Arduino પર પ્રથમ રોબોટ બનાવવાનો અનુભવ (રોબોટ “શિકારી”)

હેલો

આ લેખમાં હું Arduino નો ઉપયોગ કરીને મારા પ્રથમ રોબોટને એસેમ્બલ કરવાની પ્રક્રિયાનું વર્ણન કરવા માંગુ છું. આ સામગ્રી મારા જેવા અન્ય નવા નિશાળીયા માટે ઉપયોગી થશે જેઓ અમુક પ્રકારની "સ્વ-ચાલતી કાર્ટ" બનાવવા માંગે છે. લેખ એ વિવિધ ઘોંઘાટ પર મારા ઉમેરાઓ સાથે કામ કરવાના તબક્કાઓનું વર્ણન છે. અંતિમ કોડની લિંક (મોટા ભાગે સૌથી આદર્શ નથી) લેખના અંતે આપવામાં આવી છે.

જ્યારે પણ શક્ય હોય ત્યારે, મેં મારા પુત્ર (8 વર્ષનો) ભાગ લેવામાં સામેલ કર્યો. તેની સાથે બરાબર શું કામ કર્યું અને શું ન કર્યું - મેં લેખનો એક ભાગ આને સમર્પિત કર્યો છે, કદાચ તે કોઈને ઉપયોગી થશે.

રોબોટનું સામાન્ય વર્ણન

પ્રથમ, રોબોટ વિશે થોડાક શબ્દો (વિચાર). હું ખરેખર શરૂઆતમાં કંઈક પ્રમાણભૂત એસેમ્બલ કરવા માંગતો ન હતો. તે જ સમયે, ઘટકોનો સમૂહ તદ્દન પ્રમાણભૂત હતો - ચેસિસ, એન્જિન, અલ્ટ્રાસોનિક સેન્સર, લાઇન સેન્સર, એલઇડી, ટ્વિટર. શરૂઆતમાં, આ "સૂપ સેટ" માંથી એક રોબોટની શોધ કરવામાં આવી હતી જે તેના પ્રદેશનું રક્ષણ કરે છે. તે ગુનેગાર તરફ વાહન ચલાવે છે જેણે વર્તુળ રેખા ઓળંગી છે, અને પછી કેન્દ્રમાં પાછા ફરે છે. જો કે, આ સંસ્કરણને દરેક સમયે વર્તુળમાં રહેવા માટે એક દોરેલી રેખા, ઉપરાંત વધારાના ગણિતની જરૂર હતી.

તેથી, કેટલાક વિચાર કર્યા પછી, મેં વિચારને કંઈક અંશે બદલ્યો અને "શિકારી" રોબોટ બનાવવાનું નક્કી કર્યું. શરૂઆતમાં, તે નજીકના લક્ષ્ય (વ્યક્તિ) ને પસંદ કરીને તેની ધરીની આસપાસ વળે છે. જો "શિકાર" શોધી કાઢવામાં આવે છે, તો "શિકારી" ફ્લેશિંગ લાઇટ્સ અને સાયરન ચાલુ કરે છે અને તેની તરફ વાહન ચલાવવાનું શરૂ કરે છે. જ્યારે વ્યક્તિ ખસી જાય છે/ભાગી જાય છે, ત્યારે રોબોટ નવું લક્ષ્ય પસંદ કરે છે અને તેનો પીછો કરે છે, વગેરે. આવા રોબોટને મર્યાદિત વર્તુળની જરૂર નથી, અને તે ખુલ્લા વિસ્તારોમાં કામ કરી શકે છે.

જેમ તમે જોઈ શકો છો, આ ઘણું બધું પકડવાની રમત જેવું છે. જો કે અંતે રોબોટ પૂરતો ઝડપી બન્યો ન હતો, તે પ્રામાણિકપણે તેની આસપાસના લોકો સાથે સંપર્ક કરે છે. બાળકોને ખાસ કરીને તે ગમે છે (કેટલીકવાર, જો કે, એવું લાગે છે કે તેઓ તેને કચડી નાખવાના છે, તેમનું હૃદય એક ધબકારા છોડી દે છે...). મને લાગે છે કે તકનીકી ડિઝાઇનને લોકપ્રિય બનાવવા માટે આ એક સારો ઉકેલ છે.

