Escape Robot: RC Car pakopelille: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämän projektin päätarkoitus oli rakentaa robotti, joka erottuisi jo olemassa olevista roboteista ja jota voitaisiin käyttää todellisella ja innovatiivisella alueella.

Henkilökohtaisen kokemuksen perusteella päätettiin rakentaa auton muotoinen robotti, joka toteutettaisiin Escape Game -pelissä. Eri komponenttien ansiosta pelaajat voivat kytkeä auton päälle ratkaisemalla arvoituksen ohjaimessa, hallitsemaan auton liikerataa ja saamaan avaimen matkalla paetakseen huoneesta.

Koska tämä projekti oli osa mekatroniikan kurssia, joka pidettiin Université Libre de Bruxellesissa (U. L. B.) ja Vrije Universiteit Brusselissa (V. U. B.), Belgiassa, alussa esitettiin muutamia vaatimuksia, kuten:

• Mekaniikan, elektroniikan ja ohjelmoinnin alojen käyttö ja yhdistäminen
• Budjetti 200 €
• Valmis ja toimiva robotti, joka tuo jotain uutta

Ja koska sitä käytettiin tosielämän pakopelien istunnoissa, joskus useissa istunnoissa peräkkäin, muutamia muita vaatimuksia täytettiin täyttää:

• Autonomia: löytää tapa tehdä robotista osittain itsenäinen pelin rajoitusten mukaisesti
• Käyttäjäystävällinen: helppokäyttöinen, näyttö, jossa on palautetta kamerasta
• Kestävyys: vahvat materiaalit, jotka kykenevät vaimentamaan iskuja
• Turvallisuus: pelaajat eivät ole suorassa kosketuksessa robottiin

Vaihe 1: Pääkonsepti ja motivaatio

Kuten johdannossa selitetään, tämän projektin pääkonsepti on luoda ja rakentaa puoliautomaattinen robotti, jota ensin ohjaavat pakopelin pelaajat ja joka sitten pystyy ottamaan ohjauksen takaisin pelaajilta.

Periaate on seuraava: Kuvittele, että olet lukittu huoneeseen kaveriporukan kanssa. Ainoa mahdollisuus päästä ulos huoneesta on löytää avain. Avain on piilotettu sokkeloosi, joka sijaitsee jalkojesi alla, pimeässä välipohjassa. Tämän avaimen saamiseksi sinulla on hallussaan kolme asiaa: kaukosäädin, kartta ja näyttö. Kaukosäätimellä voit ohjata autoa jo välikerroksessa ratkaisemalla arvoituksen, joka kuvitellaan kauko -ohjaimen olemassa olevista ohjauspainikkeista. Kun olet ratkaissut tämän arvoituksen, auto käynnistetään (vrt. Vaihe 5: Koodaus - päätoiminto nimeltä 'loop ()'), ja voit aloittaa auton ohjaamisen sokkelon läpi annetun kartan avulla. Näyttö on valmis näyttämään reaaliajassa sen, mitä auto näkee, robotin eteen kiinnitetyn kameran ansiosta, ja auttaa siten näkemään liikeradat ja mikä tärkeintä - avain. Kun olet saanut avaimen robotin pohjassa olevan magneetin ansiosta ja kun olet saavuttanut sokkelon lopun, pystyt ottamaan avaimen ja pakenemaan huoneesta, johon olit lukittu.

Siksi robotin pääkomponentit ovat:

1. Arvoitus ratkaistaan kaukosäätimellä
2. Pelaajat voivat ohjata robottia kaukosäätimellä
3. Ohjausnäyttö perustuu kameran livenä kuvattuun videoon

Koska tällaisissa peleissä päärajoitus on aika (useimmissa pakopeleissä sinulla on 30 minuuttia - 1 tunti aikaa menestyä), anturi on kiinnitetty ja liitetty robotin pohjaan, joten jos pelaajat ylittävät tietyn ajan (meidän tapauksessamme 30 minuuttia), robotti ottaa hallinnan takaisin ja viimeistelee parketit itsekseen, jotta sinulla on mahdollisuus saada huoneen avain ennen pelin ajastimen sammumista (meidän tapauksessamme 1 tunnin)

Lisäksi, koska auto on täysin pimeässä huoneessa, LEDit on kiinnitetty lähellä anturia, jotta se voi lukea signaalin maasta.

