Arduino मा पहिलो रोबोट सिर्जना गर्ने अनुभव (रोबोट "शिकारी")

नमस्ते।

यस लेखमा म Arduino प्रयोग गरेर मेरो पहिलो रोबोट जम्मा गर्ने प्रक्रिया वर्णन गर्न चाहन्छु। सामग्री म जस्तै अन्य शुरुआतीहरूका लागि उपयोगी हुनेछ जो कुनै प्रकारको "आत्म-चलिरहेको कार्ट" बनाउन चाहन्छन्। लेख विभिन्न nuances मा मेरो थप संग काम को चरण को एक विवरण हो। अन्तिम कोडको लिङ्क (सम्भवतः सबैभन्दा आदर्श होइन) लेखको अन्त्यमा दिइएको छ।

जबसम्म सम्भव हुन्छ, मैले मेरो छोरा (८ वर्षको) लाई सहभागी गराउने काम गरें। वास्तवमा यसको साथ के काम गर्यो र के गरेन - मैले यस लेखको अंश समर्पित गरेको छु, सायद यो कसैको लागि उपयोगी हुनेछ।

रोबोट को सामान्य विवरण

पहिले, रोबोटको बारेमा केहि शब्दहरू (विचार)। म सुरुमा केहि मानक भेला गर्न चाहन्न। एकै समयमा, कम्पोनेन्टहरूको सेट एकदम मानक थियो - चेसिस, इन्जिन, अल्ट्रासोनिक सेन्सर, लाइन सेन्सर, एलईडी, ट्वीटर। सुरुमा, यो "सूप सेट" बाट रोबोट आविष्कार गरिएको थियो जसले आफ्नो क्षेत्रको रक्षा गर्दछ। उसले सर्कल लाइन पार गरेको अपराधी तिर चलाउँछ, र त्यसपछि केन्द्रमा फर्कन्छ। जे होस्, यो संस्करणलाई सर्कलमा सँधै रहनको लागि एक कोरिएको रेखा, थप गणित आवश्यक छ।

तसर्थ, केहि सोच पछि, मैले यो विचार केहि परिवर्तन गरें र "शिकारी" रोबोट बनाउने निर्णय गरे। सुरुमा, यो आफ्नो अक्ष वरिपरि घुमाउँछ, नजिकैको लक्ष्य (व्यक्ति) छनोट गर्दै। यदि "शिकार" पत्ता लाग्यो भने, "शिकारी" फ्ल्याशिंग बत्ती र साइरन खोल्छ र त्यतातिर ड्राइभ गर्न थाल्छ। जब व्यक्ति टाढा जान्छ/भाग्छ, रोबोटले नयाँ लक्ष्य छान्छ र त्यसलाई पछ्याउँछ, र यस्तै। यस्तो रोबोटलाई सीमित सर्कलको आवश्यकता पर्दैन, र यसले खुला क्षेत्रमा काम गर्न सक्छ।

तपाईं देख्न सक्नुहुन्छ, यो धेरै क्याच-अप को खेल जस्तै हो। यद्यपि अन्तमा रोबोट पर्याप्त छिटो हुन सकेन, यसले इमानदारीपूर्वक वरपरका मानिसहरूसँग अन्तरक्रिया गर्दछ। बच्चाहरूलाई विशेष गरी यो मनपर्छ (कहिलेकाहीं, तथापि, यो लाग्छ कि तिनीहरूले यसलाई कुल्ची गर्न लागेका छन्, तिनीहरूको हृदयले धड्कन छोड्छ ...)। मलाई लाग्छ कि यो प्राविधिक डिजाइन लोकप्रिय बनाउन को लागी एक राम्रो समाधान हो।

रोबोट संरचना

त्यसोभए, हामीले विचारमा निर्णय गरेका छौं, हामी अगाडि बढौं लेआउट। तत्वहरूको सूची रोबोटले के गर्न सक्षम हुनुपर्छ भन्नेबाट बनाइन्छ। यहाँ सबै कुरा एकदम स्पष्ट छ, त्यसैले तुरुन्तै नम्बरिङ हेरौं:

