Tee sokkelo -juoksurobotti: 3 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Sokkeloratkaisut ovat peräisin 1970-luvulta. Siitä lähtien IEEE on järjestänyt sokkeloratkaisukilpailuja nimeltä Micro Mouse Contest. Kilpailun tavoitteena on suunnitella robotti, joka löytää sokkelon keskipisteen mahdollisimman nopeasti. Sokkelon nopeaan ratkaisemiseen käytetyt algoritmit jaetaan tyypillisesti kolmeen luokkaan; satunnainen haku, sokkelokartoitus ja oikean tai vasemman seinän seuraavat menetelmät.

Toimivin näistä menetelmistä on seinäseuranta. Tässä menetelmässä robotti seuraa labyrintin oikeaa tai vasenta sivuseinää. Jos poistumispiste on liitetty sokkelon ulkoseiniin, robotti löytää uloskäynnin. Tämä sovellushuomautus käyttää oikean seinän seuraavaa menetelmää.

Laitteisto

Tämä sovellus käyttää:

• 2 terävää analogista etäisyysanturia
• Seuranta -anturi
• Kooderi
• Moottorit ja moottorin kuljettaja
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Jännitteen säädin, robotin runko.

Analogisen etäisyysanturin avulla määritämme etäisyydet oikealle ja etuseinille. Sharpin etäisyysanturit ovat suosittu valinta moniin projekteihin, jotka edellyttävät tarkkoja etäisyysmittauksia. Tämä infrapuna -anturi on taloudellisempi kuin luotainetäisyysmittarit, mutta se tarjoaa paljon paremman suorituskyvyn kuin muut infrapunavaihtoehdot. Anturin lähtöjännitteen ja mitatun etäisyyden välillä on epälineaarinen, käänteinen suhde. Kaavio, joka näyttää anturin lähdön ja mitatun etäisyyden välisen suhteen, on esitetty kuvassa 1.

Kohteeksi asetetaan valkoinen viiva mustaa väriä vasten. Käytämme seuranta -anturia valkoisen viivan havaitsemiseen. Seuranta -anturissa on viisi analogista lähtöä, ja tulostettuun dataan vaikuttavat havaitun kohteen etäisyys ja väri. Havaitut pisteet, joissa on suurempi infrapunaheijastavuus (valkoinen), aiheuttavat korkeamman lähtöarvon ja pienempi infrapunaheijastuskyky (musta) pienentävät lähtöarvoa.

Laskemme etäisyyden, jonka robotti kulkee pololu -pyöränkooderin avulla. Tämä kvadratuurikoodauskortti on suunniteltu toimimaan pololu -mikro -metallivaihdemoottoreiden kanssa. Se toimii pitämällä kahta infrapunaheijastusanturia Pololu 42 × 19 mm -pyörän navan sisällä ja mittaamalla kahdentoista hampaan liike pyörän reunalla.

Moottorinohjaimen piirilevyä (L298N) käytetään moottoreiden ohjaamiseen. INx -nastoja käytetään moottorien ohjaamiseen ja ENx -nastoja moottorien nopeuden säätämiseen.

Lisäksi jännitesäädintä käytetään akun jännitteen pienentämiseen 5 V: iin.

Vaihe 1: Algoritmin kuvaus

Tämä opas sisältää oikean seinän seuraavan menetelmän. Tämä perustuu suuntaprioriteetin järjestämiseen valitsemalla oikea oikea suunta. Jos robotti ei havaitse oikealla olevaa seinää, se kääntyy oikealle. Jos robotti havaitsee oikean seinän eikä edessä ole seinää, se menee eteenpäin. Jos robotin ja etuosan oikealla puolella on seinä, se kääntyy vasemmalle.

Tärkeä huomautus on, että robotin juuri oikealle kääntymisen jälkeen ei ole seinää, johon viitata. Siksi "kääntyminen oikealle" suoritetaan kolmessa vaiheessa. Siirry eteenpäin, käänny oikealle, eteenpäin.

Lisäksi robotin on pidettävä etäisyytensä seinästä eteenpäin liikkuessaan. Tämä voidaan tehdä säätämällä yksi moottori nopeammaksi tai hitaammaksi kuin toinen. Vuokaavion lopullinen tila on esitetty kuvassa 10.

