O'z qo'lingiz bilan devor o'rnatadigan robot: 9 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Bu yo'riqnomada biz bir nechta tashqi ultratovushli va infraqizil (IR) datchiklari bilan birga GreenPAK ™ yordamida to'siqlarni aniqlash va oldini olish tizimini loyihalashtirishni tushuntiramiz. Ushbu dizayn avtonom va sun'iy aqlli robot tizimlari uchun zarur bo'lgan ba'zi mavzularni taqdim etadi.

Quyida biz robotdan keyingi devorni yaratish uchun yechim qanday dasturlashtirilganligini tushunish uchun zarur bo'lgan qadamlarni tasvirlab berdik. Ammo, agar siz dasturlash natijasini olishni xohlasangiz, GreenPAK dasturini yuklab oling va tugallangan GreenPAK dizayn faylini ko'ring. GreenPAK Development Kit -ni kompyuteringizga ulang va devorni ta'qib qiladigan robotni yaratish uchun dasturni bosing.

1 -qadam: Muammo haqida bayonot

So'nggi paytlarda sun'iy intellektga qiziqish yangidan paydo bo'ldi va bu qiziqishning katta qismi to'liq avtonom va aqlli mashinalarga qaratilgan. Bunday robotlar insoniy javobgarlikni minimallashtirishi va avtomatlashtirishni davlat xizmatlari va mudofaa kabi sohalarga kengaytirishi mumkin. AI tadqiqotchilari avtomatlashtirilgan avtotransport vositalari orqali o't o'chirish, tibbiy yordam, falokatlardan qutqarish va hayotni qutqarish kabi xizmatlarni avtomatlashtirishga harakat qilmoqdalar. Bu mashinalarni yengib o'tishi kerak bo'lgan qiyinchiliklardan biri - vayronalar, yong'inlar, tuzoqlar va boshqalar kabi to'siqlarni muvaffaqiyatli aniqlash va oldini olishdir.

2 -qadam: Amalga oshirish tafsilotlari

Ushbu yo'riqnomada biz ultratovushli sensor, IR to'siqlarni aniqlash datchigi, dvigatel haydovchisi (L298N), to'rtta doimiy dvigatel, g'ildirak, 4 g'ildirakli avtomobil skeleti va GreenPAK SLG46620V chipidan foydalanamiz.

Ultrasonik sensorni (aka sonar) ishga tushirish uchun GreenPAK kontrollerining raqamli chiqish pimi ishlatiladi va tahlil qilish uchun oldinda turgan to'siqlardan echo yig'ish uchun raqamli kirish pimi ishlatiladi. IR to'siqlarni aniqlash sensori chiqishi ham kuzatiladi. Bir qator shartlar qo'llanilgandan so'ng, agar to'siq juda yaqin bo'lsa, dvigatellar (4 g'ildirakning har biriga ulangan) to'qnashuvni oldini olish uchun sozlangan.

3 -qadam: tushuntirish

Avtonom to'siqlardan qochish roboti to'siqlarni aniqlash va to'qnashuvlarni oldini olish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak. Bunday robotning dizayni turli sensorlarni, masalan, zarba sezgichlari, infraqizil sensorlar, ultratovushli sensorlar va boshqalarni birlashtirishni talab qiladi. Bu sensorlarni robotga o'rnatib, u atrofdagi hudud haqida ma'lumot olishi mumkin. Ultrasonik sensor sekin harakatlanuvchi avtonom robot uchun to'siqlarni aniqlash uchun mos keladi, chunki u past narxga va nisbatan yuqori diapazonga ega.

Ultrasonik sensor qisqa ultratovush portlashi va keyin aks -sadoni tinglash orqali narsalarni aniqlaydi. Asosiy mikrokontroller nazorati ostida, sensor 40 kHz chastotali qisqa puls chiqaradi. Bu zarba havoga o'tib, ob'ektga tegib ketguncha sensorga qaytariladi. Sensor xostga echo aniqlanganda tugaydigan chiqish signalini beradi. Shunday qilib, qaytarilgan pulsning kengligi ob'ektga masofani hisoblash uchun ishlatiladi.

Bu to'siqlardan qochish uchun mo'ljallangan robotli avtomobil o'z yo'lidagi narsalarni aniqlash uchun ultratovushli sensordan foydalanadi. Dvigatellar IC haydovchisi orqali GreenPAK -ga ulanadi. Ultrasonik sensor robotning old qismiga, yon to'siqlarni aniqlash uchun esa ikkita IQ to'siqlarni aniqlash datchigi robotning chap va o'ng tomoniga biriktirilgan.

Robot kerakli yo'lda harakatlanayotganda, ultratovush sensori doimiy ravishda ultrasonik to'lqinlarni uzatadi. Robot oldida har qanday to'siq bo'lsa, ultratovush to'lqinlari to'siqdan qaytariladi va bu ma'lumot GreenPAKga uzatiladi. Bir vaqtning o'zida IQ sensorlar IQ to'lqinlarini chiqaradi va qabul qiladi. Ultrasonik va infraqizil sensorlar kirishini sharhlagandan so'ng, GreenPAK to'rt g'ildirakning har birining motorini boshqaradi.

