PANDA ROBOTI: Hatua 10

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Kila mtu anafurahiya kuwa na mimea nyumbani, lakini wakati mwingine na maisha yetu yenye shughuli nyingi hatupati wakati wa kuyatunza vizuri. Kutoka kwa shida hii tulipata wazo: Kwanini tusijenge roboti ambayo itatutunza?

Mradi huu una roboti ya mimea inayojitunza. Mmea umejumuishwa kwenye roboti na utaweza kujinywesha yenyewe na kupata mwangaza wakati unaepuka vizuizi. Hii imewezekana kwa kutumia sensorer kadhaa kwenye roboti na mmea. Agizo hili linalenga kukuongoza kupitia mchakato wa kuunda roboti ya mmea ili usiwe na wasiwasi juu ya mimea yako kila siku!

Mradi huu ni sehemu ya Bruface Mechatronics na imetambuliwa na:

Mercedes Arévalo Suárez

Daniel Blanquez

Baudouin Cornelis

Kaat Leemans

Marcos Martínez Jiménez

Basile Thisse

(Kikundi cha 4)

Hatua ya 1: ORODHA YA UNunuzi

Hapa kuna orodha ya kila bidhaa utakayohitaji ili kujenga roboti hii. Kwa kila kipande kilichopigiwa mstari kiungo kinapatikana:

3D iliyochapishwa Motors inasaidia X1 (nakala katika 3D)

Magurudumu yaliyochapishwa ya 3D + unganisho la gurudumu-gari X2 (nakala katika 3D)

Batri za AA Nimh X8

Karatasi ya abrasive roll X1

Arduino Mega X1

Gurudumu la mpira X1

Mmiliki wa betri X2

Bodi ya mkate kwa vipimo X1

Bodi ya mkate kwa solder X1

Motors DC (na encoder) X2

Bawaba X2

Hygrometer X1

Vipinga vya kutegemea taa X3

Wanamume wa kiume na wa kiume-wa kike

Ngao ya magari X1

Panda X1 (hii ni juu yako)

Panda sufuria X1

Msaada wa mmea X1 (3D iliyochapishwa)

Bomba la plastiki X1

Wapingaji wa maadili tofauti

Karatasi ya mwanzo X1

Screws

Sensorer kali X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 cm)

Badilisha X1

Pampu ya maji X1

Tangi la hifadhi ya maji (Tupperware ndogo) X1

Waya

Tafadhali kumbuka kuwa chaguo hizi ni matokeo ya vikwazo vya muda na bajeti (miezi 3 na 200 €). Chaguzi zingine zinaweza kufanywa kwa hiari yako mwenyewe.

MAELEZO YA UCHAGUZI TOFAUTI

Arduino Mega juu ya Arduino Uno: Kwanza, tunapaswa pia kuelezea sababu kwanini tumetumia Arduino kabisa. Arduino ni jukwaa la chanzo wazi cha elektroniki linalowezesha watumiaji kuunda vitu vya elektroniki vinaingiliana. Ni maarufu sana kati ya wataalam na novice, ambayo inachangia kupata habari nyingi juu yake kwenye mtandao. Hii inaweza kuwa rahisi wakati una shida na mradi wako. Tulichagua Mega ya Arduino juu ya Uno kwa sababu ina pini zaidi. Kwa kweli, kwa idadi ya sensorer tunayotumia Uno haikutoa pini za kutosha. Mega pia ina nguvu zaidi na inaweza kusaidia ikiwa tunaongeza maboresho kama moduli ya WIFI.

Batri za Nimh: Wazo la kwanza lilikuwa kutumia betri za LiPo kama katika miradi mingi ya roboti. LiPo ina kiwango kizuri cha kutokwa na inaweza kuchajiwa kwa urahisi. Lakini hivi karibuni tuligundua LiPo na chaja ambapo ni ghali sana. Betri zingine pekee zinazofaa kwa mradi huu ambapo Nimh. Hakika ni za bei rahisi, zinaweza kuchajiwa tena na nyepesi. Ili kuwezesha motor tutahitaji 8 kati yao kufikia voltage ya usambazaji kutoka 9.6V (imetolewa) hadi 12V (imejaa kabisa).

