Arduino वर पहिला रोबोट तयार करण्याचा अनुभव (रोबोट "शिकारी")

Здравствуйте.

या लेखात मला Arduino वापरून माझा पहिला रोबोट असेंबल करण्याच्या प्रक्रियेचे वर्णन करायचे आहे. हे साहित्य माझ्यासारख्या इतर नवशिक्यांसाठी उपयुक्त ठरेल ज्यांना काही प्रकारची “स्वयं चालणारी कार्ट” बनवायची आहे. लेख विविध बारकावे वर माझ्या जोडण्यांसह काम करण्याच्या टप्प्यांचे वर्णन आहे. लेखाच्या शेवटी अंतिम कोडची लिंक (बहुधा आदर्श नाही) दिली आहे.

जेव्हा शक्य असेल तेव्हा मी माझ्या मुलाला (8 वर्षांचा) सहभागी होण्यासाठी सामील केले. त्यात नेमके काय काम केले आणि काय नाही - मी लेखाचा काही भाग यासाठी समर्पित केला आहे, कदाचित तो एखाद्यासाठी उपयुक्त ठरेल.

रोबोटचे सामान्य वर्णन

प्रथम, रोबोटबद्दल काही शब्द (कल्पना). मला सुरुवातीला काहीतरी मानक जमवायचे नव्हते. त्याच वेळी, घटकांचा संच अगदी मानक होता - चेसिस, इंजिन, अल्ट्रासोनिक सेन्सर, लाइन सेन्सर, एलईडी, ट्वीटर. सुरुवातीला, या "सूप सेट" मधून रोबोटचा शोध लावला गेला जो त्याच्या प्रदेशाचे रक्षण करतो. तो गुन्हेगाराच्या दिशेने गाडी चालवतो ज्याने वर्तुळ रेषा ओलांडली आहे आणि नंतर केंद्राकडे परत येतो. तथापि, या आवृत्तीस नेहमी वर्तुळात राहण्यासाठी रेखाटलेली रेषा, तसेच अतिरिक्त गणित आवश्यक आहे.

म्हणून, काही विचार केल्यानंतर, मी कल्पना थोडीशी बदलली आणि "शिकारी" रोबोट बनवण्याचा निर्णय घेतला. सुरुवातीस, ते जवळचे लक्ष्य (व्यक्ती) निवडून त्याच्या अक्षाभोवती वळते. "शिकार" आढळल्यास, "शिकारी" चमकणारे दिवे आणि सायरन चालू करतो आणि त्या दिशेने चालण्यास सुरवात करतो. जेव्हा एखादी व्यक्ती दूर जाते/पळून जाते, तेव्हा रोबोट नवीन लक्ष्य निवडतो आणि त्याचा पाठलाग करतो, इत्यादी. अशा रोबोटला मर्यादित वर्तुळाची गरज नसते आणि तो खुल्या भागात काम करू शकतो.

जसे तुम्ही बघू शकता, हे बरेच काही पकडण्याच्या खेळासारखे आहे. जरी शेवटी रोबोट पुरेसा वेगवान ठरला नाही, तरीही तो त्याच्या सभोवतालच्या लोकांशी प्रामाणिकपणे संवाद साधतो. मुलांना ते विशेषतः आवडते (कधीकधी, तथापि, असे दिसते की ते ते पायदळी तुडवणार आहेत, त्यांचे हृदय धडधडते...). मला वाटते की तांत्रिक डिझाइन लोकप्रिय करण्यासाठी हा एक चांगला उपाय आहे.

रोबोट रचना

तर, आम्ही कल्पनेवर निर्णय घेतला आहे, चला पुढे जाऊया मांडणी. यंत्रमानव काय करू शकला पाहिजे यावरून घटकांची यादी तयार केली जाते. येथे सर्व काही अगदी स्पष्ट आहे, म्हणून लगेच क्रमांकन पाहूया:

रोबोटचे "मेंदू" हे अर्डुइनो युनो बोर्ड (1); चीनमधून ऑर्डर केलेल्या सेटमध्ये होता. आमच्या हेतूंसाठी, ते पुरेसे आहे (आम्ही वापरलेल्या पिनच्या संख्येवर लक्ष केंद्रित करतो). त्याच किटमधून आम्ही एक रेडीमेड चेसिस (2) घेतला, ज्यावर दोन ड्राइव्ह व्हील (3) आणि एक मागील (मुक्तपणे फिरणारे) (4) जोडलेले आहेत. किटमध्ये एक रेडीमेड बॅटरी कंपार्टमेंट (5) देखील समाविष्ट आहे. रोबोटच्या समोर एक अल्ट्रासोनिक सेन्सर आहे (HC-SR04) (6), मागे एक मोटर ड्रायव्हर आहे (L298N) (7), मध्यभागी एक LED फ्लॅशर आहे (8), आणि थोडेसे बाजूला एक tweeter आहे (9).

लेआउट स्टेजवर आम्ही पाहतो:

- जेणेकरून सर्वकाही फिट होईल
- संतुलित असणे
- तर्कशुद्धपणे ठेवण्यासाठी

आमच्या चिनी सहकाऱ्यांनी आमच्यासाठी हे आधीच अर्धवट केले आहे. तर, जड बॅटरीचा डबा मध्यभागी ठेवला आहे आणि ड्राईव्ह चाके त्याखाली अंदाजे स्थित आहेत. इतर सर्व बोर्ड हलके आहेत आणि परिघावर ठेवता येतात.

बारकावे:

1. किटमधील चेसिसमध्ये बरीच फॅक्टरी छिद्रे आहेत, परंतु त्यामध्ये काय तर्क आहे हे मला अद्याप समजले नाही. इंजिन आणि बॅटरी पॅक समस्यांशिवाय सुरक्षित केले गेले, त्यानंतर या किंवा त्या बोर्डला सुरक्षित करण्यासाठी नवीन छिद्रे ड्रिलिंगसह "ॲडजस्टमेंट" सुरू झाले.
2. स्टोरेज एरियामधील पितळी रॅक आणि इतर फास्टनर्स एक मोठी मदत होते (कधीकधी आम्हाला ते बाहेर काढावे लागले).
3. मी प्रत्येक बोर्डमधून बसबार क्लॅम्प्समधून पास केले (पुन्हा, मला ते स्टोरेजमध्ये सापडले). अतिशय सोयीस्कर, सर्व तारा छान पडून आहेत आणि लटकत नाहीत.

वैयक्तिक ब्लॉक्स

आता मी जाईन ब्लॉक आणि मी तुम्हाला प्रत्येकाबद्दल वैयक्तिकरित्या सांगेन.

बॅटरी कंपार्टमेंट

हे स्पष्ट आहे की रोबोटमध्ये उर्जेचा चांगला स्त्रोत असणे आवश्यक आहे. पर्याय भिन्न असू शकतात, मी 4 AA बॅटरीसह पर्याय निवडला. एकूण ते अंदाजे 5 V देतात आणि हे व्होल्टेज थेट arduino बोर्डच्या 5V पिनवर लागू केले जाऊ शकते (स्टेबलायझरला बायपास करून).

अर्थात, मी थोडी सावधगिरी बाळगली होती, परंतु हा उपाय अगदी कार्यक्षम आहे.

सर्वत्र वीज आवश्यक असल्याने, सोयीसाठी मी रोबोटच्या मध्यभागी दोन कनेक्टर बनवले: एक जमिनीवर (उजवीकडे) "वितरित" करतो आणि दुसरा - 5 व्ही (डावीकडे).

मोटर्स आणि ड्रायव्हर

प्रथम, इंजिन माउंट करण्याबद्दल. माउंट फॅक्टरी बनवलेले आहे, परंतु मोठ्या सहनशीलतेसह केले आहे. दुसऱ्या शब्दांत, इंजिने डावीकडे आणि उजवीकडे दोन मिलिमीटर डोलवू शकतात. आमच्या कार्यासाठी हे गंभीर नाही, परंतु काही ठिकाणी त्याचा परिणाम होऊ शकतो (रोबोट बाजूला जाण्यास सुरवात करेल). फक्त बाबतीत, मी इंजिन काटेकोरपणे समांतर सेट केले आणि त्यांना गोंदाने निश्चित केले.

