Escape Robot: RC Car for a Escape Game: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

هدف اصلی این پروژه ساخت رباتی بود که خود را از روبات های موجود متمایز کند و بتواند در یک منطقه واقعی و ابتکاری مورد استفاده قرار گیرد.

بر اساس تجربیات شخصی ، تصمیم گرفته شد یک ربات به شکل ماشین بسازیم که در بازی فرار اجرا شود. با تشکر از اجزای مختلف ، بازیکنان می توانند با حل یک معما در کنترل ، ماشین را روشن کنند ، مسیر خودرو را کنترل کرده و برای فرار از اتاق یک کلید در راه بدست آورند.

از آنجا که این پروژه بخشی از دوره مکاترونیک بود که در Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) و Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.) ، بلژیک ارائه شد ، در ابتدا چند مورد مورد نیاز ارائه شد ، مانند:

• استفاده و ترکیب زمینه های مکانیک ، الکترونیک و برنامه نویسی
• بودجه 200 یورو
• داشتن یک ربات تمام شده و کار که چیز جدیدی به ارمغان می آورد

و همانطور که قرار بود در جلسات بازی فرار واقعی استفاده شود ، گاهی اوقات چندین جلسه پشت سر هم ، چند مورد دیگر برای برآورده شدن نیاز بود:

• خودمختاری: یافتن راهی برای نیمه خودمختار ساختن ربات برای احترام به محدودیت های بازی
• کاربر پسند: استفاده آسان ، وجود صفحه نمایش با بازخورد دوربین
• استحکام: مواد قوی که قادر به جذب ضربات هستند
• ایمنی: بازیکنان در تماس مستقیم با ربات نیستند

مرحله 1: مفهوم اصلی و انگیزه

همانطور که در مقدمه توضیح داده شد ، مفهوم اصلی این پروژه ایجاد و ساخت یک ربات نیمه مستقل است که ابتدا توسط بازیکنان بازی فرار کنترل می شود و سپس می تواند کنترل را از بازیکنان پس بگیرد.

اصل به شرح زیر است: تصور کنید در یک اتاق با گروهی از دوستان خود حبس شده اید. تنها راه خروج از اتاق پیدا کردن کلید است. کلید در پیچ و خم واقع در زیر پای شما ، در طبقه وسط تاریک پنهان شده است. برای به دست آوردن آن کلید ، سه چیز در اختیار دارید: کنترل از راه دور ، نقشه و صفحه. کنترل از راه دور شما را قادر می سازد تا با حل معمای تصور شده بر روی دکمه های کنترلی کنترل از راه دور ، خودرویی را که در طبقه میانی قرار دارد کنترل کنید. هنگامی که این معما را حل کردید ، ماشین روشن می شود (cfr. مرحله 5: برنامه نویسی - عملکرد اصلی به نام 'حلقه ()') ، و می توانید با کمک نقشه داده شده ، راهنمای ماشین را در پیچ و خم شروع کنید. صفحه نمایش برای نمایش زنده آنچه خودرو می بیند به لطف دوربینی که در جلوی ربات ثابت شده است ، وجود دارد و بنابراین به شما کمک می کند تا مسیرها و مهمتر از همه کلید را مشاهده کنید. هنگامی که کلید را به لطف آهنربا در پایین ربات گرفتید و هنگامی که به انتهای پیچ و خم رسیدید ، می توانید کلید را گرفته و از اتاقی که در آن قفل شده اید فرار کنید.

بنابراین اجزای اصلی ربات عبارتند از:

1. معما با کنترل از راه دور حل می شود
2. کنترل ربات توسط بازیکنان با کنترل از راه دور
3. کنترل صفحه نمایش بر اساس فیلم ضبط شده مستقیم توسط دوربین

از آنجا که در چنین بازیهایی محدودیت اصلی زمان است (در اکثر بازیهای فرار شما بین 30 دقیقه تا 1 ساعت زمان دارید تا موفق شوید) ، یک سنسور در پایه ربات متصل و متصل شده است به طوری که اگر شما به عنوان بازیکن از سرعت بیشتر در یک زمان معین (در مورد ما 30 دقیقه) ، ربات کنترل را پس می گیرد و پارکورها را به تنهایی به پایان می رساند ، به طوری که شما شانس گرفتن کلید اتاق قبل از خاموش شدن تایمر بازی را دارید (در مورد ما 1 ساعت)

همچنین ، با توجه به اینکه خودرو در یک اتاق کاملاً تاریک است ، LED ها در فاصله کمی از سنسور ثابت شده اند تا به آن در خواندن سیگنال از روی زمین کمک کند.