रोबोटको "मस्तिष्क" एक arduino uno बोर्ड हो (1); चीनबाट अर्डर गरिएको सेटमा थियो। हाम्रो उद्देश्यका लागि, यो पर्याप्त छ (हामी प्रयोग गरिएको पिनको संख्यामा ध्यान केन्द्रित गर्दछौं)। एउटै किटबाट हामीले तयार-निर्मित चेसिस (2) लियौं, जसमा दुईवटा ड्राइभ पाङ्ग्राहरू (3) र एउटा पछाडि (स्वतन्त्र रूपमा घुमाउने) (4) संलग्न छन्। किटमा एक रेडिमेड ब्याट्री डिब्बा पनि समावेश थियो (5)। रोबोटको अगाडि अल्ट्रासोनिक सेन्सर (HC-SR04) (6), पछाडि मोटर ड्राइभर (L298N) (7), बीचमा LED फ्ल्याशर (8), र अलिकति छेउमा एउटा ट्वीटर (9) छ।

लेआउट चरणमा हामी हेर्छौं:

- ताकि सबै कुरा मिल्छ
- सन्तुलित हुनु
- तर्कसंगत राख्नु

हाम्रा चिनियाँ सहकर्मीहरूले हाम्रो लागि आंशिक रूपमा यो गरिसकेका छन्। त्यसोभए, भारी ब्याट्री डिब्बा केन्द्रमा राखिएको छ, र ड्राइभ पाङ्ग्राहरू लगभग यसको मुनि स्थित छन्। अन्य सबै बोर्डहरू हल्का छन् र परिधिमा राख्न सकिन्छ।

बारीकाहरू:

1. किटको चेसिसमा धेरै फ्याक्ट्री प्वालहरू छन्, तर मैले अझै पत्ता लगाएको छैन कि तिनीहरूमा के तर्क छ। इन्जिन र ब्याट्री प्याक बिना समस्या सुरक्षित गरियो, त्यसपछि यो वा त्यो बोर्ड सुरक्षित गर्न नयाँ प्वालहरू ड्रिल गरेर "समायोजन" सुरु भयो।
2. भण्डारण क्षेत्रहरूबाट पीतल र्याकहरू र अन्य फास्टनरहरू ठूलो मद्दत थिए (कहिलेकाँही हामीले तिनीहरूलाई बाहिर निकाल्नुपर्थ्यो)।
3. मैले प्रत्येक बोर्डबाट बसबारहरू क्ल्याम्पहरू मार्फत पार गरें (फेरि, मैले तिनीहरूलाई भण्डारणमा भेट्टाएँ)। धेरै सुविधाजनक, सबै तारहरू राम्ररी झूटो छन् र झुण्ड्याउँदैनन्।

व्यक्तिगत ब्लकहरू

अब म पास गर्छु ब्लकहरू र म तपाईंलाई प्रत्येकको बारेमा व्यक्तिगत रूपमा बताउनेछु।

ब्याट्री डिब्बा

यो स्पष्ट छ कि रोबोट ऊर्जा को एक राम्रो स्रोत हुनुपर्छ। विकल्पहरू भिन्न हुन सक्छन्, मैले 4 AA ब्याट्रीहरूको साथ विकल्प रोजें। कुलमा तिनीहरूले लगभग 5 V दिन्छन्, र यो भोल्टेज सीधै arduino बोर्डको 5V पिनमा लागू गर्न सकिन्छ (स्टेबलाइजरलाई बाइपास गरेर)।

अवश्य पनि, मसँग केही सावधानी थियो, तर यो समाधान एकदम व्यावहारिक छ।

जताततै शक्ति चाहिने भएकोले, सुविधाको लागि मैले रोबोटको केन्द्रमा दुईवटा कनेक्टरहरू बनाएको छु: एउटा "वितरण" जमिन (दायाँमा), र दोस्रो - 5 V (बाँयामा)।

मोटर र चालक

पहिलो, इन्जिन माउन्ट गर्ने बारे। माउन्ट कारखाना बनाइएको छ, तर ठूलो सहनशीलता संग बनाइएको छ। अर्को शब्दमा भन्नुपर्दा, इन्जिनले बायाँ र दायाँ दुई मिलिमिटर घुमाउन सक्छ। हाम्रो कार्यको लागि यो महत्त्वपूर्ण छैन, तर केहि स्थानहरूमा यसको प्रभाव हुन सक्छ (रोबोट छेउमा जान सुरु हुनेछ)। केवल के अवस्थामा, मैले इन्जिनहरू कडा रूपमा समानान्तर सेट गरें र तिनीहरूलाई गोंदले फिक्स गरें।