मोटर्स नियंत्रित करण्यासाठी, मी वर लिहिल्याप्रमाणे, L298N ड्रायव्हर वापरला जातो. दस्तऐवजीकरणानुसार, त्यात प्रत्येक मोटरसाठी तीन पिन आहेत: एक वेग बदलण्यासाठी आणि फिरण्याच्या दिशेने पिनची जोडी. येथे एक महत्त्वाचा मुद्दा आहे. असे दिसून आले की जर पुरवठा व्होल्टेज 5 V असेल तर वेग नियंत्रण फक्त कार्य करत नाही! म्हणजेच, एकतर ते अजिबात वळत नाही किंवा ते जास्तीत जास्त वळते. हे वैशिष्ट्य आहे ज्यामुळे मला काही संध्याकाळ "मारणे" होते. शेवटी, मला एका मंचावर कुठेतरी एक उल्लेख सापडला.

साधारणपणे सांगायचे तर, रोबोट फिरवताना मला कमी रोटेशन गती आवश्यक होती - जेणेकरून त्याला जागा स्कॅन करण्यासाठी वेळ मिळेल. परंतु, या कल्पनेतून काहीही न आल्याने, मला ते वेगळ्या पद्धतीने करावे लागले: एक लहान वळण - थांबा - वळण - थांबा, इ. पुन्हा, इतके मोहक नाही, परंतु कार्य करण्यायोग्य आहे.

मी येथे हे देखील जोडेन की प्रत्येक प्रयत्नानंतर रोबोट नवीन वळणासाठी (घड्याळाच्या दिशेने किंवा घड्याळाच्या उलट दिशेने) एक यादृच्छिक दिशा निवडतो.

प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या (ध्वनिलहरी) सेन्सर

हार्डवेअरचा आणखी एक तुकडा जिथे आम्हाला तडजोड उपाय शोधायचा होता. प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या (ध्वनिलहरी) सेन्सर वास्तविक अडथळ्यांवर अस्थिर संख्या निर्माण करतो. खरे तर हे अपेक्षितच होते. तद्वतच, ते गुळगुळीत, सम आणि लंब पृष्ठभाग असलेल्या स्पर्धांमध्ये कुठेतरी कार्य करते, परंतु जर एखाद्याचे पाय त्याच्या समोर "फ्लॅश" झाले तर अतिरिक्त प्रक्रिया सुरू करणे आवश्यक आहे.

अशा प्रक्रिया म्हणून मी सेट मध्य फिल्टर तीन संख्यांसाठी. वास्तविक मुलांवरील चाचण्यांवर आधारित (चाचण्यांदरम्यान कोणत्याही मुलांना इजा झाली नाही!), डेटा सामान्य करण्यासाठी ते पुरेसे असल्याचे दिसून आले. येथे भौतिकशास्त्र सोपे आहे: आपल्याकडे सिग्नल प्रतिबिंबित आहेत आवश्यक वस्तू (आवश्यक अंतर देऊन) आणि अधिक दूरच्या वस्तूंपासून परावर्तित होतात, उदाहरणार्थ, भिंती. नंतरचे फॉर्म 45, 46, च्या मोजमापातील यादृच्छिक उत्सर्जन आहेत. 230, 46, 46, 45, 45, 310, 46... हेच मध्य फिल्टर कापतात.

सर्व प्रक्रिया केल्यानंतर, आम्हाला जवळच्या ऑब्जेक्टचे अंतर मिळते. जर ते एका विशिष्ट थ्रेशोल्ड मूल्यापेक्षा कमी असेल, तर आम्ही अलार्म चालू करतो आणि सरळ "घुसखोर" च्या दिशेने गाडी चालवतो.

फ्लॅशर आणि सायरन

कदाचित वरील सर्व घटकांपैकी सर्वात सोपा घटक. ते वरील छायाचित्रांमध्ये पाहिले जाऊ शकतात. हार्डवेअरबद्दल इथे लिहिण्यासारखे काही नाही, तर आता पुढे जाऊया कोड.

नियंत्रण कार्यक्रम

कोडचे तपशीलवार वर्णन करण्याचा मुद्दा मला दिसत नाही, कोणाला त्याची आवश्यकता आहे - दुवा लेखाच्या शेवटी आहे, तेथे सर्व काही वाचनीय आहे. परंतु सामान्य रचना स्पष्ट करणे चांगले होईल.