Motors za DC zilizo na viambatisho: Kuzingatia lengo kuu la mtendaji huyu, toa nishati ya kuzungusha kwa magurudumu, tulichagua DC Motors mbili badala ya Servo Motors ambazo zina ukomo katika pembe ya mzunguko na zimetengenezwa kwa majukumu maalum zaidi ambapo nafasi inahitaji kufafanuliwa kwa usahihi. Ukweli wa kuwa na visimbuzi pia huongeza uwezekano wa kuwa na usahihi wa hali ya juu ikiwa inahitajika. Kumbuka kuwa hatukutumia encoders kwa sababu tuligundua kuwa motors zilifanana sana na hatukuhitaji roboti kufuata laini moja kwa moja.

Kuna gari nyingi za DC kwenye soko na tulikuwa tukitafuta moja ambayo inafaa bajeti yetu na roboti. Ili kutosheleza vizuizi hivi vigezo viwili muhimu vilitusaidia kuchagua motor: torque inahitajika kusonga roboti na kasi ya roboti (kupata rpm inahitajika).

1) Mahesabu ya rpm

Roboti hii haitahitaji kuvunja kizuizi cha sauti. Ili kufuata taa au kumfuata mtu ndani ya nyumba kasi ya 1 m / s au 3.6 km / h inaonekana kuwa sawa. Ili kutafsiri kuwa rpm tunatumia kipenyo cha magurudumu: 9cm. Rpm hutolewa na: rpm = (60 * kasi (m / s)) / (2 * pi * r) = (60 * 1) / (2 * pi * 0.045) = 212 rpm.

2) Mahesabu ya kiwango cha juu kinachohitajika

Kwa kuwa roboti hii itabadilika katika mazingira ya gorofa wakati wa juu unaohitajika ndio wa kuanza roboti kusonga. Ikiwa tutazingatia kuwa uzani wa roboti na mmea na kila sehemu ni karibu kilo 3 na kutumia vikosi vya msuguano kati ya magurudumu na ardhi tunaweza kupata torque hiyo kwa urahisi. Kuzingatia mgawo wa msuguano wa 1 kati ya ardhi na magurudumu: Vikosi vya msuguano (Fr) = mgawo wa msuguano. * N (ambapo N ni uzito wa roboti) hii inatupa Fr = 1 * 3 * 10 = 30 N. Torque kwa kila motor inaweza kupatikana kama ifuatavyo: T = (Fr * r) / 2 ambapo r ni eneo la magurudumu hivyo T = (30 * 0.045) / 2 = 0.675 Nm = 6.88 kg cm.

Hizi ndio sifa za gari tuliyochagua: saa 6V 175 rpm na 4 kg cm kwa 12V 350 rpm na 8 kg cm. Kujua kuwa itawezeshwa kati ya 9.6 na 12V kwa kufanya uingiliano wa laini inaonekana wazi kuwa vizuizi hapo juu vitatimizwa.

Sensorer nyepesi: Tulichagua vizuia mwanga (LDR) kwa sababu upinzani wao hutofautiana haraka na mwanga na voltage kwenye LDR inaweza kupimwa kwa urahisi kwa kutumia voltage ya mara kwa mara kwenye msuluhishi wa voltage iliyo na LDR.

Sensorer kali: Zinatumika kuzuia vizuizi. Sensorer za umbali mkali ni za bei rahisi na rahisi kutumia, na kuzifanya kuwa chaguo maarufu kwa kugundua kitu na kuanzia. Kwa kawaida huwa na viwango vya juu vya sasisho na safu fupi za kugundua upeo kuliko vipatikana vya upeo wa sonar. Aina nyingi tofauti zinapatikana kwenye soko na safu tofauti za uendeshaji. Kwa sababu hutumiwa kugundua vizuizi katika mradi huu tulichagua moja yenye anuwai ya cm 10-80.

