Escape Robot: RC Car за бягство: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Основната цел на този проект беше да се изгради робот, който да се отличава от вече съществуващите роботи и който може да се използва в реална и иновативна област.

Въз основа на личен опит беше решено да се изгради робот с форма на кола, който да бъде внедрен в Escape Game. Благодарение на различните компоненти, играчите могат да включат колата, като решат загадка на контролера, да контролират траекторията на колата и да получат ключ по пътя, за да избягат от стаята.

Тъй като този проект беше част от курс по мехатроника, провеждан в Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) и Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Белгия, в началото бяха представени няколко изисквания, като например:

• Използване и комбиниране на области на механиката, електрониката и програмирането
• Бюджет 200 €
• Наличието на завършен и работещ робот, който носи нещо ново

И тъй като щеше да се използва в реални сесии за бягство, понякога няколко сесии подред, бяха необходими още няколко изисквания, за да бъдат изпълнени:

• Автономност: намиране на начин да се направи роботът полуавтономен да спазва ограниченията на играта
• Удобен за потребителя: лесен за използване, наличие на екран с обратна връзка за камерата
• Здравина: здрави материали, способни да абсорбират ударите
• Безопасност: играчите не са в пряк контакт с робота

Стъпка 1: Основна концепция и мотивация

Както е обяснено във въведението, основната концепция на този проект е да се създаде и изгради полуавтономен робот, първо контролиран от играчите на бягството, след това способен да отнеме контрола обратно от играчите.

Принципът е следният: Представете си, че сте заключени в стая с група приятели. Единствената възможност да излезете от стаята е да намерите ключ. Ключът е скрит в лабиринт, разположен под краката ви, в тъмен междинен под. За да получите този ключ, имате три неща: дистанционно управление, карта и екран. Дистанционното управление ви позволява да управлявате кола, която вече е на междинния етаж, като решите загадка, представена на съществуващите бутони за управление на дистанционното. След като решите тази загадка, колата се включва (cfr. Стъпка 5: Кодиране - основната функция, наречена 'loop ()'), и можете да започнете да водите колата през лабиринта с помощта на дадената карта. Екранът е там, за да покаже на живо това, което колата вижда, благодарение на камера, фиксирана пред робота, и следователно ви помага да видите траекториите и по -важното ключа. След като получите ключа благодарение на магнит в долната част на робота и след като стигнете до края на лабиринта, можете да вземете ключа и да избягате от стаята, в която сте били заключени.

Следователно основните компоненти на робота са:

1. Загадката трябва да бъде решена на дистанционното управление
2. Управление на робота от играчите с дистанционно управление
3. Контролен дисплей въз основа на видео, заснето на живо от камерата

Тъй като в такива игри основното ограничение е времето (в повечето игри за бягство имате между 30 минути и 1 час, за да излезете, за да успеете), в основата на робота е прикрепен и свързан сензор, така че ако вие като играчи надхвърлите дадено време (в нашия случай 30 минути), роботът връща контрола обратно и завършва паркурите сам, така че да имате шанс да вземете ключа от стаята преди таймерът на играта да се изключи (в нашия случай 1 час)

Също така, тъй като колата е в напълно тъмна стая, светодиодите са фиксирани недалеч от сензора, за да му помогнат да прочете сигнала от земята.

Желанието зад този групов проект беше да се основаваме на това, което вече съществува на пазара, да го модифицираме, като добавим лична стойност, и да можем да го използваме в някаква забавна и интерактивна област. Всъщност, след като бяхме в контакт с успешна стая за бягство в Брюксел, Белгия, открихме, че игрите за бягство са не само все по -известни, но и че често им липсва интерактивност и че клиентите се оплакват, че не са достатъчно „част от играта.

Затова се опитахме да измислим идея за робот, който да отговаря на дадените изисквания, като същевременно поканихме играчите наистина да бъдат част от играта.

Ето обобщение на случващото се в робота:

- Неавтономната част: дистанционното управление е свързано с Arduino чрез приемник. Играчите контролират дистанционното и следователно контролират Arduino, който управлява двигателите. Arduino е включен преди началото на играта, но влиза в основната функция, когато играчите решат загадка на дистанционното управление. IR безжична камера вече е включена (включена едновременно с "цялата" (контролирана от Arduino), когато включването/изключването е включено). Играчите ръководят колата с дистанционно управление: те контролират скоростта и посоката (ср. Стъпка 5: блок -схема). Когато таймерът, който стартира при въвеждане на основната функция, е равен на 30 минути, управлението от контролера е забранено.

