Robot za bijeg: RC automobil za igru bijega: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Glavna svrha ovog projekta bila je izgradnja robota koji će se razlikovati od već postojećih robota i koji bi se mogao koristiti u stvarnom i inovativnom području.

Na temelju osobnog iskustva, odlučeno je da se izgradi robot u obliku automobila koji će se implementirati u Escape Game. Zahvaljujući različitim komponentama, igrači su mogli uključiti automobil rješavanjem zagonetke na kontroleru, kontrolirati putanju automobila i dobiti ključ na putu kako bi pobjegli iz sobe.

Budući da je ovaj projekt bio dio kursa mehatronike održanog na Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) i Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgija, na početku je predstavljeno nekoliko zahtjeva, kao što su:

• Korištenje i kombiniranje područja mehanike, elektronike i programiranja
• Budžet 200 €
• Imati gotovog i funkcionalnog robota koji donosi nešto novo

A kako će se koristiti u sesijama bijega iz stvarnog života, ponekad više sesija zaredom, bilo je potrebno ispuniti još nekoliko zahtjeva:

• Autonomija: pronalaženje načina da se robot učini poluautonomnim da poštuje ograničenja igre
• Prilagođeno korisniku: jednostavan za upotrebu, prisustvo ekrana sa povratnom informacijom o kameri
• Robusnost: jaki materijali sposobni apsorbirati udarce
• Sigurnost: igrači nisu u direktnom kontaktu s robotom

Korak 1: Glavni koncept i motivacija

Kao što je objašnjeno u uvodu, glavni koncept ovog projekta je stvaranje i izgradnja poluautonomnog robota, kojim prvo upravljaju igrači bijega, a zatim može preuzeti kontrolu od igrača.

Princip je sljedeći: Zamislite da ste zaključani u sobi sa grupom prijatelja. Jedina mogućnost da izađete iz sobe je pronaći ključ. Ključ je skriven u labirintu koji se nalazi ispod vaših nogu, na tamnom međukatu. Da biste dobili taj ključ, imate u posjedu tri stvari: daljinski upravljač, mapu i ekran. Daljinski upravljač vam omogućava da upravljate automobilom koji se već nalazi na međukatu, rješavajući zagonetku zamišljenu na postojećim tipkama za upravljanje na daljinskom upravljaču. Nakon što riješite tu zagonetku, automobil se uključuje (cfr. Korak 5: Kodiranje - glavna funkcija pod nazivom 'loop ()'), i možete započeti vođenje automobila kroz labirint uz pomoć date karte. Ekran je tu da prikaže uživo ono što automobil vidi, zahvaljujući kameri postavljenoj ispred robota, i stoga vam pomaže da vidite putanje i još važnije ključ. Jednom kada dobijete ključ zahvaljujući magnetu na dnu robota, i kad stignete do kraja labirinta, moći ćete uzeti ključ i pobjeći iz sobe u kojoj ste bili zaključani.

Stoga su glavne komponente robota:

1. Zagonetka se rešava na daljinskom upravljaču
2. Igrači upravljaju robotom pomoću daljinskog upravljača
3. Kontrolni prikaz na osnovu video zapisa snimljenog kamerom uživo

Budući da je u takvim igrama glavno ograničenje vrijeme (u većini igara za bijeg imate između 30 minuta i 1 sat da izađete da biste uspjeli), senzor je pričvršćen i spojen na podnožje robota tako da ako vi kao igrači prekoračite određeno vrijeme (u našem slučaju 30 minuta), robot preuzima kontrolu i sam završava parove, tako da imate priliku dobiti ključ sobe prije nego što se mjerač vremena isključi (u našem slučaju 1 sat)

Također, kako se automobil nalazi u potpuno mračnoj prostoriji, LED diode su fiksirane nedaleko od senzora kako bi mu pomogle očitati signal sa zemlje.

Želja koja stoji iza ovog grupnog projekta bila je da se baziramo na onome što već postoji na tržištu, izmijenimo ga dodavanjem lične vrijednosti i budemo u mogućnosti to koristiti u nekom zabavnom i interaktivnom polju. Zapravo, nakon što smo bili u kontaktu s uspješnom Escape Room -om u Briselu u Belgiji, otkrili smo da igre bijega nisu samo sve poznatije, već im često nedostaje interaktivnosti i kako se kupci žale da nisu dovoljni "dio " igra.

Stoga smo pokušali doći do ideje o robotu koji bi zadovoljio zadane zahtjeve pozivajući igrače da zaista budu dio igre.