Pampu ya maji: Pampu ya maji ni taa nyepesi na sio ya nguvu sana inayoambatana na anuwai ya voltage ya motors kutumia upeanaji sawa kwa wote wawili. Suluhisho jingine la kulisha mmea na maji lilikuwa kuwa na msingi wa maji uliotengwa na roboti lakini ni rahisi zaidi kuwa na moja kwenye roboti.

Hygrometer: Hygrometer ni sensorer ya unyevu inayoweza kuwekwa chini. Ni muhimu kwani roboti inahitaji kujua wakati sufuria ni kavu kupeleka maji kwake.

Hatua ya 2: Ubunifu wa kiufundi

Kimsingi, muundo wa roboti hiyo ina sanduku la mstatili, na magurudumu matatu upande wa chini na kifuniko kinachofunguliwa upande wa juu. Mmea utawekwa juu na hifadhi ya maji. Sufuria ya mmea imewekwa kwenye urekebishaji wa sufuria ya mmea ambao umepigwa kwenye ubao wa juu wa roboti. Hifadhi ya maji ni Tupperware kidogo iliyokwaruzwa juu ya ubao wa juu wa roboti na pampu ya maji pia inakwaruzwa chini ya hifadhi ya maji ili kila kitu kiweze kuondolewa kwa urahisi wakati wa kujaza tena Tupperware na maji. Shimo ndogo hufanywa kwenye kifuniko cha hifadhi kwa sababu ya bomba la maji linaloingia kwenye sufuria ya mmea na upeanaji wa pampu inayoingia kwenye sanduku. Shimo kwa hivyo hufanywa kwenye ubao wa juu wa sanduku na nyaya za hygrometer pia zinapita kwenye shimo hili.

Kwanza, tulitaka roboti iwe na muundo unaovutia ndiyo sababu tuliamua kuficha sehemu ya elektroniki ndani ya sanduku, tukiacha nje ya mmea na maji. Hii ni muhimu kwani mimea ni sehemu ya mapambo ya nyumba na haipaswi kuathiri nafasi kuibua. Vipengele kwenye sanduku vitapatikana kwa urahisi kupitia kifuniko upande wa juu, na vifuniko vya upande vitakuwa na mashimo muhimu ili iwe rahisi, kwa mfano, kuwasha roboti au kuunganisha Arduino na kompyuta ndogo ikiwa tunataka ili kuipanga tena.

Vipengele kwenye sanduku ni: Arduino, mdhibiti wa magari, motors, LDR, wamiliki wa lundo, ubao wa mkate na bawaba. Arduino imewekwa juu ya nguzo ndogo kwa hivyo chini yake haiharibiki na mtawala wa motor amewekwa juu ya Arduino. Motors zimepigwa kwa marekebisho ya magari na marekebisho ya motors kisha hupigwa kwa ubao wa chini wa sanduku. LDR inauzwa kwenye kipande kidogo cha mkate. Vipande vidogo vya misitu vimefungwa kwenye ubao huu wa mkate ili kuisonga kwa nyuso za baadaye za roboti. Kuna LDR moja mbele, moja upande wa kushoto na moja upande wa kulia ili roboti iweze kujua mwelekeo na taa kubwa zaidi. Wamiliki wa piles hukwaruzwa hadi chini ya sanduku ili kuziondoa kwa urahisi na kubadilisha lundo au kuzijaza tena. Kisha ubao wa mkate umefungwa kwa ubao wa chini na nguzo ndogo zenye umbo la pembetatu zikiwa na mashimo ya umbo la kona ya ubao wa mkate kuitegemeza. Mwishowe bawaba zimepigwa kwenye uso wa nyuma na uso wa juu.

Kwenye uso wa mbele, viboko vitatu vitasumbuliwa moja kwa moja ili kugundua na kuzuia vizuizi vizuri iwezekanavyo.