રોબોટ માળખું

તેથી, અમે વિચાર નક્કી કર્યો છે, ચાલો આગળ વધીએ લેઆઉટ. રોબોટ શું કરવા સક્ષમ હોવા જોઈએ તેના પરથી તત્વોની સૂચિ બનાવવામાં આવે છે. અહીં બધું એકદમ સ્પષ્ટ છે, તેથી ચાલો તરત જ નંબરિંગ જોઈએ:

રોબોટનું "મગજ" એ આર્ડુનો યુનો બોર્ડ છે (1); ચાઇનાથી મંગાવેલા સેટમાં હતો. અમારા હેતુઓ માટે, તે તદ્દન પર્યાપ્ત છે (અમે ઉપયોગમાં લેવાતી પિનની સંખ્યા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીએ છીએ). સમાન કીટમાંથી અમે તૈયાર ચેસીસ (2) લીધી, જેના પર બે ડ્રાઇવ વ્હીલ્સ (3) અને એક પાછળ (મુક્તપણે ફરતી) (4) જોડાયેલ છે. કિટમાં તૈયાર બેટરી કમ્પાર્ટમેન્ટ (5) પણ સામેલ છે. રોબોટની આગળ અલ્ટ્રાસોનિક સેન્સર (HC-SR04) (6) છે, પાછળ એક મોટર ડ્રાઇવર (L298N) (7), મધ્યમાં LED ફ્લેશર (8) છે અને થોડું બાજુમાં એક ટ્વિટર છે (9).

લેઆઉટ સ્ટેજ પર આપણે જોઈએ છીએ:

- જેથી બધું બંધબેસે
- સંતુલિત થવું
- તર્કસંગત રીતે મૂકવામાં આવશે

અમારા ચાઇનીઝ સાથીદારોએ અમારા માટે આંશિક રીતે આ કરી દીધું છે. તેથી, ભારે બેટરી કમ્પાર્ટમેન્ટ મધ્યમાં મૂકવામાં આવે છે, અને ડ્રાઇવ વ્હીલ્સ તેની નીચે લગભગ સ્થિત છે. અન્ય તમામ બોર્ડ ઓછા વજનના છે અને પેરિફેરી પર મૂકી શકાય છે.

ઘોંઘાટ:

1. કીટમાંથી ચેસીસમાં ઘણાં ફેક્ટરી છિદ્રો છે, પરંતુ હું હજી પણ સમજી શક્યો નથી કે તેમાં શું તર્ક છે. એન્જિન અને બેટરી પેક સમસ્યા વિના સુરક્ષિત હતા, પછી આ અથવા તે બોર્ડને સુરક્ષિત કરવા માટે નવા છિદ્રો ડ્રિલિંગ સાથે "એડજસ્ટમેન્ટ" શરૂ થયું.
2. સ્ટોરેજ એરિયામાંથી બ્રાસ રેક્સ અને અન્ય ફાસ્ટનર્સ એક મોટી મદદ હતા (કેટલીકવાર અમારે તેમને બહાર કાઢવું ​​પડતું હતું).
3. મેં દરેક બોર્ડમાંથી બસબાર્સને ક્લેમ્પ્સ દ્વારા પસાર કર્યા (ફરીથી, મને તે સ્ટોરેજમાં મળી). ખૂબ અનુકૂળ, બધા વાયર સરસ રીતે પડેલા છે અને લટકતા નથી.

વ્યક્તિગત બ્લોક્સ

હવે હું પસાર થઈશ બ્લોક્સ અને હું તમને દરેક વિશે અંગત રીતે કહીશ.

બેટરી કમ્પાર્ટમેન્ટ

તે સ્પષ્ટ છે કે રોબોટ પાસે ઊર્જાનો સારો સ્ત્રોત હોવો જોઈએ. વિકલ્પો અલગ અલગ હોઈ શકે છે, મેં 4 AA બેટરી સાથેનો વિકલ્પ પસંદ કર્યો છે. કુલ મળીને તેઓ આશરે 5 V આપે છે, અને આ વોલ્ટેજ સીધા જ આર્ડુનો બોર્ડના 5V પિન પર લાગુ કરી શકાય છે (સ્ટેબિલાઇઝરને બાયપાસ કરીને).