Evo sažetka onoga što se događa u robotu:

- Ne-autonomni dio: daljinski upravljač povezan je s Arduinom putem prijemnika. Igrači upravljaju daljinskim upravljačem i stoga kontroliraju Arduino koji upravlja motorima. Arduino se uključuje prije početka igre, ali ulazi u glavnu funkciju kada igrači riješe zagonetku na daljinskom upravljaču. Bežična IC kamera je već uključena (uključuje se istovremeno s "cijelom" (kontrolira Arduino) kada je uključeno/isključeno). Igrači vode automobil pomoću daljinskog upravljača: oni kontroliraju brzinu i smjer (usp. Korak 5: dijagram toka). Kad je mjerač vremena koji se pokreće pri unosu glavne funkcije jednak 30 minuta, kontrola iz kontrolera je onemogućena.

- Autonomni dio: kontrolom tada upravlja Arduino. Nakon 30 minuta, senzor za praćenje IC linija počinje pratiti liniju na zemlji kako bi završio parkure.

Korak 2: Materijal i alati

MATERIJAL

Elektronski dijelovi

• Mikrokontroler:

  • Arduino UNO
  • Arduino motorni štit - Reichelt - 22,52 €

• Senzori:

  IC linija za praćenje - Mc Hobby - 16,54 €

• Baterije:

  6x 1,5V baterija

• Ostalo:

  • Protoboard
  • Bežična kamera (prijemnik) - Banggood - 21,63 €
  • Daljinski upravljač (predajnik + prijemnik) - Amazon - 36,99 €
  • Priključna stanica za punjenje (Qi prijemnik) - Reichelt - 22,33 € (ne koristi se - up. Korak 7: Zaključak)
  • LED - Amazon - 23,60 €

Mehanički dio

• DIY komplet šasije automobila - Amazon - 14,99 €

  • Koristi se:

    • 1x prekidač
    • 1x kotač
    • 2x točkovi
    • 2x DC motor
    • 1x držač baterije

  • Ne koristi se:

    • 1x šasija automobila
    • 4x vijak M3*30
    • 4x odstojnik L12
    • 4x pričvršćivači
    • 8x vijak M3*6
    • M3 matica
• Magnet - Amazon - 9,99 €

• Vijci, matice, vijci

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • sve odgovarajuće matice

• 3D štampani komadi:

  • 5x opruge
  • 2x pričvršćivanje motora
  • 1x pričvršćivanje tragača u obliku slova L

• Laserski rezani komadi:

  • 2x okrugla ravna ploča
  • Mala ravna ploča 5x pravokutnika

ALAT

• Mašine:

  • 3D štampač
  • Laserski rezač
• Odvijači
• Ručna bušilica
• Limeta
• Lemljenje elektronike

Korak 3: (Lasersko) rezanje i (3D) štampanje

Koristili smo i lasersko rezanje i 3D štampanje da bismo dobili neke od naših komponenti. Sve CAD datoteke možete pronaći u datoteci.step ispod

Laserski rezač

Dva glavna dijela za pričvršćivanje robota izrezana su laserom: (Materijal = MDF karton od 4 mm)

- 2 okrugla ravna diska koji čine osnovu (ili šasiju) robota

- Nekoliko rupa na dva diska za smještaj mehaničkih i elektroničkih komponenti

- 5 malih pravokutnih ploča za pričvršćivanje opruga između dvije ploče šasije

3D štampač (Ultimakers & Prusa)

Različiti elementi robota su 3D štampani, kako bi im se istovremeno dala otpornost i fleksibilnost: (Materijal = PLA)- 5 opruga: imajte na umu da su opruge ispisane kao blokovi, tako da ih je potrebno turpijati im njihove 'proljetne' oblike!

- 2 pravokutna šuplja dijela za pričvršćivanje motora

- Komad u obliku slova L za smještaj Line trackera

Korak 4: Sastavljanje elektronike

Kao što možete vidjeti na elektroničkim skicama, Arduino je očekivano središnji dio elektroničkog dijela.

Connexion Arduino - Line tracker: (up. Odgovarajuća skica sljedbenika)

Connexion Arduino - Motori: (cfr. Odgovarajuća opća skica - lijevo)

Connexion Arduino - prijemnik za daljinsko upravljanje: (usp. Odgovarajuća opća skica - gore)

Connexion Arduino - LED diode: (usp. Odgovarajuća opća skica - lijevo)

Protoboard se koristi za povećanje broja 5V i GND portova i olakšavanje svih veza.

Ovaj korak nije najlakši jer mora ispuniti gore navedene zahtjeve (autonomija, prilagođen korisniku, robusnost, sigurnost), a budući da električnom krugu treba posvetiti posebnu pažnju i poduzeti mjere opreza.

Korak 5: Kodiranje

Kodiranje se odnosi na Arduino, motore, daljinski upravljač, linijski tragač i LED diode.