Ingawa muundo wa mwili ni muhimu hatuwezi kusahau juu ya sehemu ya kiufundi, tunaunda roboti na inapaswa kuwa ya vitendo na kwa kadri inavyowezekana tunapaswa kuongeza nafasi. Hii ndio sababu ya kwenda kwa umbo la mstatili, ilikuwa njia bora zaidi kupatikana kupanga vifaa vyote.

Mwishowe, kwa harakati, kifaa kitakuwa na magurudumu matatu: mbili za kawaida zenye gari nyuma na mpira mmoja mbele. Wao huonyeshwa kwenye gari la mzunguko-tatu, usanidi, usukani wa mbele na kuendesha nyuma.

Hatua ya 3: UTENGENEZAJI WA SEHEMU

Uonekano wa mwili wa roboti unaweza kubadilishwa kulingana na masilahi yako. Michoro ya kiufundi hutolewa, ni nini kinachoweza kufanya kazi kama msingi mzuri wakati wa kuunda yako mwenyewe.

Sehemu zilizokatwa za Laser:

Sehemu zote sita zinazounda kesi ya roboti zimekatwa kwa laser. Nyenzo zinazotumiwa kwa hili zimetengenezwa kwa kuni. Sanduku hili linaweza pia kutengenezwa kwa Plexiglas ambayo ni ghali kidogo.

Sehemu zilizochapishwa za 3D:

Magurudumu mawili ya kawaida ambayo yamewekwa nyuma ya roboti yamechapishwa 3D katika PLA. Sababu ni kwamba njia pekee ya kupata magurudumu yaliyokidhi mahitaji yote (yanayofaa katika motors za DC, saizi, uzani…) ilikuwa kuyabuni wenyewe. Marekebisho ya gari pia yalichapishwa 3D kwa sababu za bajeti. Kisha msaada wa sufuria ya mmea, nguzo zinazounga mkono Arduino na pembe zinazounga mkono ubao wa mkate pia zilichapishwa 3D kwa sababu tulihitaji umbo fulani linalofaa katika roboti yetu.

Hatua ya 4: Elektroniki

Sensorer kali: sensorer kali zina pini tatu. Mbili kati yao ni ya chakula (Vcc na Ground) na ya mwisho ni ishara iliyopimwa (Vo). Kwa alimission tuna voltage nzuri ambayo inaweza kuwa kati ya 4.5 na 5.5 V kwa hivyo tutatumia 5V kutoka Arduino. Vo itaunganishwa na moja ya pini za Analog za Arduino.

Sensorer nyepesi: Sensorer nyepesi zinahitaji mzunguko kidogo ili kuweza kufanya kazi. LDR imewekwa kwa safu na kontena la 900 kOhm kuunda msuluhishi wa voltage. Ardhi imeunganishwa kwenye pini ya kipinga isiyounganishwa na LDR na 5V ya Arduino imeunganishwa na pini ya LDR ambayo haijaunganishwa na kontena. Pini ya kontena na LDR iliyounganishwa kwa kila mmoja imeunganishwa kwa pini ya analog ya Arduino ili kupima voltage hii. Voltage hii itatofautiana kati ya 0 na 5V na 5V inayolingana na mwangaza kamili na karibu na sifuri inayolingana na giza. Kisha mzunguko wote utauzwa kwenye kipande kidogo cha ubao wa mkate ambao unaweza kutoshea kwenye mbao za baadaye za roboti.

Betri: Betri zimetengenezwa na rundo 4 kati ya 1.2 na 1.5 V kila moja kati ya 4.8 na 6V. Kwa kuweka wamiliki wawili wa rundo katika safu tunayo kati ya 9.6 na 12 V.