आम्हाला पहिली गोष्ट समजली होती की रोबोट हे रिअल-टाइम डिव्हाइस आहे. अधिक तंतोतंत, लक्षात ठेवण्यासाठी, कारण आधी आणि आता दोन्ही मी अजूनही इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये काम करतो. म्हणून, आपण आव्हान विसरतो विलंब (), जे त्यांना उदाहरणार्थ स्केचेसमध्ये वापरायला आवडते आणि जे ठराविक कालावधीसाठी प्रोग्रामला "फ्रीझ" करते. त्याऐवजी, अनुभवी लोकांच्या सल्ल्यानुसार, आम्ही प्रत्येक ब्लॉकसाठी टाइमर सादर करतो. आवश्यक मध्यांतर निघून गेले आहे - क्रिया केली गेली आहे (एलईडीची चमक वाढवणे, इंजिन चालू करणे इ.).

टाइमर एकमेकांशी जोडले जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, ट्वीटर फ्लॅशरसह समकालिकपणे कार्य करते. हे कार्यक्रम थोडे सोपे करते.

स्वाभाविकच, आम्ही प्रत्येक गोष्ट वेगळ्या फंक्शन्समध्ये मोडतो (फ्लॅशिंग लाइट्स, ध्वनी, वळणे, पुढे जाणे इ.). जर तुम्ही हे केले नाही, तर तुम्हाला काय आणि कुठून येते हे समजू शकणार नाही.

अध्यापनशास्त्राच्या बारकावे

मी संध्याकाळी माझ्या मोकळ्या वेळेत वर वर्णन केलेल्या सर्व गोष्टी केल्या. निवांतपणे, मी सुमारे तीन आठवडे रोबोटवर घालवले. हे इथेच संपू शकले असते, पण मी तुम्हाला मुलासोबत काम करण्याबद्दल सांगण्याचे वचनही दिले होते. या वयात काय करता येईल?

सूचनांनुसार कार्य करा

आम्ही प्रथम प्रत्येक तपशील स्वतंत्रपणे तपासला - LEDs, tweeter, मोटर्स, सेन्सर इ. मोठ्या संख्येने तयार उदाहरणे आहेत - काही विकास वातावरणात योग्य आहेत, इतर इंटरनेटवर आढळू शकतात. यामुळे मला नक्कीच आनंद होतो. आम्ही कोड घेतो, भाग जोडतो, ते कार्य करते याची खात्री करून घेतो, मग आम्ही आमच्या कार्यासाठी ते बदलू लागतो. मूल आकृतीनुसार आणि माझ्या काही देखरेखीखाली जोडणी करते. हे चांगले आहे. आपल्याला सूचनांनुसार काटेकोरपणे कार्य करण्यास सक्षम असणे देखील आवश्यक आहे.

कामाचा क्रम ("विशिष्ट पासून सामान्य")

हा एक कठीण मुद्दा आहे. तुम्हाला हे शिकण्याची गरज आहे की मोठ्या प्रकल्पात ("रोबोट बनवा") लहान कार्ये असतात ("सेन्सर कनेक्ट करा," "मोटर्स कनेक्ट करा"...), आणि त्या बदल्यात, त्याहूनही लहान पायऱ्या असतात ("एक शोधा प्रोग्राम," "बोर्ड कनेक्ट करा." ", "फर्मवेअर डाउनलोड करा"...). खालच्या स्तरावरील अधिक किंवा कमी समजण्यायोग्य कार्ये करून, आम्ही मध्यम स्तराची कार्ये "बंद" करतो आणि त्यातून एकंदर परिणाम तयार होतो. मी समजावून सांगितले, परंतु मला वाटते की जाणीव लवकर होणार नाही. कुठेतरी, बहुधा, पौगंडावस्थेतून.