અલબત્ત, મારી પાસે થોડી સાવધાની હતી, પરંતુ આ ઉકેલ તદ્દન વ્યવહારુ છે.

પાવર દરેક જગ્યાએ જરૂરી હોવાથી, સગવડ માટે મેં રોબોટની મધ્યમાં બે કનેક્ટર્સ બનાવ્યા: એક જમીન (જમણી બાજુએ) "વિતરણ" કરે છે, અને બીજો - 5 V (ડાબી બાજુએ).

મોટર્સ અને ડ્રાઈવર

પ્રથમ, એન્જિનને માઉન્ટ કરવા વિશે. માઉન્ટ ફેક્ટરી બનાવેલ છે, પરંતુ મોટા સહનશીલતા સાથે બનાવવામાં આવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, એન્જીન ડાબે અને જમણે બે મિલીમીટર હલાવી શકે છે. અમારા કાર્ય માટે આ મહત્વપૂર્ણ નથી, પરંતુ કેટલાક સ્થળોએ તેની અસર થઈ શકે છે (રોબોટ બાજુ પર જવાનું શરૂ કરશે). ફક્ત કિસ્સામાં, મેં એન્જિનોને સખત સમાંતર સેટ કર્યા અને તેમને ગુંદર સાથે ઠીક કર્યા.

મોટર્સને નિયંત્રિત કરવા માટે, જેમ મેં ઉપર લખ્યું છે, L298N ડ્રાઇવરનો ઉપયોગ થાય છે. દસ્તાવેજીકરણ મુજબ, તેમાં દરેક મોટર માટે ત્રણ પિન છે: એક ઝડપ બદલવા માટે અને પિનની જોડી પરિભ્રમણની દિશા માટે. અહીં એક મહત્વપૂર્ણ મુદ્દો છે. તે તારણ આપે છે કે જો સપ્લાય વોલ્ટેજ 5 V છે, તો ઝડપ નિયંત્રણ ફક્ત કામ કરતું નથી! એટલે કે, કાં તો તે બિલકુલ વળતું નથી, અથવા તે મહત્તમ તરફ વળે છે. આ તે લક્ષણ છે જેના કારણે મને સાંજના એક દંપતિ "મારવા" લાગ્યા. અંતે, મને એક ફોરમ પર ક્યાંક ઉલ્લેખ મળ્યો.

સામાન્ય રીતે કહીએ તો, રોબોટને ફેરવતી વખતે મને ઓછી રોટેશન સ્પીડની જરૂર હતી - જેથી તેને જગ્યા સ્કેન કરવાનો સમય મળે. પરંતુ, આ વિચારમાંથી કંઈ આવ્યું ન હોવાથી, મારે તેને અલગ રીતે કરવું પડ્યું: એક નાનો વળાંક - સ્ટોપ - ટર્ન - સ્ટોપ, વગેરે. ફરીથી, એટલું ભવ્ય નથી, પરંતુ કાર્યક્ષમ છે.

હું અહીં એ પણ ઉમેરીશ કે દરેક પીછો કર્યા પછી રોબોટ નવા વળાંક (ઘડિયાળની દિશામાં અથવા કાઉન્ટરક્લોકવાઇઝ) માટે રેન્ડમ દિશા પસંદ કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક સેન્સર

હાર્ડવેરનો બીજો ભાગ જ્યાં અમારે સમાધાન ઉકેલ શોધવાનું હતું. અલ્ટ્રાસોનિક સેન્સર વાસ્તવિક અવરોધો પર અસ્થિર સંખ્યાઓ ઉત્પન્ન કરે છે. ખરેખર, આ અપેક્ષિત હતું. આદર્શ રીતે, તે સ્પર્ધાઓમાં ક્યાંક કામ કરે છે જ્યાં સરળ, સમાન અને લંબરૂપ સપાટીઓ હોય છે, પરંતુ જો કોઈના પગ તેની સામે "ફ્લેશ" થાય છે, તો વધારાની પ્રક્રિયા રજૂ કરવાની જરૂર છે.