Maze Runner -robotti voidaan toteuttaa erittäin helposti yhdellä GreenPAK-ohjelmoitavalla sekoitussignaalipiirillä (CMIC). Voit käydä läpi kaikki vaiheet ymmärtääksesi, miten GreenPAK -siru on ohjelmoitu ohjaamaan Maze Runner Robotia. Jos kuitenkin haluat luoda Maze Runner Robotin helposti ymmärtämättä kaikkia sisäpiirejä, lataa GreenPAK -ohjelmisto nähdäksesi jo valmistuneen Maze Runner Robot GreenPAK -suunnittelutiedoston. Liitä tietokoneesi GreenPAK -kehityssarjaan ja napsauta ohjelmaa luodaksesi mukautetun IC: n Maze Runner Robotin ohjaamiseksi. Seuraavassa vaiheessa keskustellaan logiikasta, joka on Maze Runner Robot GreenPAK -suunnittelutiedoston sisällä niille, jotka ovat kiinnostuneita ymmärtämään piirin toimintaa.

Vaihe 2: GreenPAK -suunnittelu

GreenPAK -muotoilu koostuu kahdesta osasta. Nämä ovat:

• Etäisyysanturien tietojen tulkinta / käsittely
• ASM -tilat ja moottorin lähdöt

Etäisyysanturien tietojen tulkinta / käsittely

On tärkeää tulkita etäisyysanturien tietoja. Robotin liikkeet suunnitellaan etäisyysanturien lähtöjen mukaan. Koska etäisyysanturit ovat analogisia, käytämme ACMP: itä. Robotin sijainti seinään verrattuna määritetään vertaamalla antureiden jännitteitä ennalta määrättyihin kynnysjännitteisiin.

Käytämme 3 ACMP: tä;

• Etuseinän tunnistaminen (ACMP2)
• Oikean seinän tunnistaminen (ACMP0)
• Oikean seinän etäisyyden suojaamiseksi (ACMP1)

Koska ACMP0 ja ACMP1 riippuvat samasta etäisyysanturista, käytimme samaa IN+ -lähdettä molemmille vertailijoille. Jatkuva signaalin muutos voidaan estää antamalla ACMP1: lle 25 mv hystereesiä.

Voimme määrittää suuntavilkut ACMP: n lähtöjen perusteella. Kuviossa 12 esitetty piiri esittää kuviossa 7 esitettyä vuokaaviota.

Samalla tavalla piiri, joka ilmaisee robotin asennon suhteessa oikeaan seinään, on esitetty kuvassa 13.

ASM -tilat ja moottorilähdöt

Tämä sovellus käyttää asynkronista tilakonetta tai ASM: ää robotin ohjaamiseen. ASM: ssä on 8 tilaa ja jokaisessa tilassa 8 lähtöä. Lähtömuistia voidaan käyttää näiden lähtöjen säätämiseen. Osavaltiot on lueteltu alla:

• alkaa
• Ohjaus
• Siirry pois oikeasta seinästä
• Lähellä oikeaa seinää
• Käänny vasemmalle
• Siirry eteenpäin-1
• Käänny oikealle
• Siirry eteenpäin-2

Nämä tilat määrittävät tehon moottorin kuljettajalle ja ohjaavat robottia. GreenPAKista on 3 lähtöä jokaiselle moottorille. Kaksi määrittää moottorin suunnan ja toinen lähtö määrittää moottorin nopeuden. Näiden lähtöjen mukainen moottorin liike näkyy seuraavissa taulukoissa:

ASM -lähtömuisti on johdettu näistä taulukoista. Se on esitetty kuvassa 14. Moottoriajurien lisäksi on vielä kaksi lähtöä. Nämä lähdöt siirtyvät vastaaviin viivästyslohkoihin, jotta robotti voi kulkea tietyn matkan. Näiden viivelauseiden lähdöt on myös kytketty ASM -tuloihin.

PWM -säätimiä käytettiin moottorien nopeuden säätämiseen. ASM: ää käytettiin määrittämään, millä PWM -moottorilla ajettaisiin. PWMA-S- ja PWMB-S-signaalit on asetettu mux-valintabitille.

Vaihe 3:

Tässä projektissa loimme sokkeloratkaisun robotin. Tulkitsimme useiden antureiden tietoja, hallitsimme robotin tilaa GreenPAK: n ASM -järjestelmällä ja ajoimme moottoreita moottorin kuljettajan kanssa. Yleensä tällaisissa projekteissa käytetään mikroprosessoreita, mutta GreenPAK: lla on muutamia etuja verrattuna MCU: hon: se on pienempi, edullisempi ja voi käsitellä anturin lähtöä nopeammin kuin MCU.