4 -qadam: Algoritm tavsifi

Ishga tushganda, to'rtta vosita bir vaqtning o'zida yoqiladi, bu esa robotni oldinga siljishiga olib keladi. Keyinchalik, ultratovush sensori robotning old qismidan pulslarni muntazam ravishda yuboradi. Agar to'siq bo'lsa, tovush impulslari aks etadi va sensor tomonidan aniqlanadi. Pulslarning aks etishi to’siqning jismoniy holatiga bog’liq: agar u notekis shaklda bo’lsa, aks etadigan pulslar kamroq bo’ladi; agar u bir xil bo'lsa, u holda uzatiladigan impulslarning aksariyati aks etadi. Ko'zgu ham to'siq yo'nalishiga bog'liq. Agar u biroz egilgan yoki sensorga parallel joylashtirilgan bo'lsa, unda tovush to'lqinlarining aksariyati aks etmaydi.

Robot oldida to'siq aniqlansa, u holda IQ sensorlaridagi yon chiqishlar kuzatiladi. Agar o'ng tomondan to'siq aniqlansa, robotning chap tomonidagi shinalari o'chiriladi, bu uning chapga burilishiga olib keladi va aksincha. Agar to'siq aniqlanmasa, algoritm takrorlanadi. Oqim diagrammasi 2 -rasmda ko'rsatilgan.

5-qadam: Ultrasonik sensor HC-SR04

Ultrasonik sensor - bu tovush to'lqinlari yordamida ob'ektgacha bo'lgan masofani o'lchaydigan qurilma. U ma'lum bir chastotada tovush to'lqinini yuborish va bu to'lqinning orqaga qaytishini tinglash orqali masofani o'lchaydi. Ovoz to'lqini va orqaga qaytayotgan tovush to'lqini orasidagi o'tgan vaqtni yozib, sonar sensori va ob'ekt orasidagi masofani hisoblash mumkin. Tovush havo orqali 344 m/s tezlikda o'tadi, shuning uchun siz Formula 1 yordamida ob'ektgacha bo'lgan masofani hisoblashingiz mumkin.

HC-SR04 ultratovush sensori to'rtta pimdan iborat: Vdd, GND, Trigger va Echo. Trigger piniga tekshirgichdan zarba berilganda, sensor "dinamik" dan ultratovush to'lqinini chiqaradi. Yansıtılan to'lqinlar "qabul qiluvchi" tomonidan aniqlanadi va Echo pin orqali yana nazoratchiga uzatiladi. Sensor va to'siq orasidagi masofa qancha uzoq bo'lsa, Echo pinidagi zarba shunchalik uzoq bo'ladi. Puls sensordan o'tib, orqaga qaytish uchun sonar pulsni ikkiga bo'lingan vaqtgacha qoladi. Sonar ishga tushirilganda, ichki taymer ishga tushadi va aks ettirilgan to'lqin aniqlanmaguncha davom etadi. Bu vaqtni ikkiga bo'linadi, chunki tovush to'lqinining to'siqqa etib borishi uchun vaqt taymer yoqilgan vaqtning yarmiga teng edi.

Ultrasonik sensorning ishlashi 4 -rasmda ko'rsatilgan.

Ultrasonik impuls hosil qilish uchun siz Triggerni 10 mS ga yuqori holatga qo'yishingiz kerak. Bu 8-tsikli sonik portlashni yuboradi, bu esa qurilma oldidagi har qanday to'siqni aks ettiradi va sensor tomonidan qabul qilinadi. Echo pin ovoz to'lqini o'tgan vaqtni (mikrosaniyalarda) chiqaradi.

6 -qadam: Infraqizil to'siqlarni aniqlash sensori moduli

Ultratovush sensori singari, infraqizil (IQ) to'siqlarni aniqlashning asosiy tushunchasi - IQ signalini (nurlanish shaklida) uzatish va uning aksini kuzatish. IQ sensori moduli 6 -rasmda ko'rsatilgan.

Xususiyatlari

• Elektron platada to'siqni ko'rsatuvchi chiroq bor
• Raqamli chiqish signali
• Aniqlash masofasi: 2 ~ 30 sm
• Aniqlash burchagi: 35 °
• Taqqoslash chipi: LM393
• Potentsiometr yordamida aniqlanadigan masofa diapazoni:

○ Soat yo'nalishi bo'yicha: aniqlash masofasini oshirish

○ soat miliga teskari: aniqlash masofasini kamaytiring

Xususiyatlar

• Ishlash kuchlanishi: 3-5 V DC
• Chiqish turi: raqamli kommutatsiya chiqishi (0 va 1)
• Oson o'rnatish uchun 3 mm vintli teshiklar
• Kengash o'lchami: 3,2 x 1,4 sm

Boshqaruv ko'rsatkichi tavsifi 1 -jadvalda tasvirlangan.