Pampu ya maji: Pampu ya maji ina unganisho (nguvu jack) ya aina sawa na upeanaji wa Arduino. Hatua ya kwanza ni kukata unganisho na kudanganya waya ili kuwa na waya wa ardhi na waya kwa voltage chanya. Kama tunataka kudhibiti pampu, tutaiweka mfululizo na transistor inayoweza kudhibitiwa ya sasa inayotumika kama swichi. Kisha diode itawekwa sawa na pampu ili kuzuia mikondo ya nyuma. Mguu wa chini wa transistor umeunganishwa na ardhi ya kawaida ya Arduino / betri, ya kati hadi pini ya dijiti ya Arduino na kipinga 1kOhm katika safu ya kubadilisha voltage ya Arduino kuwa ya sasa na mguu wa juu kwa kebo nyeusi ya pampu. Kisha kebo nyekundu ya pampu imeunganishwa na voltage chanya ya betri.

Motors na ngao: Ngao inahitaji kuuzwa, inasafirishwa bila kuuzwa. Mara tu hii ikifanywa imewekwa kwenye Arduino kwa kubandika vichwa vyote vya ngao kwenye pini za Arduino. Ngao hiyo itawezeshwa na betri na kisha itampa Arduino nguvu ikiwa jumper imewashwa (pini za machungwa kwenye takwimu). Kuwa mwangalifu usiweke jumper wakati Arduino inaendeshwa na maana nyingine kuliko ngao kwani Arduino ingeweza kutumia ngao na inaweza kuchoma unganisho.

Bodi ya mkate: Vitu vyote sasa vitauzwa kwenye ubao wa mkate. Ardhi ya mmiliki mmoja wa rundo, Arduino, mdhibiti wa magari na sensorer zote zitauzwa kwa safu moja (kwenye safu zetu za mkate zina uwezo sawa). Kisha kebo nyeusi ya mmiliki wa pili wa rundo itauzwa kwenye safu ile ile kama nyekundu ya mmiliki wa kwanza wa rundo ambaye ardhi yake tayari imeuzwa. Cable kisha itauzwa kwa safu ile ile kama kebo nyekundu ya mmiliki wa pili wa rundo inayolingana na hizo mbili mfululizo. Cable hii itaunganishwa kwa mwisho mmoja wa swichi na mwisho mwingine utaunganishwa na waya iliyouzwa kwenye ubao wa mkate kwenye safu ya bure. Cable nyekundu ya pampu na upeanaji wa mdhibiti wa magari utauzwa kwa safu hii (swichi haijawakilishwa kwenye takwimu). Kisha 5V ya Arduino itauzwa kwa safu nyingine na voltage ya upeanaji wa kila sensa itakuwa muuzaji kwenye safu ile ile. Jaribu kutengeneza jumper kwenye ubao wa mkate na kuruka kwenye sehemu wakati inawezekana ili uweze kuzikata kwa urahisi na mkutano wa vifaa vya umeme utakuwa rahisi.

Hatua ya 5: KUPANGA

Chati ya mtiririko wa programu:

Mpango huo umehifadhiwa rahisi kutumia wazo la anuwai ya serikali. Kama unavyoona katika chati ya mtiririko, majimbo haya pia husababisha wazo la kipaumbele. Roboti itathibitisha hali kwa mpangilio huu:

1) Katika hali ya 2: Je! Mmea una maji ya kutosha na kazi unyevu_level? Ikiwa kiwango cha unyevu kilichopimwa na hygrometer kiko chini ya 500, pampu itaendeshwa hadi kiwango cha unyevu kinapozidi 500. Wakati mmea una maji ya kutosha roboti huenda kwenye hali ya 3.

2) Katika hali 3: Tafuta mwelekeo na nuru zaidi. Katika hali hii mmea una maji ya kutosha na inahitaji kufuata mwelekeo na mwanga mwingi wakati unaepuka vizuizi. Kazi light_direction inatoa mwelekeo wa sensorer tatu za taa ambazo zinapokea mwangaza zaidi. Roboti itafanya kazi kwa motors kufuata mwelekeo huo na kazi follow_light. Ikiwa kiwango cha taa kiko juu ya kizingiti fulani (taa ya kutosha) roboti huacha kufuata mwangaza kwani ina nafasi ya kutosha katika nafasi hii (stop_motors). Ili kuzuia vizuizi chini ya cm 15 wakati unafuata mwanga, kikwazo cha kazi kimetekelezwa kurudisha mwelekeo wa kikwazo. Ili kuepusha vizuizi vizuri kazi ya kuzuia_kikwazo imetekelezwa. Kazi hii inafanya kazi kwa motor kujua ni wapi kikwazo kiko.