Na kodu možete pronaći:

1. Deklaracija varijabli:

• Deklaracija pina koju koristi RC prijemnik
• Deklaracija pina koju koriste DC motori
• Deklaracija pina koju koriste LED diode
• Deklaracija varijabli koje koristi funkcija 'Riddle'
• Deklaracija pina koju koriste IR senzori
• Deklaracija varijabli koje koristi IR Deck

2. Funkcija inicijalizacije: inicijalizacija različitih pinova i LED dioda

Funkcija 'setup ()'

3. Funkcija motora:

• Funkcija 'turn_left ()'
• Funkcija 'turn_right ()'
• Funkcija 'CaliRobot ()'

4. Praćenje linija funkcija: koristi prethodnu funkciju 'CaliRobot ()' za vrijeme poluautonomnog ponašanja robota

Funkcija 'Sljedbenik ()'

5. Funkcija daljinskog upravljača (zagonetka): sadrži pravo rješenje zagonetke predstavljene igračima

Funkcija 'Zagonetka ()'

6. Funkcija glavne petlje: omogućava igračima da kontrolišu automobil nakon što pronađu rješenje zagonetke, pokrenu mjerač vremena i prebace ulaz s digitalnog (daljinski upravljano) na digitalno (autonomno) kada tajmer pređe 30 minuta

Funkcija 'loop ()'

Glavni proces koda je objašnjen u dijagramu toka ovdje gore, s istaknutim glavnim funkcijama.

Cijeli kod za ovaj projekt možete pronaći i u priloženoj datoteci.ino, koja je napisana pomoću razvojnog sučelja Arduino IDE.

Korak 6: Sklapanje

Kad laserski izrežemo sve komponente, odštampamo 3D i budemo spremni: možemo sastaviti cijelu stvar!

Prvo fiksiramo 3D štampane opruge na njihove laserski izrezane pravokutne ploče s vijcima promjera jednakog promjeru rupa unutar opruga.

Nakon što je 5 opruga pričvršćeno na njihove male ploče, možemo ih pričvrstiti na donju ploču šasije manjim vijcima.

Drugo, možemo pričvrstiti motore na 3D štampane pričvršćenja motora, ispod donje ploče šasije malim vijcima.

Kad se oni poprave, možemo doći popraviti 2 kotača na motore unutar rupa na donjoj ploči šasije.

Treće, točak kotača, također ispod donje ploče šasije, možemo pričvrstiti malim vijcima tako da je donja ploča šasije vodoravna

Sada možemo popraviti sve ostale komponente

• Donja ploča šasije:

  • Ispod:

    • Line tracker
    • LED

  • Preko:

    • Prijemnik na daljinsko upravljanje
    • Arduino i motorni štit
    • LED

• Gornja ploča šasije:

  • Ispod:

    Kamera

  • Preko:

    • Baterije
    • Prekidač za uključivanje/isključivanje

Konačno, možemo sastaviti dvije ploče šasije zajedno.

Napomena: Budite oprezni pri sastavljanju svih komponenti zajedno! U našem slučaju, jedna od malih ploča za opruge se oštetila prilikom sastavljanja dvije ploče šasije, jer je bila previše tanka. Ponovno smo započeli s većom širinom. Prilikom upotrebe laserskog rezanja (kao i 3D pisača) upotrijebite čvrste materijale i provjerite dimenzije tako da vaši komadi nisu previše tanki ili previše krhki.

Korak 7: Zaključak

Nakon što su sve komponente sastavljene (provjerite jesu li sve komponente dobro učvršćene i ne riskiraju da padnu), prijemnik kamere spojen na ekran (tj. TV ekran) i baterije (6x 1,5 V) stavite na držač baterije, spremni ste za testiranje cijele stvari!

Pokušali smo projekt učiniti korak dalje zamjenom baterija (6x 1,5V) prijenosnom baterijom, i to:

• izgradnja priključne stanice za punjenje (bežični punjač pričvršćen u lasersko izrezanoj stanici za punjenje (vidi fotografije));
• dodavanje prijemnika (Qi prijemnik) na prenosivu bateriju (pogledajte fotografije);
• pisanje funkcije na Arduinu tražeći od robota da slijedi liniju na tlu u suprotnom smjeru kako bi stigao do priključne stanice za punjenje i napunio bateriju tako da je cijeli robot autonomno spreman za sljedeću sesiju igre.

Budući da smo naišli na probleme pri zamjeni baterija prijenosnom baterijom neposredno prije isteka roka za projekt (podsjetnik: ovaj projekt su nadzirali naši profesori ULB/VUB -a, stoga smo imali rok za poštivanje), nismo uspjeli testirati finalizirane baterije robot. Ipak, ovdje možete pronaći video zapis robota koji se napaja iz računara (USB priključak) i kojim upravlja daljinski upravljač.

Ipak, uspjeli smo postići sve dodatne vrijednosti koje smo ciljali:- Robusnost- Okrugli oblik- Uključena zagonetka- Prekidač kontrole (daljinski-> autonomni) Ako je ovaj projekt zadržao vašu pažnju i vašu znatiželju, vrlo smo znatiželjni vidjeti što ste učinili, vidjeti jeste li neke korake učinili drugačije od nas i vidjeti jeste li uspjeli u procesu autonomnog punjenja!

Ne ustručavajte se reći nam što mislite o ovom projektu!