मोटरहरू नियन्त्रण गर्न, मैले माथि लेखेको रूपमा, L298N चालक प्रयोग गरिन्छ। कागजातका अनुसार, यसमा प्रत्येक मोटरको लागि तीन पिनहरू छन्: एक गति परिवर्तन गर्न र घुमाउने दिशाको लागि पिनको जोडी। यहाँ एउटा महत्त्वपूर्ण बिन्दु छ। यो बाहिर जान्छ कि यदि आपूर्ति भोल्टेज 5 V छ, त्यसपछि गति नियन्त्रण मात्र काम गर्दैन! त्यो हो, या त यो बिल्कुलै घुम्दैन, वा यो अधिकतममा फर्कन्छ। यो विशेषता हो जसले मलाई साँझको एक जोडी "मार" गरायो। अन्तमा, मैले फोरमहरू मध्ये एकमा कतै उल्लेख फेला पारे।

सामान्यतया, रोबोट घुमाउँदा मलाई कम घुमाउने गति चाहिन्छ - ताकि यो ठाउँ स्क्यान गर्न समय थियो। तर, यो विचारबाट केही नआएको हुनाले, मैले यसलाई फरक तरिकाले गर्नुपर्‍यो: एउटा सानो पालो - रोक्नुहोस् - पालो - रोक्नुहोस्, आदि। फेरि, त्यति सुरुचिपूर्ण छैन, तर कार्ययोग्य।

म यहाँ यो पनि थप्नेछु कि प्रत्येक खोज पछि रोबोटले नयाँ मोड (घडीको दिशा वा विपरीत दिशा) को लागी अनियमित दिशा छनौट गर्दछ।

अल्ट्रासोनिक सेन्सर

हार्डवेयरको अर्को टुक्रा जहाँ हामीले सम्झौता समाधान खोज्नुपर्‍यो। अल्ट्रासोनिक सेन्सरले वास्तविक अवरोधहरूमा अस्थिर संख्याहरू उत्पादन गर्दछ। वास्तवमा, यो अपेक्षित थियो। आदर्श रूपमा, यसले प्रतिस्पर्धाहरूमा कतै काम गर्दछ जहाँ चिकनी, समान र लम्बवत सतहहरू छन्, तर यदि कसैको खुट्टा यसको अगाडि "फ्ल्याश" हुन्छ भने, थप प्रशोधन पेश गर्न आवश्यक छ।

यस्तो प्रशोधनको रूपमा मैले सेट गरें मध्य फिल्टर तीन गणनाहरूको लागि। वास्तविक बच्चाहरु मा परीक्षण को आधार मा (परीक्षणहरु को समयमा कुनै बच्चाहरु लाई हानि पुर्याएन!), यो डेटा सामान्य गर्न को लागी पर्याप्त भयो। यहाँ भौतिक विज्ञान सरल छ: हामीबाट संकेतहरू प्रतिबिम्बित छन् आवश्यक वस्तुहरू (आवश्यक दूरी दिँदै) र धेरै टाढाबाट प्रतिबिम्बित, उदाहरणका लागि, पर्खालहरू। पछिल्लो फारम 45, 46, को मापन मा अनियमित उत्सर्जन हो। 230, 46, 46, 45, 45, 310, 46... यी हुन् जुन मध्य फिल्टरले काट्छ।

सबै प्रशोधन पछि, हामी निकटतम वस्तुको दूरी प्राप्त गर्छौं। यदि यो निश्चित थ्रेसहोल्ड मान भन्दा कम छ भने, त्यसपछि हामी अलार्म खोल्छौं र सीधा "घुसखोर" तिर ड्राइभ गर्छौं।

फ्ल्यासर र साइरन

सायद माथिका सबै भन्दा सरल तत्वहरू। तिनीहरू माथिको फोटोहरूमा देख्न सकिन्छ। यहाँ हार्डवेयरको बारेमा लेख्नको लागि केहि छैन, त्यसैले अब अगाडि बढौं कोड.