જેમ કે પ્રક્રિયા હું સુયોજિત મધ્ય ફિલ્ટર ત્રણ ગણતરીઓ માટે. વાસ્તવિક બાળકો પરના પરીક્ષણોના આધારે (પરીક્ષણો દરમિયાન કોઈ બાળકોને નુકસાન થયું ન હતું!), તે ડેટાને સામાન્ય બનાવવા માટે પૂરતું હતું. અહીં ભૌતિકશાસ્ત્ર સરળ છે: અમારી પાસે સિગ્નલો પ્રતિબિંબિત છે જરૂરી ઑબ્જેક્ટ્સ (જરૂરી અંતર આપતા) અને વધુ દૂરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, દિવાલો. બાદમાં ફોર્મ 45, 46 ના માપમાં રેન્ડમ ઉત્સર્જન છે. 230, 46, 46, 45, 45, 310, 46... આ તે છે જે મધ્ય ફિલ્ટર કાપી નાખે છે.

બધી પ્રક્રિયા કર્યા પછી, આપણે નજીકના ઑબ્જેક્ટનું અંતર મેળવીએ છીએ. જો તે ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ મૂલ્ય કરતાં ઓછું હોય, તો અમે એલાર્મ ચાલુ કરીએ છીએ અને સીધા "ઘુસણખોર" તરફ વાહન ચલાવીએ છીએ.

ફ્લેશર અને સાયરન

કદાચ ઉપરોક્ત તમામના સરળ ઘટકો. તેઓ ઉપરના ફોટોગ્રાફ્સમાં જોઈ શકાય છે. હાર્ડવેર વિશે અહીં લખવા માટે કંઈ નથી, તો ચાલો હવે આગળ વધીએ કોડ.

નિયંત્રણ કાર્યક્રમ

કોડનું વિગતવાર વર્ણન કરવામાં મને મુદ્દો દેખાતો નથી, કોને તેની જરૂર છે - લિંક લેખના અંતે છે, ત્યાં બધું વાંચવા યોગ્ય છે. પરંતુ સામાન્ય માળખું સમજાવવું સરસ રહેશે.

પ્રથમ વસ્તુ જે આપણે સમજવાની હતી તે એ હતી કે રોબોટ એ રીઅલ-ટાઇમ ઉપકરણ છે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, યાદ રાખવું, કારણ કે પહેલા અને હવે બંને હું હજી પણ ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં કામ કરું છું. તેથી, અમે તરત જ પડકાર વિશે ભૂલી જઈએ છીએ વિલંબ (), જેનો તેઓ ઉદાહરણ સ્કેચમાં ઉપયોગ કરવાનું પસંદ કરે છે, અને જે નિર્દિષ્ટ સમયગાળા માટે પ્રોગ્રામને ફક્ત "સ્થિર" કરે છે. તેના બદલે, અનુભવી લોકોની સલાહ મુજબ, અમે દરેક બ્લોક માટે ટાઈમર રજૂ કરીએ છીએ. જરૂરી અંતરાલ પસાર થઈ ગયો છે - ક્રિયા કરવામાં આવી છે (એલઇડીની તેજમાં વધારો, એન્જિન ચાલુ, અને તેથી વધુ).

ટાઈમર એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટ્વિટર ફ્લેશર સાથે સિંક્રનસ રીતે કામ કરે છે. આ પ્રોગ્રામને થોડો સરળ બનાવે છે.

સ્વાભાવિક રીતે, અમે દરેક વસ્તુને અલગ-અલગ કાર્યોમાં તોડી નાખીએ છીએ (ફ્લેશિંગ લાઇટ્સ, ધ્વનિ, વળાંક, આગળ વધવું, વગેરે). જો તમે આ નહીં કરો, તો પછી તમે સમજી શકશો નહીં કે ક્યાંથી અને ક્યાંથી શું આવી રહ્યું છે.