- Автономната част: след това контролът се управлява от Arduino. След 30 минути сензорът за проследяване на IR линия започва да следва линия на земята, за да завърши паркурите.

Стъпка 2: Материали и инструменти

МАТЕРИАЛ

Електронни части

• Микроконтролер:

  • Arduino UNO
  • Ардуино мото щит - Райхелт - 22,52 €

• Сензори:

  IR линия тракер - Mc Hobby - 16,54 €

• Батерии:

  6x 1.5V батерия

• Други:

  • Protoboard
  • Безжична камера (приемник) - Banggood - 21,63 €
  • Дистанционно управление (предавател + приемник) - Amazon - 36,99 €
  • Док станция за зареждане (Qi приемник) - Reichelt - 22,33 € (не се използва - ср. Стъпка 7: Заключение)
  • LED - Amazon - 23.60 €

Механична част

• Комплект шаси за кола „Направи си сам“- Amazon - 14,99 €

  • Използва се:

    • 1x превключвател
    • 1x колело с колело
    • 2x колела
    • 2x DC мотор
    • 1x държач за батерия

  • Не се използва:

    • 1x шаси за кола
    • 4x винт M3*30
    • 4x дистанционер L12
    • 4x крепежни елементи
    • 8x M3*6 винт
    • Гайка М3
• Магнит - Amazon - 9.99 €

• Болтове, гайки, винтове

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • всички съответни гайки

• 3D отпечатани парчета:

  • 5x пружини
  • 2x фиксиране на двигателя
  • 1x фиксиране на тракер за L-образна форма

• Лазерно нарязани парчета:

  • 2x кръгла плоска плоча
  • 5x правоъгълна малка плоска чиния

ИНСТРУМЕНТ

• Машини:

  • 3D принтер
  • Лазерен нож
• Отвертки
• Ръчен свредло
• Лайм
• Електронна спойка

Стъпка 3: (Лазерно) рязане и (3D) печат

Използвахме както техники за лазерно рязане, така и за 3D печат, за да получим някои от нашите компоненти. Можете да намерите всички CAD файлове във файла.step по -долу

Лазерен нож

Двете основни части за фиксиране на робота бяха лазерно изрязани: (Материал = MDF картон от 4 мм)

- 2 кръгли плоски диска, които правят основата (или шасито) на робота

- Няколко отвора на двата диска, за да се поставят механични и електронни компоненти

- 5 малки правоъгълни плочи за фиксиране на пружините между двете плочи на шасито

3D принтер (Ultimakers & Prusa)

Различни елементи на робота бяха 3D отпечатани, за да им се даде устойчивост и гъвкавост едновременно: (Материал = PLA)- 5 пружини: имайте предвид, че пружините са отпечатани като блокове, така че е необходимо да ги подадете, за да дадете им техните "пролетни" форми!

- 2 правоъгълни кухи части за фиксиране на двигателите

- L-образна част, за да побере Line tracker

Стъпка 4: Сглобяване на електрониката

Както можете да видите на електронните скици, Arduino според очакванията е централната част на електронната част.

Connexion Arduino - Line tracker: (cfr. Съответна скица на последовател)

Connexion Arduino - Motors: (cfr. Съответна обща скица - вляво)

Connexion Arduino - Приемник за дистанционно управление: (ср. Съответна обща скица - нагоре)

Connexion Arduino - светодиоди: (ср. Съответна обща скица - вляво)

Протоборд се използва за увеличаване на броя на 5V и GND портове и улесняване на всички връзки.

Тази стъпка не е най-лесната, тъй като трябва да изпълни посочените по-горе изисквания (автономност, удобство за потребителя, здравина, безопасност) и тъй като електрическата верига се нуждае от специално внимание и предпазни мерки.

Стъпка 5: Кодиране

Кодиращата част се отнася за Arduino, двигатели, дистанционно управление, линейно проследяване и светодиоди.