Hatua ya 6: BUNGE

Mkutano wa roboti hii ni rahisi sana. Vipengele vingi vimepigwa kwenye sanduku ili kuhakikisha wanaweka nafasi zao. Kisha mmiliki wa piles, hifadhi ya maji na pampu hukwaruzwa.

Hatua ya 7: MAJARIBU

Kawaida, wakati wa kujenga roboti mambo hayaendi sawa. Vipimo vingi, na mabadiliko yafuatayo, zinahitajika kupata matokeo kamili. Hapa kuna maonyesho ya mchakato wa roboti ya mmea!

Hatua ya kwanza ilikuwa kuweka robot na motors, Arduino, mdhibiti wa magari na sensorer nyepesi na ubao wa mkate wa prototyping. Roboti inaenda tu kuelekea ambapo ilipima mwangaza zaidi. Kizingiti kiliamuliwa ili kusimamisha roboti ikiwa ana taa ya kutosha. Roboti ilipokuwa ikiteleza sakafuni tuliongeza karatasi ya abrasive kwenye magurudumu kuiga tairi.

Kisha sensorer kali ziliongezwa kwenye muundo kujaribu kuzuia vizuizi. Hapo awali sensorer mbili ziliwekwa kwenye uso wa mbele lakini ya tatu iliongezwa katikati kwa sababu sensorer kali zina pembe ndogo sana ya kugundua. Mwishowe, tuna sensorer mbili kwenye ncha za roboti inayochunguza vizuizi kushoto au kulia na moja katikati kugundua ikiwa kuna kikwazo mbele. Vizuizi hugunduliwa wakati voltage kwenye mkali inapita juu ya thamani fulani inayolingana na umbali wa 15cm na robot. Kizuizi kinapokuwa kando robot inaiepuka na wakati kikwazo kiko katikati roboti huacha. Tafadhali kumbuka kuwa vizuizi chini ya ukali haviwezi kugundulika kwa hivyo vizuizi vinahitaji kuwa na urefu fulani wa kuepukwa.

Baada ya hapo, pampu na hygrometer vilijaribiwa. Pampu hutuma maji maadamu voltage ya mseto iko chini ya thamani fulani inayolingana na sufuria kavu. Thamani hii ilipimwa na kuamua majaribio kwa kupima na mimea kavu na yenye unyevu.

Mwishowe kila kitu kilijaribiwa pamoja. Mmea huangalia kwanza ikiwa una maji ya kutosha na kisha huanza kufuata mwangaza huku ikiepuka vizuizi.

Hatua ya 8: JARIBIO LA MWISHO

Hapa kuna video za jinsi roboti inavyofanya kazi mwishowe. Natumahi unafurahiya!

Hatua ya 9: TUMEJIFUNZA NINI NA MRADI HUU?

Ingawa maoni ya jumla ya mradi huu ni mzuri kwa sababu tulijifunza mengi, tumekuwa tukisisitiza wakati wa kuijenga kwa sababu ya tarehe za mwisho.

Shida zilizojitokeza

Kwa upande wetu tulikuwa na maswala kadhaa wakati wa mchakato. Baadhi yao yalikuwa rahisi kutatua, kwa mfano wakati uwasilishaji wa vifaa ulicheleweshwa tulitafuta tu maduka katika jiji je tunaweza kununua. Wengine wanahitaji kufikiria zaidi.