प्रतिष्ठापन

ड्रिलिंग, धागे, स्क्रू, नट, सोल्डरिंग आणि रोझिनचा वास - त्याशिवाय आपण कुठे असू? मुलाला "सोल्डरिंग लोहासह काम करणे" मूलभूत कौशल्य प्राप्त झाले - त्याने अनेक कनेक्शन सोल्डर करण्यात व्यवस्थापित केले (मी थोडी मदत केली, मी ते लपवणार नाही). सुरक्षिततेच्या स्पष्टीकरणाबद्दल विसरू नका.

संगणकाचे काम

मी रोबोटसाठी प्रोग्राम लिहिला, परंतु तरीही मी काही अनुकूल परिणाम प्राप्त करण्यात व्यवस्थापित केले.

प्रथम: इंग्रजी. त्यांनी ते नुकतेच शाळेत सुरू केले होते, त्यामुळे पिशाल्का, मिगाल्का, यारकोस्ट आणि इतर लिप्यंतरण म्हणजे काय हे शोधण्यासाठी आम्ही धडपडत होतो. निदान आम्हाला हे समजले. मी मुद्दाम मूळ इंग्रजी शब्द वापरले नाहीत, कारण आपण अजून या पातळीवर पोहोचलो नाही.

दुसरे: कार्यक्षम कार्य. आम्ही हॉटकी कॉम्बिनेशन आणि त्वरीत मानक ऑपरेशन कसे करावे हे शिकवले. वेळोवेळी, जेव्हा आम्ही कार्यक्रम लिहित होतो, तेव्हा माझा मुलगा आणि मी जागा बदलत होतो आणि मी सांगितले की काय करणे आवश्यक आहे (बदलणे, शोध इ.). मला वारंवार पुनरावृत्ती करावी लागली: “डबल-क्लिक सिलेक्ट”, “होल्ड शिफ्ट”, “होल्ड Ctrl” वगैरे. येथे शिकण्याची प्रक्रिया वेगवान नाही, परंतु मला वाटते की कौशल्ये हळूहळू "सबकॉर्टेक्समध्ये" जमा केली जातील.

लपलेला मजकूरआपण असे म्हणू शकता की वरील जवळजवळ स्पष्ट आहे. पण, खरे सांगायचे तर, या गडी बाद होण्याचा क्रम मला एका शाळेत 9 व्या वर्गात संगणक विज्ञान शिकवण्याची संधी मिळाली. ते भयंकर आहे. विद्यार्थ्यांना Ctrl + Z, Ctrl + C आणि Ctrl + V, Shift दाबून ठेवताना मजकूर निवडणे किंवा शब्दावर डबल क्लिक करणे इत्यादी मूलभूत गोष्टी माहीत नसतात. ते संगणक शास्त्राच्या तिसऱ्या वर्षात असतानाही हे आहे... तुमचा स्वतःचा निष्कर्ष काढा.

तिसरा: टच टायपिंग. मी कोडमधील टिप्पण्या मुलाला टाइप करण्यासाठी सोपवले (त्याला सराव करू द्या). आम्ही ताबडतोब आमचे हात योग्यरित्या ठेवले जेणेकरून आमच्या बोटांना हळूहळू कळांचे स्थान लक्षात येईल.

जसे तुम्ही बघू शकता, आम्ही अजूनही फक्त सुरुवात करत आहोत. आपण आपली कौशल्ये आणि ज्ञान वाढवत राहू; ते जीवनात उपयोगी पडतील.

तसे, भविष्याबद्दल ...

पुढील विकास

रोबोट बनवला जातो, चालवतो, ब्लिंक करतो आणि बीप करतो. आता काय? आम्ही जे काही साध्य केले आहे त्यातून प्रेरित होऊन आम्ही ते आणखी परिष्कृत करण्याची योजना आखत आहोत. रिमोट कंट्रोल बनवण्याची कल्पना आहे - चंद्र रोव्हरप्रमाणे. रिमोट कंट्रोलवर बसून पूर्णपणे वेगळ्या ठिकाणी गाडी चालवणाऱ्या रोबोटच्या हालचालींवर नियंत्रण ठेवणे मनोरंजक असेल. पण ती वेगळी कथा असेल...

आणि शेवटी, खरं तर, या लेखाचे नायक (क्लिक करून व्हिडिओ):

आपण लक्ष दिल्याबद्दल धन्यवाद!

→ कोड लिंक

स्त्रोत: www.habr.com