Lav en Maze Runner -robot: 3 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:30

Labyrintløsende robotter stammer fra 1970'erne. Siden da har IEEE afholdt labyrinteløsningskonkurrencer kaldet Micro Mouse Contest. Formålet med konkurrencen er at designe en robot, der finder midtpunktet i en labyrint så hurtigt som muligt. De algoritmer, der bruges til hurtigt at løse labyrinten, falder typisk i tre kategorier; tilfældig søgning, labyrintkortlægning og højre eller venstre væg efter metoder.

Den mest funktionelle af disse metoder er væg -følgende metode. I denne metode følger robotten højre eller venstre sidevæg i labyrinten. Hvis udgangsstedet er forbundet med labyrintens ydervægge, finder robotten udgangen. Denne app note bruger den rigtige væg efter metode.

Hardware

Denne applikation bruger:

• 2 Skarpe analoge afstandssensorer
• Tracker sensor
• Encoder
• Motorer og motorfører
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Spændingsregulator, robotchassis.

Vi vil bruge den analoge afstandssensor til at bestemme afstandene til højre og forvægge. Sharp -afstandssensorerne er et populært valg til mange projekter, der kræver nøjagtige afstandsmålinger. Denne IR -sensor er mere økonomisk end sonarafstandsmålere, men alligevel giver den meget bedre ydeevne end andre IR -alternativer. Der er et ikke -lineært, omvendt forhold mellem sensorens udgangsspænding og den målte afstand. Plottet, der viser forholdet mellem sensorens output og den målte afstand, er vist i figur 1.

En hvid linje mod en sort farvegrund er sat som målet. Vi vil bruge trackersensoren til at registrere den hvide linje. Trackersensoren har fem analoge udgange, og de udsendte data påvirkes af afstanden og farven på det detekterede objekt. De detekterede punkter med højere infrarød refleksion (hvid) vil forårsage en højere outputværdi, og den lavere infrarøde reflektance (sort) vil forårsage en lavere outputværdi.

Vi vil bruge pololu hjulkoderen til at beregne den afstand, robotten kører. Dette kvadratur encoder board er designet til at arbejde med pololu mikro metal gearmotorer. Det fungerer ved at holde to infrarøde reflektanssensorer inde i navet på et Pololu 42 × 19 mm hjul og måle bevægelsen af de tolv tænder langs hjulets kant.

Et motordrevne printkort (L298N) bruges til at styre motorerne. INx -benene bruges til at styre motorerne, og ENx -benene bruges til at indstille motorernes hastighed.

Der bruges også en spændingsregulator til at reducere spændingen fra batteriet til 5V.

Trin 1: Beskrivelse af algoritme

Denne instruktør inkorporerer den rigtige væg -følgende metode. Dette er baseret på at organisere retningsprioritet ved at foretrække den længst mulige retning. Hvis robotten ikke kan registrere væggen til højre, drejer den til højre. Hvis robotten registrerer den rigtige væg, og der ikke er nogen væg foran, går den fremad. Hvis der er en væg til højre for robotten og fronten, drejer den til venstre.

En vigtig bemærkning er, at der ikke er nogen væg til reference, efter at robotten lige har drejet til højre. Derfor opnås "drejning til højre" i tre trin. Gå fremad, drej til højre, fremad.

Derudover skal robotten holde afstand til væggen, når den bevæger sig fremad. Dette kan gøres ved at justere den ene motor til at være hurtigere eller langsommere end den anden. Den endelige tilstand af flowdiagrammet er vist i figur 10.

En Maze Runner Robot kan meget let implementeres med en enkelt GreenPAK-konfigurerbar blandet signal IC (CMIC). Du kan gå igennem alle trin for at forstå, hvordan GreenPAK -chippen er programmeret til at styre Maze Runner Robot. Men hvis du bare let vil oprette Maze Runner Robot uden at forstå alle de indre kredsløb, skal du downloade GreenPAK -software for at se den allerede gennemførte Maze Runner Robot GreenPAK Design File. Tilslut din computer til GreenPAK Development Kit og tryk på programmet for at oprette den brugerdefinerede IC til at styre din Maze Runner Robot. Det næste trin vil diskutere logikken, der er inde i Maze Runner Robot GreenPAK -designfilen for dem, der er interesserede i at forstå, hvordan kredsløbet fungerer.

Trin 2: GreenPAK Design

GreenPAK -designet består af to dele. Disse er:

• Fortolkning / behandling af data fra afstandssensorer
• ASM -tilstande og motorudgange

Fortolkning / behandling af data fra afstandssensorer

Det er vigtigt at fortolke dataene fra afstandssensorerne. Robotens bevægelser overvejes i henhold til afstandssensorernes output. Da afstandssensorerne er analoge, vil vi bruge ACMP'erne. Robotens position i forhold til væggen bestemmes ved at sammenligne sensorernes spændinger med de forudbestemte tærskelspændinger.

Vi vil bruge 3 ACMP'er;

• Sådan registreres frontvæggen (ACMP2)
• Sådan registreres den rigtige væg (ACMP0)
• For at beskytte afstanden til den højre væg (ACMP1)

Da ACMP0 og ACMP1 er afhængige af den samme afstandssensor, brugte vi den samme IN+ -kilde til begge komparatorer. Konstant signalændring kan forhindres ved at give ACMP1 25mv hysterese.

Vi kan bestemme retningssignalerne baseret på ACMP'ernes output. Kredsløbet vist i figur 12 viser rutediagrammet skitseret i figur 7.

På samme måde er kredsløbet, der angiver robotens position i forhold til den højre væg, vist i figur 13.

ASM -tilstande og motorudgange

Denne applikation bruger Asynchronous State Machine eller ASM til at styre robotten. Der er 8 tilstande i ASM og 8 udgange i hver tilstand. Output -RAM'en kan bruges til at justere disse output. Staterne er anført nedenfor:

• Start
• Styring
• Gå væk fra den højre væg
• Tæt på højre væg
• Drej til venstre
• Gå fremad-1
• Drej til højre
• Gå fremad-2

Disse tilstande bestemmer output til motorføreren og leder robotten. Der er 3 output fra GreenPAK for hver motor. To bestemmer motorens retning, og den anden output bestemmer motorens hastighed. Motorbevægelsen ifølge disse udgange er vist i følgende tabeller:

ASM Output RAM er afledt af disse tabeller. Det er vist i figur 14. Ud over motordriverne er der yderligere to udgange. Disse udgange går til de tilsvarende forsinkelsesblokke for at tillade robotten at rejse en bestemt afstand. Outputene fra disse forsinkelsesblokke er også forbundet med ASM -indgange.

PWM'er blev brugt til at justere motorernes hastighed. ASM blev brugt til at bestemme, hvilken PWM motoren ville køre på. PWMA-S- og PWMB-S-signalerne er indstillet til mux select bits.

Trin 3:

I dette projekt skabte vi en labyrintløsende robot. Vi fortolkede data fra flere sensorer, kontrollerede robottens tilstand med GreenPAKs ASM og kørte motorerne med en motordriver. Generelt bruges mikroprocessorer i sådanne projekter, men en GreenPAK har et par fordele i forhold til en MCU: den er mindre, mere overkommelig og kan behandle sensorudgangen hurtigere end en MCU.