Kwa bahati mbaya, sio kila shida ilitatuliwa. Wazo letu la kwanza lilikuwa kuchanganya sifa za wanyama wa kipenzi na mimea, kupata bora zaidi ya kila moja. Kwa mimea tunaweza kuifanya, na roboti hii tutaweza kuwa na mmea unaopamba nyumba zetu na hatutalazimika kuutunza. Lakini kwa wanyama wa kipenzi, hatukugundua njia ya kuiga kampuni wanayotengeneza. Tulifikiria njia tofauti za kuifanya ifuate watu, na tukaanza kutekeleza moja lakini tukakosa muda wa kuimaliza.

Maboresho zaidi

Ingawa tungependa kupata kila kitu tunachotaka, ujifunzaji na mradi huu umekuwa wa kushangaza. Labda kwa wakati zaidi tunaweza kupata roboti bora zaidi. Hapa tunashauri maoni kadhaa ya kuboresha roboti yetu ambayo labda wengine mnataka kujaribu:

- Kuongeza risasi za rangi tofauti (nyekundu, kijani kibichi, …) ambayo inamwambia mtumiaji wakati roboti inapaswa kushtakiwa. Upimaji wa betri unaweza kufanywa na mgawanyiko wa voltage kuwa na kiwango cha juu cha 5V wakati betri imeshtakiwa kikamilifu ili kupima voltage hii na Arduino. Kisha kuongozwa sambamba kumewashwa.

- Kuongeza sensa ya maji ambayo inamwambia mtumiaji wakati hifadhi ya maji inapaswa kujazwa tena (sensa ya urefu wa maji).

- Kuunda kiolesura ili roboti iweze kutuma ujumbe kwa mtumiaji.

Na ni wazi, hatuwezi kusahau lengo la kuipata kufuata watu. Wanyama kipenzi ni moja wapo ya vitu ambavyo watu hupenda zaidi, na itakuwa nzuri ikiwa mtu angeweza kufikia kwamba roboti inaiga tabia hii. Ili kurahisisha, hapa tutatoa yote tunayo.

Hatua ya 10: Jinsi ya Kupata Robot Kufuata Watu?

Tuligundua njia bora ya kuifanya itakuwa kutumia sensorer tatu za ultrasonic, mtoaji mmoja na mpokeaji wawili.

Transmitter

Kwa mtumaji, tungependa kuwa na mzunguko wa ushuru wa 50%. Ili kufanya hivyo, lazima utumie kipima muda cha 555, tulikuwa tumetumia NE555N. Katika picha, unaweza kuona jinsi mzunguko unapaswa kujenga. Lakini itabidi uongeze capacitor ya ziada kwenye pato la 3, 1µF kwa mfano. Vipinga na capacitors huhesabiwa na fomula zifuatazo: (picha 1 & 2)

Kwa sababu mzunguko wa ushuru wa 50% ni wa kuhitajika, t1 na t2 zitakuwa sawa na kila mmoja. Kwa hivyo na transmitter 40 kHz, t1 na t2 itakuwa sawa na 1.25 * 10-5 s. Unapochukua C1 = C2 = 1 nF, R1 na R2 zinaweza kuhesabiwa. Tulichukua R1 = 15 kΩ na R2 = 6.8 kΩ, hakikisha kwamba R1> 2R2!

Wakati tulijaribu hii katika mzunguko kwenye oscilloscope, tulipata ishara ifuatayo. Kiwango ni 5 /s / div kwa hivyo masafa katika ukweli yatakuwa karibu 43 kHz. [Picha 3]

Mpokeaji

Ishara ya pembejeo ya mpokeaji itakuwa chini sana kwa Arduino kusindika kwa usahihi, kwa hivyo ishara ya kuingiza inahitaji kukuzwa. Hii itafanywa kwa kutengeneza inverting amplifier.