Tämän ryhmäprojektin taustalla oli halu perustua siihen, mikä on jo markkinoilla, muokata sitä lisäämällä henkilökohtaista arvoa ja pystyä käyttämään sitä jollakin hauskalla ja vuorovaikutteisella alalla. Itse asiassa, kun olimme yhteydessä menestyksekkääseen Escape Roomiin Brysselissä, Belgiassa, huomasimme, että pakopelit eivät ole vain yhä kuuluisampia, vaan että niistä puuttuu usein vuorovaikutteisuus ja että asiakkaat valittavat, etteivät ne riitä " " peli.

Siksi yritimme keksiä idean robotista, joka täyttäisi annetut vaatimukset ja samalla kutsuimme pelaajia todella osaksi peliä.

Tässä on yhteenveto siitä, mitä robotissa tapahtuu:

- Ei-itsenäinen osa: kaukosäädin on liitetty Arduinoon vastaanottimen kautta. Pelaajat ohjaavat kauko -ohjainta ja siksi ohjaavat Arduinoa, joka ohjaa moottoreita. Arduino kytketään päälle ennen pelin alkua, mutta se siirtyy päätoimintoon, kun pelaajat ratkaisevat arvoituksen kaukosäätimellä. Langaton infrapunakamera on jo kytketty päälle (päälle samaan aikaan kuin "koko" (Arduinon ohjaama), kun virta kytketään päälle/pois päältä). Pelaajat ohjaavat autoa kauko -ohjaimella: he ohjaavat nopeutta ja suuntaa (vrt. Vaihe 5: vuokaavio). Kun ajastin, joka käynnistyy, kun päätoiminto on syötetty, on 30 minuuttia, ohjain ei ole käytössä.

- Itsenäinen osa: ohjausta hallitsee sitten Arduino. 30 minuutin kuluttua IR -linjanseuranta -anturi alkaa seurata maanpinnan viivaa lopettaakseen parketit.

Vaihe 2: Materiaali ja työkalut

MATERIAALI

Elektroniset osat

• Mikro -ohjain:

  • Arduino UNO
  • Arduinon moottorisuoja - Reichelt - 22,52 €

• Anturit:

  IR -linjaseuranta - Mc Hobby - 16,54 €

• Paristot:

  6x 1,5V akku

• Muu:

  • Protoboard
  • Langaton kamera (vastaanotin) - Banggood - 21,63 €
  • Kaukosäädin (lähetin + vastaanotin) - Amazon - 36,99 €
  • Lataustelakka (Qi -vastaanotin) - Reichelt - 22,33 € (ei käytetty - ks. Vaihe 7: Johtopäätös)
  • LED - Amazon - 23,60 €

Mekaaninen osa

• DIY auton alustan sarja - Amazon - 14,99 €

  • Käytetty:

    • 1x kytkin
    • 1x pyörä
    • 2x pyörät
    • 2x DC -moottori
    • 1x paristopidike

  • Ei käytetty:

    • 1x auton runko
    • 4x M3*30 ruuvi
    • 4x L12 välikappale
    • 4x kiinnikkeet
    • 8x M3*6 ruuvi
    • M3 mutteri
• Magneetti - Amazon - 9,99 €

• Pultit, mutterit, ruuvit

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • kaikki vastaavat pähkinät

• 3D -painetut kappaleet:

  • 5x jouset
  • 2x moottorin kiinnitys
  • 1x L-muotoinen linjaseurantakiinnitys

• Laserleikatut kappaleet:

  • 2x pyöreä litteä levy
  • 5x suorakulmainen pieni litteä levy

TYÖKALU

• Koneet:

  • 3D tulostin
  • Laserleikkuri
• Ruuvimeisselit
• Käsiporaaja
• Lime
• Elektroniikan juote