नियन्त्रण कार्यक्रम

मैले कोडलाई विस्तृत रूपमा वर्णन गर्ने बिन्दु देख्दिन, कसलाई यसको आवश्यकता छ - लिङ्क लेखको अन्त्यमा छ, त्यहाँ सबै कुरा पढ्न योग्य छ। तर यो सामान्य संरचना व्याख्या गर्न राम्रो हुनेछ।

हामीले बुझ्नु पर्ने पहिलो कुरा यो थियो कि रोबोट एक वास्तविक समय उपकरण हो। अझ स्पष्ट रूपमा, सम्झनाको लागि, किनकि पहिले र अहिले दुवै म अझै पनि इलेक्ट्रोनिक्समा काम गर्छु। त्यसैले, हामी तुरुन्तै चुनौती बिर्सन्छौं ढिला(), जसलाई तिनीहरू उदाहरण स्केचहरूमा प्रयोग गर्न मन पराउँछन्, र जसले निर्दिष्ट समयको लागि कार्यक्रमलाई "फ्रिज" गर्दछ। यसको सट्टा, अनुभवी व्यक्तिहरूले सल्लाह दिए अनुसार, हामी प्रत्येक ब्लकको लागि टाइमरहरू प्रस्तुत गर्दछौं। आवश्यक अन्तराल बितिसकेको छ - कार्य प्रदर्शन गरिएको छ (एलईडीको चमक बढाउनुहोस्, इन्जिन खोल्नुहोस्, र यस्तै)।

टाइमरहरू आपसमा जडान गर्न सकिन्छ। उदाहरणका लागि, ट्वीटरले फ्ल्यासरसँग सिंक्रोनस रूपमा काम गर्दछ। यसले कार्यक्रमलाई थोरै सरल बनाउँछ।

स्वाभाविक रूपमा, हामी सबै कुरालाई अलग-अलग प्रकार्यहरूमा विभाजन गर्छौं (फ्ल्यासिङ लाइटहरू, ध्वनि, मोडिङ्ग, अगाडि बढ्दै, र यस्तै)। यदि तपाईंले यसो गर्नुभएन भने, तपाईं कहाँ र कहाँबाट आउँदैछ भनेर पत्ता लगाउन सक्षम हुनुहुने छैन।

अध्यापनशास्त्रको सूक्ष्मताहरू

मैले साँझमा मेरो खाली समयमा माथि वर्णन गरिएका सबै कुरा गरें। फुर्सदमा, मैले रोबोटमा करिब तीन हप्ता बिताएँ। यो यहाँ समाप्त हुन सक्छ, तर मैले तपाईंलाई बच्चासँग काम गर्ने बारे बताउन वाचा गरें। यो उमेरमा के गर्न सकिन्छ ?

निर्देशन अनुसार काम गर्नुहोस्

हामीले पहिलो पटक प्रत्येक विवरणलाई छुट्टाछुट्टै जाँच गर्यौं - LEDs, tweeter, मोटर्स, सेन्सरहरू, आदि। त्यहाँ धेरै संख्यामा तयार-निर्मित उदाहरणहरू छन् - केही विकास वातावरणमा, अरू इन्टरनेटमा फेला पार्न सकिन्छ। यसले पक्कै पनि मलाई खुसी बनाउँछ। हामी कोड लिन्छौं, भाग जडान गर्छौं, निश्चित गर्नुहोस् कि यसले काम गर्दछ, त्यसपछि हामी यसलाई हाम्रो कार्य अनुरूप परिवर्तन गर्न थाल्छौं। बच्चाले रेखाचित्र अनुसार र मेरो केही पर्यवेक्षण अन्तर्गत जडानहरू बनाउँछ। यो राम्रो छ। तपाईले निर्देशन अनुसार कडाईका साथ काम गर्न सक्षम हुनु आवश्यक छ।

कामको क्रम ("विशेष देखि सामान्य")

यो एक कठिन बिन्दु हो। तपाईंले सिक्नु आवश्यक छ कि एउटा ठूलो परियोजना ("रोबोट बनाउनुहोस्") साना कार्यहरू समावेश गर्दछ ("सेन्सर जडान गर्नुहोस्," "मोटरहरू जडान गर्नुहोस्"...), र ती, बारीमा, अझ साना चरणहरू समावेश छन् ("एउटा खोज्नुहोस्। कार्यक्रम," "बोर्ड जडान गर्नुहोस्।" "," फर्मवेयर डाउनलोड गर्नुहोस्"...)। तल्लो तहका धेरै वा कम बुझ्ने कार्यहरू प्रदर्शन गरेर, हामी मध्यम स्तरका कार्यहरू "बन्द" गर्छौं, र तिनीहरूबाट समग्र परिणाम बनाइन्छ। मैले व्याख्या गरें, तर मलाई लाग्छ कि अनुभूति चाँडै आउँदैन। कतै, सायद, किशोरावस्था द्वारा।