શિક્ષણશાસ્ત્રની ઘોંઘાટ

મેં સાંજના મારા ફ્રી ટાઇમમાં ઉપર વર્ણવેલ બધું કર્યું. આરામથી, મેં લગભગ ત્રણ અઠવાડિયા રોબોટ પર વિતાવ્યા. આ અહીં સમાપ્ત થઈ શક્યું હોત, પરંતુ મેં તમને એક બાળક સાથે કામ કરવા વિશે કહેવાનું વચન પણ આપ્યું હતું. આ ઉંમરે શું કરી શકાય?

સૂચનાઓ અનુસાર કામ કરો

અમે પહેલા દરેક ભાગને અલગથી તપાસ્યો - એલઇડી, ટ્વીટર, મોટર્સ, સેન્સર, વગેરે. ત્યાં મોટી સંખ્યામાં તૈયાર ઉદાહરણો છે - કેટલાક વિકાસ વાતાવરણમાં યોગ્ય છે, અન્ય ઇન્ટરનેટ પર મળી શકે છે. આ ચોક્કસપણે મને ખુશ કરે છે. અમે કોડ લઈએ છીએ, ભાગ જોડીએ છીએ, ખાતરી કરીએ છીએ કે તે કાર્ય કરે છે, પછી અમે તેને અમારા કાર્યને અનુરૂપ બદલવાનું શરૂ કરીએ છીએ. બાળક રેખાકૃતિ અનુસાર અને મારી કેટલીક દેખરેખ હેઠળ જોડાણો બનાવે છે. આ સારું છે. તમારે સૂચનાઓ અનુસાર સખત રીતે કામ કરવા માટે સક્ષમ બનવાની પણ જરૂર છે.

કામનો ક્રમ ("ખાસથી સામાન્ય સુધી")

આ એક મુશ્કેલ મુદ્દો છે. તમારે શીખવાની જરૂર છે કે મોટા પ્રોજેક્ટમાં ("રોબોટ બનાવો") નાના કાર્યોનો સમાવેશ થાય છે ("સેન્સરને કનેક્ટ કરો," "મોટર્સને કનેક્ટ કરો"...), અને તે બદલામાં, નાના પગલાંઓ ("એક શોધો") નો સમાવેશ કરે છે. પ્રોગ્રામ," "બોર્ડને કનેક્ટ કરો." ", "ફર્મવેર ડાઉનલોડ કરો"...). નીચલા સ્તરના વધુ કે ઓછા સમજી શકાય તેવા કાર્યો કરીને, અમે મધ્યમ સ્તરના કાર્યોને "બંધ" કરીએ છીએ, અને તેમાંથી એકંદર પરિણામ રચાય છે. મેં સમજાવ્યું, પણ મને લાગે છે કે ભાન જલ્દી નહીં આવે. ક્યાંક, કદાચ, કિશોરાવસ્થા દ્વારા.

સ્થાપન

ડ્રિલિંગ, થ્રેડો, સ્ક્રૂ, બદામ, સોલ્ડરિંગ અને રોઝિનની ગંધ - આપણે તેના વિના ક્યાં હોઈશું? બાળકને "સોલ્ડરિંગ આયર્ન સાથે કામ કરવું" મૂળભૂત કૌશલ્ય પ્રાપ્ત થયું - તે ઘણા કનેક્શન્સને સોલ્ડર કરવામાં વ્યવસ્થાપિત થયો (મેં થોડી મદદ કરી, હું તેને છુપાવીશ નહીં). સલામતી સમજૂતી વિશે ભૂલશો નહીં.

કમ્પ્યુટર કામ

મેં રોબોટ માટે પ્રોગ્રામ લખ્યો, પરંતુ હું હજી પણ કેટલાક અનુકૂળ પરિણામો પ્રાપ્ત કરવામાં સફળ રહ્યો.

પ્રથમ: અંગ્રેજી. તેઓએ તેને હમણાં જ શાળામાં શરૂ કર્યું હતું, તેથી અમે પિશાલ્કા, મિગાલ્કા, યાર્કોસ્ટ અને અન્ય લિવ્યંતરણ શું છે તે જાણવા માટે સંઘર્ષ કરી રહ્યા હતા. ઓછામાં ઓછું આપણે આ સમજી ગયા. મેં જાણી જોઈને મૂળ અંગ્રેજી શબ્દોનો ઉપયોગ કર્યો નથી, કારણ કે આપણે હજી આ સ્તરે પહોંચ્યા નથી.