Vaihe 3: (Laser) Leikkaus ja (3D) Tulostus

Käytimme sekä laserleikkausta että 3D -tulostustekniikoita joidenkin komponenttien hankkimiseksi. Kaikki CAD -tiedostot löytyvät alla olevasta tiedostosta

Laserleikkuri

Robotin kaksi pääkiinnityskappaletta leikattiin laserilla: (Materiaali = 4 mm: n MDF -pahvi)

- 2 pyöreää litteää kiekkoa robotin perustana (tai alustana)

- Useita reikiä kahdella levyllä mekaanisten ja elektronisten komponenttien sijoittamiseksi

- 5 pientä suorakaiteen muotoista levyä jousien kiinnittämiseksi kahden alustan väliin

3D -tulostin (Ultimakers & Prusa)

Robotin eri elementit tulostettiin 3D-tilassa, jotta ne saisivat vastusta ja joustavuutta samanaikaisesti: (Materiaali = PLA)- 5 jousta: huomaa, että jouset on painettu lohkoina, joten ne on viilattava heille "kevään" muodot!

- 2 suorakaiteen muotoista onttoa osaa moottorien kiinnittämiseen

- L-muotoinen kappale, joka sopii Line-seurantaan

Vaihe 4: Elektroniikan kokoaminen

Kuten sähköisistä luonnoksista näkyy, Arduino on odotetusti elektronisen osan keskeinen osa.

Connexion Arduino - Linjaseuranta: (vrt. Vastaava seuraajaluonnos)

Connexion Arduino - Motors: (vrt. Vastaava yleinen luonnos - vasen)

Connexion Arduino - Kaukosäätimen vastaanotin: (vrt. Vastaava yleinen luonnos)

Connexion Arduino - LEDit: (vrt. Vastaava yleinen luonnos - vasen)

Protoboardia käytetään lisäämään 5V- ja GND -porttien määrää ja helpottamaan kaikkia yhteyksiä.

Tämä vaihe ei ole helpoin, koska sen on täytettävä edellä korostetut vaatimukset (itsenäisyys, käyttäjäystävällisyys, kestävyys, turvallisuus), ja koska sähköpiiri tarvitsee erityistä huomiota ja varotoimia.

Vaihe 5: Koodaus

Koodausosa koskee Arduinoa, moottoreita, kauko -ohjainta, linjaseurantaa ja LED -valoja.

Löydät koodista:

1. Muuttujien ilmoitus:

• RC -vastaanottimen käyttämän nastan ilmoitus
• DC Motorsin käyttämän nastan ilmoitus
• LEDien käyttämän nastan ilmoitus
• Funktion 'Riddle' käyttämien muuttujien ilmoitus
• IR -anturien käyttämän nastan ilmoitus
• IR -kannen käyttämien muuttujien ilmoitus

2. Alustustoiminto: alustaa eri nastat ja LEDit

Toiminto 'setup ()'

3. Moottorien toiminta:

• Toiminto 'turn_left ()'
• Toiminto 'turn_right ()'
• Toiminto 'CaliRobot ()'

4. Toimintalinjaseuranta: käyttää edellistä CaliRobot () -toimintoa robotin puoliautomaattisen käyttäytymisen aikana

Toiminto 'Seuraaja ()'

5. Toiminto kauko -ohjaimelle (arvoitus): sisältää oikean ratkaisun pelaajille esitettyyn arvoitukseen

Toiminto 'Riddle ()'

6. Pääsilmukatoiminto: mahdollistaa pelaajien ohjata autoa, kun he ovat löytäneet ratkaisun arvoitukseen, käynnistää ajastimen ja vaihtaa tulon digitaalisesta (kauko -ohjattavasta) digitaaliseksi (itsenäiseksi), kun ajastin ylittää 30 minuuttia

Toiminto 'silmukka ()'

Koodin pääprosessi on selitetty yllä olevassa vuokaaviossa päätoiminnot korostettuna.

Löydät myös tämän projektin koko koodin liitteenä olevasta.ino -tiedostosta, joka on kirjoitettu Arduino IDE -kehitysrajapinnan avulla.

