Robô que evita obstáculos com uma personalidade !: 7 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Ao contrário da maioria dos robôs de roaming, este realmente faz roaming de uma maneira que realmente parece estar 'pensando'! Com um microcontrolador BASIC Stamp (Basic Atom, Parallax Basic Stamps, Coridium Stamp, etc.), um chassi de algum tipo, alguns sensores e algum código sofisticado deste instrutível, você pode criar um robô que executará movimentos que você nem mesmo programado nele! Aqui está um vídeo (é de baixa qualidade, mas estou trabalhando nisso. (Ainda estou tentando descobrir a parte que é muito lento).

Etapa 1: os sensores

O (nome?) … Bem, vamos chamá-lo de Bob. Bob tem cinco sensores

• Telêmetro ultrassônico (também conhecido como "sonar")
• 2 sensores de infravermelho GP2D12 Sharp
• 1 Conjunto IR padrão (mais sobre isso mais tarde)
• 1 Fotocélula de CdS (sulfeto de cádmio)

O telêmetro ultrassônico ajuda Bob a ver os obstáculos que estão bem à sua frente; eles também lhe dizem a que distância o objeto está dele. Isso pode ser obtido de várias fontes. Você pode encontrá-los em (Parallax; eles chamam de "Ping)))"), Acroname, HVW Technologies e muitos outros sites. Não importa onde você vá para encontrá-los, todos custam aproximadamente o mesmo (~ $ 30). Os dois sensores IR feitos pela Sharp são muito fáceis de usar quando usados para detecção de objetos simples como neste caso. Você pode obtê-los em muitas lojas online, como as listadas acima. Eles ajudam Bob a ver os obstáculos que o telêmetro ultrassônico não consegue; obstáculos que estão chegando muito perto das laterais do chassi. Eles custam cerca de US $ 12 a US $ 15, dependendo de onde você os consegue. A "montagem IR" que eu mesmo fiz; consulte a etapa 2 para montagem. A fotocélula CdS (ou resistor variável de luz, qualquer que seja sua preferência) é para detectar mudanças na iluminação ambiente. Bob os usa para saber quando está em uma sala escura ou clara. Se alguém que tem experiência anterior com qualquer um dos rangers do Sharp IR, para sua informação, eles não estão sendo usados para medição de distância real neste robô. Não tenho ADC (Conversor Analógico-Digital), nem sei como usá-los assim. Eles estão simplesmente fornecendo um sinal HIGH ou LOW para o microcontrolador BS2. As fichas de dados do sensor Sharp IR's e do sensor Ping))) podem ser encontradas na rede, mas se você for preguiçoso como eu, pode rolar um pouco mais para baixo e aí estão!

Etapa 2: o hardware, o cérebro e outros componentes

OK. Para começar, o hardware que foi usado para este robô fazia parte de um kit que ganhei. É o kit "Boe-Bot" da Parallax (https://www. Parallax.com), mas este design é muito flexível; você pode usar qualquer chassi que desejar, apenas certifique-se de que 1) o telêmetro ultrassônico está na maior elevação do robô para que não atinja o fundo das grades, etc, e 2) os sensores IR são angulados de forma que eles podem até detectar objetos que estão a cerca de 1 "de distância do robô. Isso evita que ele atinja as bordas de coisas que possam bater nas rodas. Montado no chassi está o Boe-Board da Parallax que veio com meu kit Boe-Bot, que é simplesmente uma placa de desenvolvimento que pode ser usada com qualquer microcontrolador Stamp com os mesmos requisitos de voltagem e layout de pino. Existem muitas placas de desenvolvimento Stamp diferentes na Internet. Custa $ 65 da Parallax. Na placa de desenvolvimento, como o cérebro de Bob, está o BS2e (BASIC Stamp 2 e), que é basicamente o mesmo que o BS2, exceto com mais memória (RAM e EEPROM). A EEPROM é para armazenamento de programa, e a RAM é para armazenar as variáveis (temporariamente, é claro). Bob não pode seja o pensador mais rápido do mundo (~ 4.000 instruções / s), mas ei, isso é bom o suficiente. Bob se move por meio de dois servos de rotação contínua da Parallax que, como muitos servos, têm MUITO torque. Para o suco, ele tem uma bateria AA de 4 células (para um total de 6V) conectada ao regulador de 5V na placa de desenvolvimento, que dá uma saída estável de, você adivinhou, 5V para não fritar os componentes. Muitos dispositivos para robótica funcionam com alimentação de 5 V ou 6 V; por algum motivo, é um padrão. E você NÃO "T quer fritar esses componentes; eles são caros. O BS2e tem um regulador interno, mas não dê mais do que 9V se você não estiver usando uma placa de desenvolvimento! Além disso, se você não usar um placa de desenvolvimento (que sempre tem reguladores), então TENHA CERTEZA de usar um regulador de 5 V. NOTA: Quanto ao consumo de energia, Bob é muito ganancioso. Use baterias RECARREGÁVEIS para isso; elas duram MUITO mais tempo. Usei 4 recarregáveis Energizer @ 2500ma cada, o que definitivamente prolonga a vida.