Можете да намерите в кода:

1. Декларация на променливи:

• Декларация за Pin, използван от RC приемник
• Декларация за щифт, използван от DC Motors
• Декларация за Pin, използван от светодиоди
• Декларация на променливи, използвани от функция „Загадка“
• Декларация за щифт, използван от IR сензори
• Декларация на променливи, използвани от IR Deck

2. Функция за инициализация: инициализирайте различните щифтове и светодиоди

Функция 'setup ()'

3. Функция за двигатели:

• Функция 'turn_left ()'
• Функция 'turn_right ()'
• Функция „CaliRobot ()“

4. Проследяване на функционални линии: използва предишната функция „CaliRobot ()“по време на полуавтономното поведение на робота

Функция „Последовател ()“

5. Функция за дистанционно управление (загадка): съдържа правилното решение на загадката, представена на играчите

Функция „Загадка ()“

6. Функция на основния цикъл: дава възможност на играчите да контролират колата, след като са намерили решението на загадката, стартира таймер и превключва входа от цифров (дистанционно управление) на цифров (автономен), след като таймерът излезе над 30 минути

Функция 'loop ()'

Основният процес на кода е обяснен в блок -схемата тук по -горе, като основните функции са подчертани.

Можете също да намерите целия код за този проект във прикачения файл.ino, написан с помощта на интерфейса за разработка Arduino IDE.

Стъпка 6: Сглобяване

След като имаме всички лазерно изрязани компоненти, 3D отпечатани и готови: можем да сглобим всичко!

Първо фиксираме 3D отпечатаните пружини върху техните лазерно изрязани правоъгълни плочи с болтове с диаметър, равен на диаметъра на отворите вътре в пружините.

След като 5 -те пружини са фиксирани върху техните малки плочи, можем да фиксираме последните върху долната плоча на шасито с по -малки болтове.

Второ, можем да фиксираме двигателите към 3D отпечатаните фиксирания на двигателя, под долната плоча на шасито с малки болтове.

След като те бъдат фиксирани, можем да дойдем да фиксираме 2 -те колела на двигателите вътре в отворите на долната плоча на шасито.

Трето, можем да фиксираме колелото на колелото, също под долната плоча на шасито, с малки болтове, така че долната плоча на шасито да е хоризонтална

Вече можем да поправим всички останали компоненти

• Долна плоча на шасито:

  • По-долу:

    • Проследяващ ред
    • LED

  • Над:

    • Приемник за дистанционно управление
    • Arduino & Motor щит
    • LED

• Горна плоча на шасито:

  • По-долу:

    Камера

  • Над:

    • Батерии
    • Превключвател за включване/изключване

Накрая можем да съберем двете плочи на шасито заедно.

Забележка: Бъдете внимателни, когато сглобявате всички компоненти заедно! В нашия случай една от малките плочи за пружините се повреди при сглобяването на двете плочи на шасито, защото беше твърде тънка. Започнахме отново с по -голяма ширина. Не забравяйте да използвате здрави материали, когато използвате лазерното рязане (както и 3D принтера), и проверете размерите, така че парчетата ви да не са твърде тънки или прекалено крехки.

Стъпка 7: Заключение

След като всички компоненти са сглобени (уверете се, че всички компоненти са добре фиксирани и не рискуват да паднат), приемникът на камерата, свързан към екран (т.е. телевизионен екран), и батериите (6x 1.5V) се поставят на държач на батерията, готови сте да тествате всичко!

Опитахме се да направим проекта още една стъпка напред, като сменим батериите (6x 1.5V) с преносима батерия, като:

• изграждане на зарядно устройство (безжично зарядно устройство, фиксирано в станция за зареждане с лазерно изрязване (вижте снимките));
• добавяне на приемник (Qi приемник) към преносимата батерия (вижте снимките);
• писане на функция на Arduino, с което се иска от робота да следва линията на земята в обратна посока, за да достигне зарядната станция и да презареди батерията, така че целият робот да е автономно готов за следващата сесия на играта.

Тъй като срещнахме проблеми при подмяната на батериите с преносима батерия точно преди крайния срок на проекта (напомняне: този проект беше контролиран от нашите преподаватели от ULB/VUB, следователно имахме краен срок за спазване), не успяхме да тестваме финализираните робот. Въпреки това тук можете да намерите видеоклип на робота, захранван от компютъра (USB връзка) и управляван от дистанционното управление.

Независимо от това, успяхме да достигнем всички добавени стойности, към които се стремихме:- Здравост- Кръгла форма- Включена загадка- Превключване на управлението (дистанционно-> автономно) Ако този проект е запазил вашето внимание и вашето любопитство, ние сме много любопитни да видят какво сте направили, да видите дали сте направили някои от стъпките, различни от нас, и да видите дали сте успели в процеса на автономно зареждане!

Не се колебайте да ни кажете какво мислите за този проект!