Vaihe 6: Kokoaminen

Kun kaikki komponentit on laserleikattu, 3D -tulostettu ja valmis: voimme koota koko jutun!

Ensin kiinnitämme 3D -painetut jouset niiden laserleikattuihin suorakulmiolevyihin ruuveilla, joiden halkaisija on yhtä suuri kuin jousien sisällä olevien reikien halkaisija.

Kun viisi jousta on kiinnitetty pienille levyilleen, voimme kiinnittää jälkimmäisen alalevyyn pienemmillä ruuveilla.

Toiseksi voimme kiinnittää moottorit 3D -tulostettuihin moottorikiinnikkeisiin, alemman runkolevyn alle pienillä ruuveilla.

Kun ne on korjattu, voimme tulla kiinnittämään moottorin kaksi pyörää alalevyn reikien sisään.

Kolmanneksi voimme kiinnittää pyöräpyörän, myös alemman runkolevyn alle, pienillä pulteilla siten, että alempi runkolevy on vaakasuorassa

Voimme nyt korjata kaikki muut osat

• Alempi alustalevy:

  • Alla:

    • Linjaseuranta
    • LED

  • Yli:

    • Kaukosäätimen vastaanotin
    • Arduino- ja moottorisuoja
    • LED

• Rungon ylälevy:

  • Alla:

    Kamera

  • Yli:

    • Paristot
    • On / off kytkin

Lopuksi voimme koota kaksi runkolevyä yhteen.

Huomautus: Ole varovainen koottaessasi kaikkia osia yhteen! Meidän tapauksessamme yksi jousien pienistä levyistä vaurioitui kahden runkolevyn kokoamisen aikana, koska se oli liian ohut. Aloitimme taas suuremmalla leveydellä. Varmista, että käytät vahvoja materiaaleja, kun käytät laserleikkausta (sekä 3D -tulostinta), ja tarkista mitat, jotta palaset eivät ole liian ohuita tai liian hauraita.

Vaihe 7: Johtopäätös

Kun kaikki komponentit on koottu (varmista, että kaikki osat ovat kunnolla kiinni eivätkä ne putoa), kameran vastaanotin on liitetty näyttöön (eli TV -näyttöön) ja paristot (6 x 1,5 V) paristopidike, olet valmis testaamaan kaiken!

Olemme yrittäneet viedä projektia askeleen pidemmälle vaihtamalla paristot (6 x 1,5 V) kannettavaan akkuun seuraavasti:

• lataustelakan rakentaminen (langaton laturi, joka on kiinnitetty laserleikattuun latausasemaan (katso kuvat));
• vastaanottimen (Qi -vastaanotin) lisääminen kannettavaan akkuun (katso kuvat);
• kirjoittaa funktion Arduinolle ja pyytää robottia seuraamaan linjaa maassa vastakkaiseen suuntaan päästäkseen latauslaituriin ja lataamaan akun niin, että koko robotti on itsenäisesti valmis seuraavaan peliin.

Koska törmäsimme ongelmiin paristojen vaihtamisessa kannettavaan paristoon juuri ennen hankkeen määräaikaa (muistutus: tätä projektia valvoivat ULB/VUB -professorit, joten meillä oli määräaika kunnioittaa), emme voineet testata valmiita robotti. Löydät kuitenkin täältä videon robotista, joka saa virtaa tietokoneesta (USB -liitäntä) ja jota ohjaa kauko -ohjain.

Siitä huolimatta pystyimme saavuttamaan kaikki tavoitellut lisäarvot:- Kestävyys- Pyöreä muoto- Käynnistys arvoitus- Ohjauskytkin (kauko-> itsenäinen) Jos tämä projekti on säilyttänyt huomiosi ja uteliaisuutesi, olemme erittäin utelias näkemään, mitä teit, jos teit jotkin vaiheet eri tavalla kuin me, ja onnistuitko itsenäisessä latausprosessissa!

Älä epäröi kertoa meille mielipiteesi tästä projektista!