બીજું: કાર્યક્ષમ કાર્ય. અમે હોટકી સંયોજનો અને પ્રમાણભૂત કામગીરી ઝડપથી કેવી રીતે કરવી તે શીખવ્યું. સમયાંતરે, જ્યારે અમે પ્રોગ્રામ લખતા હતા, ત્યારે મારા પુત્ર અને મેં સ્થાનોની અદલાબદલી કરી, અને મેં કહ્યું કે શું કરવાની જરૂર છે (બદલી, શોધ, વગેરે). મારે વારંવાર પુનરાવર્તન કરવું પડ્યું: “ડબલ-ક્લિક પસંદ કરો”, “શિફ્ટને પકડી રાખો”, “હોલ્ડ Ctrl” વગેરે. અહીં શીખવાની પ્રક્રિયા ઝડપી નથી, પરંતુ મને લાગે છે કે કુશળતા ધીમે ધીમે "સબકોર્ટેક્સમાં" જમા કરવામાં આવશે.

છુપાયેલ લખાણતમે કહી શકો કે ઉપરોક્ત લગભગ સ્પષ્ટ છે. પરંતુ, પ્રામાણિકપણે, આ પાનખરમાં મને એક શાળામાં 9મા ધોરણમાં કમ્પ્યુટર સાયન્સ શીખવવાની તક મળી. તે ભયાનક છે. વિદ્યાર્થીઓ Ctrl + Z, Ctrl + C અને Ctrl + V જેવી મૂળભૂત બાબતો જાણતા નથી, શિફ્ટ પકડીને લખાણ પસંદ કરવું અથવા શબ્દ પર ડબલ-ક્લિક કરવું વગેરે. આ એ હકીકત હોવા છતાં છે કે તેઓ કમ્પ્યુટર સાયન્સના અભ્યાસના ત્રીજા વર્ષમાં હતા... તમારું પોતાનું નિષ્કર્ષ દોરો.

ત્રીજું: ટચ ટાઇપિંગ. મેં કોડમાંની ટિપ્પણીઓને બાળકને ટાઈપ કરવાનું સોંપ્યું (તેને પ્રેક્ટિસ કરવા દો). અમે તરત જ અમારા હાથને યોગ્ય રીતે મૂક્યા જેથી અમારી આંગળીઓ ધીમે ધીમે ચાવીઓનું સ્થાન યાદ રાખે.

જેમ તમે જોઈ શકો છો, અમે હજી હમણાં જ શરૂઆત કરી રહ્યા છીએ. અમે અમારી કૌશલ્યો અને જ્ઞાનને સુધારવાનું ચાલુ રાખીશું; તે જીવનમાં ઉપયોગી થશે.

માર્ગ દ્વારા, ભવિષ્ય વિશે ...

વધુ વિકાસ

રોબોટ બનાવવામાં આવે છે, ડ્રાઇવ કરે છે, બ્લિંક કરે છે અને બીપ કરે છે. હવે શું? અમે જે હાંસલ કર્યું છે તેનાથી પ્રેરિત થઈને, અમે તેને વધુ શુદ્ધ કરવાની યોજના બનાવીએ છીએ. રીમોટ કંટ્રોલ બનાવવાનો વિચાર છે - ચંદ્ર રોવરની જેમ. તે રસપ્રદ રહેશે, રિમોટ કંટ્રોલ પર બેસીને, સંપૂર્ણપણે અલગ જગ્યાએ ડ્રાઇવિંગ કરતા રોબોટની હિલચાલને નિયંત્રિત કરવા માટે. પરંતુ તે એક અલગ વાર્તા હશે ...

અને અંતે, હકીકતમાં, આ લેખના હીરો (ક્લિક કરીને વિડિઓ):

તમારું ધ્યાન બદલ આભાર!

→ કોડ માટે લિંક

સોર્સ: www.habr.com