra i diversi scudi disponibili.

E) LV-MaxSonar: i nostri sensori a ultrasuoni sono in aria, rilevamento di oggetti senza contatto e sensori di distanza che rilevano oggetti all'interno di un'area. Questi sensori non sono influenzati dal colore o da altre caratteristiche visive dell'oggetto rilevato. I sensori a ultrasuoni utilizzano suoni ad alta frequenza per rilevare e localizzare oggetti in una varietà di ambienti.

Fase 4: INTERFACCIARE I COMPONENTI

Bot dello sciame: descrizione del pin di assemblaggio e trasporto cooperativo

A. descrizione pin nrf24L01

1 - GND

2 - VCC 3.3V !!! NON 5V

3 - Da CE a Arduino pin 9

4 - Da CSN a Arduino pin 10

5 - SCK al pin 13 di Arduino

6 - MOSI su Arduino pin 11

7 - MISO al pin 12 di Arduino

8 - NON UTILIZZATO

B. LV-Max Sonar

Vcc-5V

GND

Pin dati - A5

C. L293D driver motore IC

LeftMotorForward - D7 (pin digitale 7)

Retromarcia motore sinistro - D6

Motore destroAvanti - D5

DestraMotorReverse - D4

D. Fotodiodo (opzionale)

VCC-5V

GND

Pin dati - D0

È possibile collegare i pin secondo il progetto del PCB, ma è necessario apportare le modifiche necessarie al codice.

Nota: le persone dovranno affrontare alcuni problemi durante l'interfacciamento e l'esecuzione del programma al primo tentativo, eseguire correttamente tutte le connessioni e il codice e quindi riprovare.

Fase 5: PROGRAMMAZIONE

Hackster.io

Nota: il seguente file txt allegato contiene il programma Master.ino e Slave.ino. Prendi il riferimento dal codice, capisci il funzionamento e quindi caricalo sui rispettivi master arduino e slave arduino:)

Fase 6: INVOLUCRO, PCB E PROTOTIPAZIONE

Puoi prendere qualsiasi custodia per il tuo robot

Il PCB contiene nrF, sensore di prevenzione degli ostacoli, batteria, IC L293D. Non è necessario creare PCB, basta collegare ciascun componente sulla scheda purf e saldarlo

Fase 7: VERIFICA DEL SENSORE DI EVITAZIONE OSTACOLI

Fase 8: TEST DEL RICETRASMETTITORE NRF24L01

Nota: ci scusiamo per la filigrana nel video;)

Fase 9: PROVA DEL SINGOLO BOT E DEL FUNZIONAMENTO DI 1 SHEELD

Fase 10: AVENGERS ASSEMBLEA PER IL TEST FINALE

Fase 11: COLLAUDO FINALE

Fase 12: CONCLUSIONE

1. Il nostro Progetto si basa fondamentalmente sul comportamento naturale di uno Sciame di api o di uno Sciame di formiche che svolgono in modo efficace ed efficiente il compito loro affidato.

2. Il coordinamento tra il robot Master e Slave è efficace nel portare a termine il compito che è il trasporto di oggetti

3. Qui vengono utilizzati solo 1 bot Master e 1 Slave, il che pone un vincolo sulla dimensione dell'oggetto che può essere trasportato dalla Sorgente alla Destinazione.

4. Una volta eseguita l'autoassemblaggio, il trasporto dell'oggetto è un processo facile e affidabile.

5. L'uso di Wireless Bot rende la coppia Master e Slave Bot comoda da usare.

AMBITO FUTURO

1. Aumentando il numero di Slave, è possibile effettuare il Trasporto di oggetti più grandi e più pesanti.

2. Questi robot dello sciame possono essere utilizzati per varie operazioni di salvataggio in cui le situazioni non sono favorevoli all'intervento umano.

3. L'uso di Swarm Robotics può essere esteso per servire una nazione attraverso i servizi militari. Ciò ridurrà il numero di vittime di una guerra.

Passaggio 13: GRAZIE:)

Grazie mille per il tuo tempo per dare un'occhiata a questo istruibile

Spero di aver fatto una breve spiegazione per questo progetto in modo che tutti possano capire facilmente il progetto e crearne uno proprio. Poiché si tratta di un progetto un po' complesso, potresti riscontrare problemi inizialmente durante l'interfacciamento, la codifica e il test. Basta seguire i passaggi uno per uno ed eliminare la riga di errore, non caricare direttamente il codice e iniziare a eseguire. Il codice è anche un codice generale, le persone potrebbero dover apportare modifiche secondo le tue esigenze.

Quello che suggerisco è prima interfacciare un componente con il codice e testarlo, quindi aggiungerne un altro codificarlo e testarlo. Questo aiuterà meglio. Prendi qualche riferimento da Google perché anche il mio codice non è corretto al 100%. Alla fine sono anche un principiante in arduino e nella programmazione, quindi ho fatto del mio meglio il più possibile.

Spero ti sia piaciuto:)

Si prega di aggiungere ai preferiti questo Instructable

Per favore VOTA per me nel ROBOT Contest

Saluti