Kwa opamp, tulitumia LM318N, ambayo tulitumia na 0 V na 5 V kutoka Arduino. Ili kufanya hivyo, ilibidi tuongeze voltage karibu na ishara ambayo hutoka. Katika kesi hii itakuwa mantiki kuiongeza kuwa 2.5 V. Kwa sababu voltage ya usambazaji sio ulinganifu, lazima pia tuweke capacitor mbele ya kontena. Kwa njia hii, sisi pia tumetengeneza kichujio cha kupita. Na maadili ambayo tulikuwa tumetumia, masafa yanahitajika kuwa juu kuliko 23 kHz. Wakati tulitumia ukuzaji wa A = 56, ishara ingeingia kwenye kueneza ambayo sio nzuri, kwa hivyo tulitumia A = 18 badala yake. Hii bado itakuwa ya kutosha. [Picha 4]

Sasa kwa kuwa tuna wimbi la sinus iliyoimarishwa, tunahitaji thamani ya kila wakati ili Arduino iweze kuipima. Njia ya kufanya ni kufanya mzunguko wa kipelelezi cha kilele. Kwa njia hii, tunaweza kuona ikiwa mtumaji yuko mbali zaidi na mpokeaji au kwa pembe tofauti kuliko hapo awali kwa kuwa na ishara ya mara kwa mara inayolingana na ukubwa wa ishara iliyopokelewa. Kwa sababu tunahitaji kichunguzi cha kilele cha usahihi, tunaweka diode, 1N4148, katika mfuasi wa voltage. Kwa kufanya hivyo, hatuna kupoteza diode na tuliunda diode bora. Kwa opamp, tulitumia ile ile kama katika sehemu ya kwanza ya mzunguko na kwa usambazaji sawa wa umeme, 0 V na 5V.

Capacitor sambamba inahitaji kuwa ya juu, kwa hivyo itatoa polepole sana na bado tunaona aina ya kilele sawa na thamani halisi. Kinzani pia itawekwa sambamba na haitakuwa ya chini sana, kwa sababu vinginevyo kutokwa kutakuwa kubwa. Katika kesi hii, 1.5µF na 56 kΩ inatosha. [Picha 5]

Katika picha, mzunguko wote unaweza kuonekana. Ambapo nje kuna pato, ambalo litaenda kwenye Arduino. Na ishara ya AC 40 kHz itakuwa mpokeaji, ambapo mwisho wake mwingine utaunganishwa ardhini. [Picha 6]

Kama tulivyosema hapo awali, hatukuweza kuunganisha sensorer kwenye roboti. Lakini tunatoa video za majaribio kuonyesha kuwa mzunguko unafanya kazi. Katika video ya kwanza, ukuzaji (baada ya OpAmp ya kwanza) unaweza kuonekana. Tayari kuna mpangilio wa 2.5V kwenye oscilloscope kwa hivyo ishara iko katikati, ukubwa unatofautiana wakati sensorer zinabadilisha mwelekeo. Wakati sensorer mbili zinakabiliana, ukubwa wa sinus utakuwa juu kuliko wakati sensorer zina pembe kubwa au umbali kati ya zote mbili. Kwenye video ya pili (pato la mzunguko), ishara iliyosahihishwa inaweza kuonekana. Tena, jumla ya voltage itakuwa kubwa wakati sensorer zinakabiliana kuliko wakati sio. Ishara sio sawa kabisa kwa sababu ya kutokwa kwa capacitor na kwa sababu ya volts / div. Tuliweza kupima ishara inayopungua kila wakati wakati pembe au umbali kati ya sensorer haukuwa mzuri tena.

Wazo lilikuwa basi kumfanya roboti awe na mpokeaji na mtumiaji awe mtumaji. Roboti inaweza kujigeuza yenyewe ili kugundua katika mwelekeo ambao nguvu ilikuwa ya juu zaidi na inaweza kwenda upande huo. Njia bora inaweza kuwa na wapokeaji wawili na kufuata kipokezi ambacho hugundua voltage ya juu zaidi na njia bora zaidi ni kuweka vipokezi vitatu na kuziweka kama LDR kujua katika mwelekeo ambao ishara ya mtumiaji imetolewa (sawa, kushoto au kulia).