Robot che evita gli ostacoli con una personalità!: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

A differenza della maggior parte dei "bot in roaming", questo in realtà si sposta in modo tale da sembrare effettivamente "pensante"! Con un microcontrollore BASIC Stamp (Basic Atom, Parallax Basic Stamps, Coridium Stamp, ecc.), uno chassis di qualche tipo, alcuni sensori e del codice sofisticato da questo istruibile, puoi creare un robot che eseguirà movimenti che non hai mai nemmeno programmato in esso! Ecco un video (è un po' di bassa qualità, ma ci sto lavorando. (Sto ancora cercando di capire la parte che è troppo lento.)

Passaggio 1: i sensori

Il (nome?)… Beh, chiamiamolo Bob. Bob ha cinque sensori

• Telemetro ad ultrasuoni (noto anche come "sonar")
• 2 sensori IR Sharp GP2D12
• 1 Assemblea IR standard (ne parleremo più avanti)
• 1 fotocellula CdS (solfuro di cadmio)

Il telemetro ad ultrasuoni aiuta Bob a vedere gli ostacoli che si trovano proprio di fronte a lui; gli dicono anche qual è la distanza dell'oggetto da lui. Questo può essere ottenuto da molte fonti. Puoi trovarli da (Parallax; lo chiamano "Ping)))"), Acroname, HVW Technologies e molti altri siti. Non importa dove tu vada per trovarli, costano tutti più o meno lo stesso (~ $ 30). I due sensori IR realizzati da Sharp sono molto facili da usare se utilizzati per il semplice rilevamento di oggetti come in questo caso. Puoi ottenerli nei negozi online di maggio, come quelli sopra elencati. Aiutano Bob a vedere gli ostacoli che il telemetro ad ultrasuoni non può; ostacoli che si avvicinano troppo ai lati del telaio. Costano da $ 12 a $ 15 a seconda di dove li prendi. Il "montaggio IR" l'ho realizzato io; vedere il passaggio 2 per il montaggio. La fotocellula CdS (o resistore a luce variabile, qualunque sia la tua preferenza) serve a rilevare i cambiamenti nell'illuminazione ambientale. Bob li usa per sapere quando si trova in una stanza buia o luminosa. Se qualcuno ha esperienza precedente con uno qualsiasi dei ranger IR Sharp, FYI, non viene utilizzato per la misurazione della distanza effettiva in questo robot. Non ho un ADC (Analog-to-Digital Converter), né so come usarli in quel modo. Stanno semplicemente fornendo un segnale ALTO o BASSO al microcontrollore BS2. Le schede tecniche per i sensori Sharp IR e per il sensore Ping))) si possono trovare in rete, ma se siete pigri come me, potete scorrere un po' più in basso ed eccoli!

Passaggio 2: hardware, cervello e altri componenti

Ok. Per cominciare, l'hardware utilizzato per questo robot faceva parte di un kit che ho ricevuto. È il kit "Boe-Bot" di Parallax (https://www. Parallax.com), ma questo design è molto flessibile; puoi usare qualsiasi telaio tu voglia, assicurati solo che 1) il telemetro ad ultrasuoni sia alla massima elevazione sul robot in modo che non colpisca il fondo delle ringhiere, ecc. e 2) i sensori IR siano angolati in modo tale che possono persino rilevare oggetti che si trovano a circa 1" di distanza dal robot. Questo gli impedisce di colpire i bordi di cose che potrebbero colpire le ruote. Montato sul telaio è il Boe-Board di Parallax fornito con il mio kit Boe-Bot, che è semplicemente una scheda di sviluppo che può essere utilizzata con qualsiasi microcontrollore Stamp con gli stessi requisiti di tensione e disposizione dei pin. Ci sono molte diverse schede di sviluppo Stamp su Internet. È $ 65 da Parallax. Sulla scheda di sviluppo, come il cervello di Bob, è il BS2e (BASIC Stamp 2 e), che è fondamentalmente lo stesso del BS2, tranne che con più memoria (RAM ed EEPROM). La EEPROM è per la memorizzazione dei programmi e la RAM per la memorizzazione delle variabili (temporaneamente, ovviamente). Bob potrebbe non sii il pensatore più veloce del mondo (~4.000 istruzioni/sec), ma ehi, va bene così. Bob si muove tramite due servi a rotazione continua di Parallax che, come molti servi, hanno MOLTA coppia. Per il succo, ha un pacco batterie AA a 4 celle (per un totale di 6V) collegato al regolatore 5V sulla scheda di sviluppo, che fornisce un'uscita costante di, indovinate, 5V per non friggere i componenti. Molti dispositivi per la robotica funzionano con un'alimentazione a 5V o 6V; per qualche ragione, è uno standard. E NON vuoi friggere questi componenti; sono costosi. Il BS2e ha un regolatore interno, ma non dargli più di 9V se non stai usando una scheda di sviluppo! Inoltre, se non usi un scheda di sviluppo (che ha sempre i regolatori), quindi ASSICURATEVI di utilizzare un regolatore da 5 V. NOTA: Per quanto riguarda il consumo di energia, Bob è molto avido. Usa batterie RICARICABILI per questo; durano MOLTO più a lungo. Ho usato 4 ricaricabili Energizer @ 2500ma ciascuna, che sicuramente allunga la vita.