Etapa 3: montagem do circuito do sensor de luz

O sensor de luz requer um circuito para que o BS2e possa utilizá-lo adequadamente. Peguei esse circuito de um dos livros da Parallax (na verdade, aquele que veio com meu kit). NOTA: O PINO 6 É NA VERDADE O PINO 1; ISTO DEVE CORRESPONDER AO CÓDIGO OU VOCÊ PODE DANIFICAR OUTROS COMPONENTES. TENHA CUIDADO PARA NÃO SUJAR ISSO.

Etapa 4: montagem do detector de queda

Isso pode ser colocado junto em algum PCB vazio. Corri até o RadioShack e peguei um e cortei a placa para encaixar no circuito. Esta parte é CRUCIAL. Se você bagunçar tudo, o pobre Bob pode morrer. O detector IR é um Panasonic PNA4601, mas você pode obtê-los no RatShack, assim como os resistores e o LED IR. Não importa o tamanho do LED IV que você obtenha, apenas certifique-se de que não é um FOTOTRANSISTOR IV. Esse é um dispositivo TOTALMENTE diferente. Além disso, você deve usar um tubo termorretrátil ou algum tipo de canudo (você pode borrifar de preto) para estreitar o feixe do LED IR, mas deve ser completamente controlado (exceto a extremidade do LED), ou o sensor não funciona. Usei um invólucro de plástico da Parallax. Você pode solicitar o LED e o invólucro em seu site.

Infelizmente, a faixa de frequência no detector de IV que usei era muito ampla, o que significa que é muito mais sujeito a interferências. Felizmente, o RadioShack oferece aqueles sintonizados apenas em 38Khz, o que significa que Bob tem menos probabilidade de agir de maneira estranha com controles remotos e outros dispositivos que usam infravermelho. Os DP2D12 são ótimos porque são virtualmente livres de interferências devido à ótica avançada (as lentes) e aos circuitos. Em projetos futuros, não usarei detectores de infravermelho comuns. Os IR Sharp são preferíveis aos receptores IR simples. NOTA: O PINO 8 É NA VERDADE O PINO 10. O PINO 9 ESTÁ CORRETO

Etapa 5: Bob precisa de som

Conecte um alto-falante piezoelétrico ao PIN 5 e - ao aterramento. Bob precisa se expressar! O melhor tipo de piezospeaker para usar seria um de montagem em superfície. São quase sempre 5 volts. Caso contrário, se você usar um classificado abaixo de 5 V, precisará de um resistor.

Etapa 6: Adicionando o 'Farol'

Para fazer Bob parecer mais fresco no escuro, ele acende um farol ao entrar em um quarto escuro. Qualquer LED branco funcionará para isso. Como o circuito é tão simples, vou apenas dizer: basta usar um resistor de 220ohm para limitar a corrente. E, claro, - vai para o chão.

Etapa 7: Encha o cérebro de Bob

Aqui está o código para Bob. Ele é dividido em seções: declarações (constantes e variáveis), inicialização, o loop 'principal' e sub-rotinas. O tipo de programação que usei é a Arquitetura FSM (Máquina de Estados Finitos) baseada em subsumption. Basicamente, ele faz o robô rodar mais rápido e organiza melhor o código. Se você deseja se aventurar nesse reino relativamente complexo, leia o PDF nesta página. Eu adicionei comentários (o texto em verde) para ajudar a identificar as diferentes partes do código. Todas as conexões com o BS2e estão listadas novamente abaixo

• PIN 0 - resistor de 220 ohm para a fotocélula CdS
• PIN 5 - terminal positivo do alto-falante piezo
• PIN 6 - linha SIG (sinal) do GP2D12 esquerdo (esquerdo ao olhar para o robô de cima)
• PIN 8 - linha SIG do GP2D12 direito
• PINO 9 - linha de SAÍDA (saída) do detector de IV (sensor de queda)
• PINO 10 - resistor de 1Kohm para o terminal positivo do LED IR
• PIN 15 - cabo SIG do telêmetro ultrassônico

O código de Bob é escrito de tal forma que 1) Ele, ou claro, evita objetos e quedas2) conta o número de vezes que cada um dos sensores foi acionado e determina se ele está em um local que não pode ser manobrado em3) gera pseudo- números aleatórios para randomizar o movimento4) liga os "faróis" após determinar que ele está em um quarto escuro usando temporizadores e declarações IF … THEN; ainda estou trabalhando na parte do 'lag'. Tem a ver com o tempo de descarga do capacitor para o sensor de luz, bem como com um BS2e sobrecarregado.