Gör en Maze Runner -robot: 3 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Labyrintlösningsrobotar kommer från 1970-talet. Sedan dess har IEEE hållit labyrintlösningstävlingar som kallas Micro Mouse Contest. Målet med tävlingen är att designa en robot som hittar mitten av en labyrint så snabbt som möjligt. Algoritmerna som används för att snabbt lösa labyrinten faller vanligtvis i tre kategorier; slumpmässig sökning, labyrintkartläggning och höger eller vänster vägg enligt metoder.

Den mest funktionella av dessa metoder är den väggföljande metoden. I denna metod följer roboten höger eller vänster sidovägg i labyrinten. Om utgångspunkten är ansluten till labyrintens ytterväggar hittar roboten utgången. Den här appnotan använder rätt metod för väggen.

Hårdvara

Denna applikation använder:

• 2 Skarpa analoga avståndssensorer
• Spårningssensor
• Kodare
• Motorer och motorförare
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Spänningsregulator, robotchassi.

Vi kommer att använda den analoga avståndssensorn för att bestämma avstånden till höger och framväggarna. Sharp -avståndssensorerna är ett populärt val för många projekt som kräver noggranna avståndsmätningar. Denna IR -sensor är mer ekonomisk än ekolodsmätare, men den ger mycket bättre prestanda än andra IR -alternativ. Det finns ett olinjärt, omvänt förhållande mellan sensorns utspänning och det uppmätta avståndet. Diagrammet som visar förhållandet mellan sensorutgången och det uppmätta avståndet visas i figur 1.

En vit linje mot en svart färgmark sätts som mål. Vi kommer att använda trackersensorn för att upptäcka den vita linjen. Spårningssensorn har fem analoga utgångar, och de utmatade data påverkas av avståndet och färgen på det detekterade objektet. De detekterade punkterna med högre infraröd reflektion (vit) kommer att orsaka ett högre utgångsvärde och den lägre infraröda reflektansen (svart) kommer att orsaka ett lägre utgångsvärde.

Vi kommer att använda pololuhjulskodaren för att beräkna avståndet roboten färdas. Detta kvadraturkodarkort är utformat för att fungera med pololu mikrometallväxelmotorer. Den fungerar genom att hålla två infraröda reflektanssensorer inuti navet på ett Pololu 42 × 19 mm hjul och mäta de tolv tändernas rörelse längs hjulets fälg.

Ett motorförarkretskort (L298N) används för att styra motorerna. INx -stiften används för att styra motorerna, och ENx -stiften används för att ställa in motorernas varvtal.

Dessutom används en spänningsregulator för att minska spänningen från batteriet till 5V.

Steg 1: Algoritmbeskrivning

Denna instruktionsbok innehåller den rätta väggen enligt följande metod. Detta är baserat på att organisera riktningsprioritet genom att föredra längst möjlig riktning. Om roboten inte kan upptäcka väggen till höger, svänger den till höger. Om roboten upptäcker rätt vägg och det inte finns någon vägg framför går den framåt. Om det finns en vägg till höger om roboten och framsidan vänder den sig till vänster.

En viktig notering är att det inte finns någon vägg för referens efter att roboten precis har svängt till höger. Därför uppnås "sväng höger" i tre steg. Gå framåt, sväng höger, gå framåt.

Dessutom måste roboten hålla avstånd från väggen när den rör sig framåt. Detta kan göras genom att justera en motor för att vara snabbare eller långsammare än den andra. Det slutliga tillståndet för flödesschemat visas i figur 10.

En Maze Runner Robot kan mycket enkelt implementeras med en enda GreenPAK-konfigurerbar IC med blandad signal (CMIC). Du kan gå igenom alla steg för att förstå hur GreenPAK -chipet har programmerats för att styra Maze Runner Robot. Men om du bara vill skapa Maze Runner Robot utan att förstå alla de inre kretsarna, ladda ner GreenPAK -programvara för att se den redan färdiga Maze Runner Robot GreenPAK Design File. Anslut din dator till GreenPAK Development Kit och tryck på programmet för att skapa anpassad IC för att styra din Maze Runner Robot. Nästa steg kommer att diskutera logiken i Maze Runner Robot GreenPAK -designfilen för dem som är intresserade av att förstå hur kretsen fungerar.

Steg 2: GreenPAK Design

GreenPAK -designen består av två delar. Dessa är:

• Tolkning / bearbetning av data från distanssensorer
• ASM -tillstånd och motorutgångar

Tolkning / bearbetning av data från distanssensorer

Det är viktigt att tolka data från avståndssensorerna. Robotens rörelser avgörs enligt avståndssensorns utgångar. Eftersom avståndssensorerna är analoga kommer vi att använda ACMP: erna. Robotens position i förhållande till väggen bestäms genom att jämföra sensornas spänningar med de förutbestämda tröskelspänningarna.

Vi kommer att använda 3 ACMPs;

• För att upptäcka frontväggen (ACMP2)
• För att upptäcka rätt vägg (ACMP0)
• För att skydda avståndet till höger vägg (ACMP1)

Eftersom ACMP0 och ACMP1 är beroende av samma avståndssensor använde vi samma IN+ -källa för båda jämförarna. Konstant signalförändring kan förhindras genom att ge ACMP1 25mv hysteres.

Vi kan bestämma riktningssignalerna baserat på ACMP: s utgångar. Kretsen som visas i figur 12 visar flödesschemat som visas i figur 7.

På samma sätt visas kretsen som anger robotens position i förhållande till den högra väggen i figur 13.

ASM -tillstånd och motorutgångar

Denna applikation använder Asynchronous State Machine, eller ASM, för att styra roboten. Det finns 8 tillstånd i ASM och 8 utgångar i varje tillstånd. Output RAM kan användas för att justera dessa utgångar. Staterna listas nedan:

• Start
• Kontrollera
• Gå bort från den högra väggen
• Nära till höger vägg
• Sväng vänster
• Gå framåt-1
• Sväng höger
• Gå framåt-2

Dessa tillstånd bestämmer utmatningen till motorföraren och styr roboten. Det finns 3 utgångar från GreenPAK för varje motor. Två bestämmer motorns riktning, och den andra utgången bestämmer motorns hastighet. Motorrörelsen enligt dessa utgångar visas i följande tabeller:

ASM -utmatnings -RAM härrör från dessa tabeller. Det visas i figur 14. Förutom motordrivrutinerna finns det ytterligare två utgångar. Dessa utgångar går till motsvarande fördröjningsblock för att låta roboten färdas ett visst avstånd. Utgångarna från dessa fördröjningsblock är också anslutna till ASM -ingångar.

PWM användes för att justera motorernas hastighet. ASM användes för att bestämma vilken PWM motorn skulle köra på. PWMA-S- och PWMB-S-signalerna är inställda på mux select-bitarna.

Steg 3:

I detta projekt skapade vi en robot för labyrintlösning. Vi tolkade data från flera sensorer, kontrollerade robotens tillstånd med GreenPAK: s ASM och körde motorerna med en motorförare. Generellt används mikroprocessorer i sådana projekt, men en GreenPAK har några fördelar jämfört med en MCU: den är mindre, billigare och kan bearbeta sensorutmatningen snabbare än en MCU.