Passaggio 3: assemblaggio del circuito del sensore di luce

Il sensore di luce richiede un circuito affinché BS2e lo utilizzi correttamente. Ho preso questo circuito direttamente da uno dei libri di Parallax (in realtà, quello fornito con il mio kit). NOTA: IL PIN 6 E' REALMENTE PIN 1; QUESTO DEVE CORRISPONDERE AL CODICE O POTRESTI DANNEGGIARE ALTRI COMPONENTI. ATTENZIONE A NON FARLO MALARE.

Passaggio 4: assemblaggio del rilevatore di caduta

Questo può essere messo insieme su alcuni PCB nudi. Sono corso da RadioShack, ne ho preso uno e ho tagliato la scheda per adattarla al circuito. Questa parte è CRUCIALE. Se sbagli, il povero Bob potrebbe morire. Il rilevatore IR è un Panasonic PNA4601, ma puoi acquistarli da RatShack, così come i resistori e il LED IR. Non importa la dimensione del LED IR che ottieni, assicurati che non sia un FOTOTRANSISTOR IR. Questo è un dispositivo TOTALMENTE diverso. Inoltre, è necessario utilizzare una guaina termorestringente o una sorta di cannuccia (puoi spruzzarla di nero) per restringere il raggio del LED IR, ma deve essere completamente coperto (tranne l'estremità del LED) o il sensore non funzionerà. Ho usato un involucro di plastica della Parallax. Puoi ordinare il LED e l'involucro sul loro sito web.

Sfortunatamente, la gamma di frequenze sul rilevatore IR che ho usato era molto ampia, il che significa che è molto più soggetto a interferenze. Fortunatamente, RadioShack offre solo quelli sintonizzati su 38Khz, il che significa che è meno probabile che Bob si comporti in modo strano con i telecomandi e altri dispositivi che utilizzano IR. I DP2D12 sono fantastici perché sono praticamente privi di interferenze grazie all'ottica avanzata (le lenti) e ai circuiti. In progetti futuri, non utilizzerò normali rilevatori IR. Gli Sharp IR sono preferibili rispetto ai semplici ricevitori IR. NOTA: IL PIN 8 E' EFFETTIVAMENTE IL PIN 10. IL PIN 9 E' CORRETTO

Passaggio 5: Bob ha bisogno del suono

Collegare un altoparlante piezo al PIN 5 e - a massa. Bob ha bisogno di esprimersi! Il miglior tipo di altoparlante piezo da usare sarebbe uno a montaggio superficiale. Sono quasi sempre a 5 volt. Altrimenti, se ne usi uno valutato sotto i 5 V, avrai bisogno di un resistore.

Passaggio 6: aggiunta del "faro anteriore"

Per far sembrare Bob più fresco al buio, accende un faro quando entra in una stanza buia. Qualsiasi LED bianco funzionerà per questo. Dato che il circuito è così dannatamente semplice, ti dirò solo: usa solo un resistore da 220 ohm per limitare la corrente. E o, naturalmente, - va a terra.

Passaggio 7: riempi il cervello di Bob

Ecco il codice per Bob. È suddiviso in sezioni: dichiarazioni (costanti e variabili), inizializzazione, ciclo "principale" e subroutine. Il tipo di programmazione che ho utilizzato è l'architettura FSM (Finite State Machine) basata su Subsumption. Fondamentalmente, rende il robot più veloce e organizza meglio il codice. Se vuoi avventurarti in quel regno relativamente complesso, leggi il PDF in questa pagina. Ho aggiunto commenti (il testo in verde) per aiutare a identificare le diverse parti del codice. Di seguito sono elencati nuovamente tutti i collegamenti al BS2e

• PIN 0 - Resistenza 220ohm alla fotocellula CdS
• PIN 5 - cavo positivo dell'altoparlante piezo
• PIN 6 - Linea SIG (segnale) di sinistra GP2D12 (sinistra guardando il robot dall'alto)
• PIN 8 - Linea SIG di destra GP2D12
• PIN 9 - Linea OUT (uscita) del rivelatore IR (sensore dropoff)
• PIN 10 - Resistenza da 1Kohm al polo positivo del LED IR
• PIN 15 - Cavo SIG del telemetro ad ultrasuoni

Il codice di Bob è scritto in modo tale che 1) Lui, o ovviamente, evita oggetti e discese 2) conta il numero di volte in cui ciascuno dei sensori è stato attivato e determina se si trova in un punto in cui non può essere manovrato 3) genera pseudo- numeri casuali per randomizzare il movimento4) accende i "fari anteriori" dopo aver determinato che si trova in una stanza buia usando i timer e le istruzioni IF…THEN Sto ancora elaborando la parte del "ritardo". Ha a che fare con il tempo di scarica del condensatore per il sensore di luce, così come un BS2e sovraccaricato.