آرزوی این پروژه گروهی این بود که خود را بر اساس آنچه در بازار وجود دارد ، پایه گذاری کنیم ، آن را با افزودن ارزش شخصی تغییر دهیم و بتوانیم از آن در زمینه های سرگرم کننده و تعاملی استفاده کنیم. در واقع ، پس از تماس با یک اتاق فرار موفق در بروکسل ، بلژیک ، ما متوجه شدیم که بازی های فرار نه تنها مشهورتر و مشهورتر هستند ، بلکه اغلب آنها فاقد تعامل هستند و مشتریان شکایت می کنند که کافی نیستند. بازی

بنابراین ما سعی کردیم ایده ای از یک ربات ارائه دهیم که شرایط مورد نیاز را برآورده کند و در عین حال از بازیکنان دعوت کنیم که واقعاً بخشی از بازی باشند.

در اینجا خلاصه ای از آنچه در ربات اتفاق می افتد آورده شده است:

- قسمت غیر خودمختار: یک کنترل از راه دور از طریق یک گیرنده به آردوینو متصل می شود. بازیکنان کنترل از راه دور را کنترل می کنند و بنابراین Arduino را که موتورها را کنترل می کند ، کنترل می کنند. آردوینو قبل از شروع بازی روشن می شود ، اما هنگامی که بازیکنان یک معما را در کنترل از راه دور حل می کنند ، وارد عملکرد اصلی می شود. یک دوربین بی سیم IR در حال حاضر روشن است (همزمان با "کل" (توسط Arduino کنترل می شود) هنگام روشن/خاموش روشن) روشن می شود. بازیکنان ماشین را با کنترل از راه دور هدایت می کنند: آنها سرعت و جهت را کنترل می کنند (cfr. Step 5: flowchart). هنگامی که زمان سنجی که هنگام وارد کردن عملکرد اصلی شروع می شود معادل 30 دقیقه باشد ، کنترل از کنترلر غیرفعال می شود.

- قسمت خودمختار: سپس کنترل توسط آردوینو مدیریت می شود. پس از 30 دقیقه ، سنسور ردیاب IR خطی را روی زمین شروع می کند تا پارکورها را به پایان برساند.

مرحله 2: مواد و ابزارها

ماده

قطعات الکترونیکی

• میکروکنترلر:

  • آردوینو UNO
  • سپر موتور آردوینو - Reichelt - 22.52 €

• سنسورها:

  ردیاب خط IR - Mc Hobby - 16.54 €

• باتری ها:

  باتری 6 1.5 1.5 ولت

• دیگر:

  • پروتو بورد
  • دوربین بی سیم (گیرنده) - Banggood - 21.63 یورو
  • کنترل از راه دور (فرستنده + گیرنده) - آمازون - 36.99 یورو
  • بارانداز شارژ (گیرنده Qi) - Reichelt - 22.33 € (استفاده نمی شود - cfr. مرحله 7: نتیجه گیری)
  • LED - آمازون - 23.60 €

قسمت مکانیکی

• کیت شاسی خودرو DIY - آمازون - 14.99 یورو

  • استفاده شده:

    • سوئیچ 1x
    • 1 عدد چرخ کرچک
    • 2x چرخ
    • 2 برابر موتور DC
    • نگهدارنده باتری 1 برابر

  • استفاده نشده:

    • 1 عدد شاسی خودرو
    • 4x پیچ M3*30
    • 4 برابر فاصله دهنده L12
    • 4 عدد بست
    • پیچ 8x M3*6
    • مهره M3
• مگنت - آمازون - 9.99 یورو

• پیچ و مهره ، پیچ

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • همه آجیل مربوطه

• قطعات چاپ سه بعدی:

  • 5 برابر فنر
  • 2 برابر تثبیت موتور
  • 1 برابر ثابت کننده ردیاب خط L شکل

• قطعات برش لیزری:

  • 2 برابر صفحه تخت گرد
  • 5 برابر صفحه مستطیل کوچک مستطیلی

TOOL

• ماشین آلات:

  • چاپگر سه بعدی
  • دستگاه برش لیزری
• پیچ گوشتی ها
• مته دستی
• اهک
• لحیم کننده لوازم الکترونیکی