7 -qadam: L298N dvigatel haydovchisi davri

Dvigatel haydovchisining sxemasi yoki H-ko'prigi shahar motorlarining tezligi va yo'nalishini boshqarish uchun ishlatiladi. U alohida shahar quvvat manbaiga ulanishi kerak bo'lgan ikkita kirish joyiga ega (motorlar og'ir tokni tortadi va to'g'ridan -to'g'ri boshqaruvchidan berilmaydi), har bir dvigatel uchun ikkita chiqish to'plami (musbat va manfiy), har biri uchun ikkita yoqish pimi. Har bir dvigatelning chiqish yo'nalishini boshqarish uchun chiqish to'plami va ikkita pin to'plami (har bir dvigatel uchun ikkita pin). Agar chapdagi ikkita pinga bitta pin uchun YUQori, ikkinchisiga LOW past darajadagi mantiq darajalari berilgan bo'lsa, chap rozetkaga ulangan vosita bir tomonga buriladi va agar mantiq ketma -ketligi teskari bo'lsa (LOW va HIGH), motorlar aylanadi. teskari yo'nalishda. Xuddi shu narsa eng o'ngdagi pinlar va o'ng chiqish motoriga ham tegishli. Agar juftlikdagi ikkala pinga ham yuqori yoki past mantiq darajalari berilgan bo'lsa, motorlar to'xtab qoladi.

Bu ikki tomonlama dvigatel drayveri juda mashhur L298 Dual H-Bridge Motor Driver IC ga asoslangan. Bu modul ikki dvigatelni har ikki yo'nalishda ham oson va mustaqil boshqarish imkonini beradi. U boshqaruv uchun standart mantiqiy signallardan foydalanadi va u ikki fazali, to'rt fazali, ikki fazali shahar motorlarini boshqarishi mumkin. Filtrli kondansatkich va aylanuvchi diod mavjud bo'lib, u kontaktlarning zanglashiga olib keladigan induktiv yukning teskari oqimi ta'sirida kontaktlarning zanglashiga olib kelmaydi. L298 haydovchi kuchlanishi 5-35 V va mantiq darajasi 5 V ga teng.

Dvigatel haydovchisining vazifasi 2 -jadvalda tasvirlangan.

Ultrasonik datchik, dvigatel drayveri va GPAK chipining ulanishlarini ko'rsatuvchi blok -diagramma 8 -rasmda ko'rsatilgan.

8 -qadam: GreenPAK dizayni

Matritsada 0, sensor uchun tetikli kirish CNT0/DLY0, CNT5/DLY5, INV0 va osilator yordamida yaratildi. Ultrasonik sensorning Echo pinidan kirish Pin3 yordamida o'qiladi. 3-bitli LUT0-da uchta kirish qo'llaniladi: biri Echo-dan, ikkinchisi-Trigger-dan, uchinchisi-Trigger-ning kiritilishi 30-ga kechiktiriladi. Ushbu qidiruv jadvalining chiqishi Matrix 1da ishlatiladi. IQ sensorlaridagi chiqish ham Matritsa 0 da olinadi.

Matritsa 1da P1 va P6 portlari birgalikda ORd bo'ladi va dvigatel haydovchisining Pin1 ga ulangan Pin17 ga ulanadi. Pin18 har doim LOW mantig'ida bo'ladi va dvigatel drayverining 2 -piniga ulanadi. Xuddi shunday, P2 va P7 portlari bir -biriga bog'langan va dvigatel haydovchisining P3 -ga biriktirilgan GreenPAK -ning Pin20 -ga ulangan. Pin19 dvigatel haydovchisining 4 -piniga ulangan va har doim LOW mantig'ida bo'ladi.

Qachon Echo pin yuqori bo'lsa, demak, ob'ekt robot oldida. Keyin robot IQ sensorlaridagi chap va o'ngdagi to'siqlarni tekshiradi. Agar robotning o'ng tomonida ham to'siq bo'lsa, u chapga, agar to'siq chap tomonda bo'lsa, u o'ngga buriladi. Shunday qilib, robot to'siqlardan qochadi va to'qnashuvsiz harakat qiladi.

Xulosa

Ushbu yo'riqnomada biz GreenPAK SLG46620V -ni asosiy boshqaruvchi element sifatida ishlatib, to'siqlarni aniqlashning oddiy avtomatik vositasini yaratdik. Qo'shimcha sxemalar yordamida, bu dizayn ma'lum bir nuqtaga yo'l topish, labirintni echish algoritmi, algoritmdan keyingi chiziq va boshqalar kabi boshqa vazifalarni bajarish uchun kuchaytirilishi mumkin.

9 -qadam: Uskuna rasmlari