مرحله 3: (لیزر) برش و (3D) چاپ

ما از تکنیک های برش لیزری و چاپ سه بعدی برای به دست آوردن برخی از اجزای خود استفاده کردیم. شما می توانید تمام فایل های CAD را در فایل. مرحله زیر پیدا کنید

دستگاه برش لیزری

دو قطعه ثابت ثابت ربات برش لیزری بود: (مواد = مقوا MDF 4 میلی متر)

- 2 عدد دیسک گرد صاف برای ایجاد پایه (یا شاسی) ربات

- چندین سوراخ روی دو دیسک به منظور جا دادن اجزای مکانیکی و الکترونیکی

- 5 صفحه مستطیل کوچک برای ثابت کردن فنرهای بین دو صفحه شاسی

چاپگر سه بعدی (Ultimakers & Prusa)

عناصر مختلف ربات به منظور ایجاد مقاومت و انعطاف پذیری همزمان ، به صورت سه بعدی چاپ شدند: (Material = PLA)- 5 فنر: توجه داشته باشید که فنرها به صورت بلوک چاپ می شوند ، بنابراین لازم است آنها را برای ارائه فایل کنید شکل "بهاری" آنها!

- 2 قسمت توخالی مستطیلی برای تعمیر موتورها

- قطعه L شکل برای قرار دادن ردیاب خط

مرحله 4: مونتاژ قطعات الکترونیکی

همانطور که در طرح های الکترونیکی مشاهده می کنید ، Arduino همانطور که انتظار می رفت قطعه مرکزی قسمت الکترونیکی است.

Connexion Arduino - ردیاب خط: (cfr. طرح پیرو مربوطه)

Connexion Arduino - Motors: (cfr. طرح کلی مربوطه - چپ)

Connexion Arduino - گیرنده کنترل از راه دور: (cfr. طرح کلی مربوطه - بالا)

Connexion Arduino - LED ها: (cfr. طرح کلی مربوطه - چپ)

از تخته اولیه برای افزایش تعداد پورت های 5V و GND و تسهیل کلیه اتصالات استفاده می شود.

این مرحله ساده ترین مرحله نیست ، زیرا باید الزامات ذکر شده در بالا (خودمختاری ، کاربر پسند ، استحکام ، ایمنی) را برآورده کند و مدارهای الکتریکی نیاز به توجه و احتیاط خاصی دارند.

مرحله 5: کد نویسی

بخش کدگذاری مربوط به آردوینو ، موتورها ، کنترل از راه دور ، ردیاب خط و LED ها است.

در کد می توانید پیدا کنید:

1. اعلام متغیرها:

• اعلامیه پین مورد استفاده RC Receiver
• اعلامیه پین مورد استفاده DC Motors
• اعلامیه پین مورد استفاده توسط LED ها
• اعلان متغیرهای مورد استفاده در تابع 'Riddle'
• اعلامیه پین که توسط سنسورهای IR استفاده می شود
• اعلام متغیرهای مورد استفاده توسط IR Deck

2. عملکرد اولیه: پین ها و LED های مختلف را راه اندازی کنید

تابع 'setup ()'

3. عملکرد موتورها:

• تابع 'turn_left ()'
• تابع 'turn_right ()'
• عملکرد "CaliRobot ()"

4. ردیاب خط عملکرد: از عملکرد قبلی "CaliRobot ()" در طول رفتار نیمه مستقل ربات استفاده می کند

عملکرد "پیرو ()"

5. عملکرد برای کنترل از راه دور (معما): شامل راه حل مناسب معمای ارائه شده به بازیکنان است

تابع 'معما ()'

6. عملکرد حلقه اصلی: بازیکنان را قادر می سازد تا ماشین را هنگامی که راه حل معما را پیدا کردند کنترل کنند ، یک تایمر را راه اندازی کنند و هنگامی که تایمر از 30 دقیقه بیشتر شد ورودی را از دیجیتال (کنترل از راه دور) به دیجیتال (خودکار) تغییر می دهد.

تابع 'حلقه ()'

فرایند اصلی کد در نمودار بالا در اینجا با عملکردهای اصلی برجسته شده است.

همچنین می توانید کل کد این پروژه را در فایل.ino ضمیمه شده ، که با استفاده از رابط توسعه Arduino IDE نوشته شده است ، بیابید.

مرحله ششم: مونتاژ

هنگامی که تمام اجزای برش لیزری ، پرینت سه بعدی و آماده را داریم ، می توانیم کل را جمع آوری کنیم!

ابتدا ، فنرهای چاپ شده سه بعدی را روی صفحات مستطیل برش خورده لیزری آنها با پیچ های قطر برابر قطر سوراخ های داخل چشمه ها ثابت می کنیم.

هنگامی که 5 فنر روی صفحات کوچک خود ثابت شد ، می توانیم دومی را با پیچ های کوچکتر روی صفحه شاسی پایینی ثابت کنیم.

ثانیاً ، ما می توانیم موتورها را بر روی موتورهای چاپ سه بعدی ، در زیر صفحه شاسی پایین با پیچ و مهره های کوچک ، ثابت کنیم.

هنگامی که آنها ثابت شدند ، می توانیم 2 چرخ را بر روی موتورهای داخل سوراخ های صفحه شاسی پایین ترمیم کنیم.

سوم ، ما می توانیم چرخ کرچک را ، همچنین در زیر صفحه شاسی پایین ، با پیچ و مهره های کوچک طوری قرار دهیم که صفحه شاسی پایین افقی باشد.

اکنون می توانیم همه اجزای دیگر را برطرف کنیم

• صفحه شاسی پایین:

  • در زیر:

    • ردیاب خط
    • رهبری

  • بر فراز:

    • گیرنده کنترل از راه دور
    • آردوینو و سپر موتور
    • رهبری

• صفحه شاسی بالا:

  • در زیر:

    دوربین

  • بر فراز:

    • باتری ها
    • کلید روشن/خاموش

در نهایت ، ما می توانیم دو صفحه شاسی را با هم مونتاژ کنیم.

توجه: هنگام مونتاژ تمام اجزاء با یکدیگر مراقب باشید! در مورد ما ، یکی از صفحات کوچک فنرها هنگام مونتاژ دو صفحه شاسی آسیب دید ، زیرا بسیار نازک بود. ما دوباره با عرض بیشتری شروع کردیم. مطمئن شوید که هنگام استفاده از برش لیزری (و همچنین چاپگر سه بعدی) از مواد قوی استفاده می کنید و ابعاد آن را بررسی کنید تا قطعات شما خیلی نازک یا خیلی شکننده نباشند.

مرحله 7: نتیجه گیری

هنگامی که همه اجزاء مونتاژ می شوند (مطمئن شوید که همه اجزا به خوبی ثابت شده اند و خطر افتادن آنها وجود ندارد) ، گیرنده دوربین متصل به یک صفحه (یعنی صفحه تلویزیون) و باتری ها (6 1.5 1.5 ولت) روی نگهدارنده باتری ، شما آماده هستید تا همه چیز را آزمایش کنید!

ما سعی کرده ایم پروژه را با جایگزینی باتری ها (6x 1.5V) با باتری قابل حمل ، یک گام جلوتر ببریم:

• ساخت یک پایه اتصال (شارژر بی سیم در ایستگاه شارژ برش لیزری ثابت شده است (عکسها را ببینید)) ؛
• افزودن گیرنده (گیرنده Qi) روی باتری قابل حمل (عکسها را ببینید) ؛
• نوشتن یک عملکرد بر روی آردوینو از روبات می خواهد که خط مقابل زمین را در جهت مخالف دنبال کند تا به پایه شارژ برسد و باتری را شارژ کند تا تمام ربات به طور خودکار برای جلسه بازی بعدی آماده باشد.

همانطور که ما قبل از پایان مهلت پروژه با مشکلاتی در تعویض باتری ها با باتری قابل حمل مواجه شدیم (یادآوری: این پروژه توسط اساتید ما در ULB/VUB نظارت شد ، بنابراین ما یک مهلت برای احترام داشتیم) ، نتوانستیم مراحل نهایی را آزمایش کنیم ربات با این وجود ، می توانید ویدئویی از ربات تغذیه شده از کامپیوتر (اتصال USB) و کنترل شده توسط کنترل از راه دور را در اینجا بیابید.

با این وجود ، ما توانستیم به تمام ارزش های افزوده ای که مورد هدف ما بود برسیم:- استحکام- شکل گرد- معمای روشن- کنترل- کنترل (از راه دور-> خودکار) اگر این پروژه توجه شما و کنجکاوی شما را حفظ کرده است ، بنابراین ما بسیار کنجکاو هستید که ببینید چه کاری انجام داده اید ، ببینید آیا برخی از مراحل متفاوت از ما را انجام داده اید و آیا در فرایند شارژ خودکار موفق شده اید!

دریغ نکنید که نظر خود را در مورد این پروژه به ما بگویید!