स्थापना

ड्रिलिंग, थ्रेड, स्क्रू, नट, सोल्डरिंग र रोजिनको गन्ध - हामी यो बिना कहाँ हुनेछौं? बच्चाले "सोल्डरिंग फलामको साथ काम गर्ने" आधारभूत सीप प्राप्त गर्यो - उसले धेरै जडानहरू मिलाउन व्यवस्थित गर्यो (मैले थोरै मद्दत गरें, म यसलाई लुकाउने छैन)। सुरक्षा व्याख्याको बारेमा नबिर्सनुहोस्।

कम्प्युटर काम

मैले रोबोटको लागि कार्यक्रम लेखें, तर मैले अझै पनि केही अनुकूल परिणामहरू प्राप्त गर्न सफल भएँ।

पहिलो: अंग्रेजी। तिनीहरूले यसलाई स्कूलमा भर्खरै सुरु गरेका थिए, त्यसैले हामी पिशाल्का, मिगाल्का, यारकोस्ट र अन्य ट्रान्सलिटेरेशनहरू के हुन् भनेर पत्ता लगाउन संघर्ष गरिरहेका थियौं। कमसेकम हामीले यो बुझेका छौं। मैले जानाजानी मूल अंग्रेजी शब्दहरू प्रयोग गरेन, किनकि हामी अहिलेसम्म यो स्तरमा पुगेका छैनौं।

दोस्रो: कुशल काम। हामीले हटकी संयोजनहरू र कसरी छिटो मानक सञ्चालन गर्ने भनेर सिकायौं। आवधिक रूपमा, जब हामी कार्यक्रम लेख्दै थियौं, मेरो छोरा र मैले ठाउँहरू बदल्यौं, र मैले के गर्नुपर्छ (प्रतिस्थापन, खोजी, आदि) भने। मैले बारम्बार दोहोर्याउनु पर्यो: "डबल-क्लिक चयन गर्नुहोस्", "होल्ड शिफ्ट", "होल्ड Ctrl" र यस्तै। यहाँ सिक्ने प्रक्रिया छिटो छैन, तर मलाई लाग्छ कि सीपहरू बिस्तारै "सबकोर्टेक्समा" जम्मा हुनेछन्।

लुकेको पाठतपाईं भन्न सक्नुहुन्छ कि माथिको लगभग स्पष्ट छ। तर, इमान्दारीपूर्वक भन्नुपर्दा, यो शरद ऋतुमा मैले एउटा विद्यालयमा ९ कक्षामा कम्प्युटर विज्ञान पढाउने मौका पाएँ। त्यो भयानक छ। विद्यार्थीहरूलाई Ctrl + Z, Ctrl + C र Ctrl + V जस्ता आधारभूत कुराहरू थाहा हुँदैन, Shift समातेर पाठ चयन गर्ने वा शब्दमा डबल क्लिक गर्ने, आदि। तिनीहरू कम्प्युटर विज्ञान अध्ययनको तेस्रो वर्षमा हुँदा पनि यो हो... आफ्नो निष्कर्ष निकाल्नुहोस्।

तेस्रो: टच टाइपिङ। मैले कोडमा टिप्पणीहरू टाइप गर्न बच्चालाई सुम्पें (उसलाई अभ्यास गर्न दिनुहोस्)। हामीले तुरुन्तै हाम्रा हातहरू सही रूपमा राख्यौं ताकि हाम्रा औंलाहरूले बिस्तारै कुञ्जीहरूको स्थान सम्झन्छन्।

तपाईले देख्न सक्नुहुन्छ, हामी अझै भर्खरै सुरु गर्दैछौं। हामी हाम्रो सीप र ज्ञानलाई निरन्तरता दिनेछौं; तिनीहरू जीवनमा उपयोगी हुनेछन्।

वैसे, भविष्य को बारे मा ...

थप विकास

रोबोट बनाइएको छ, ड्राइभ, ब्लिङ्क र बीप। अब के? हामीले जे हासिल गरेका छौं, त्यसबाट प्रेरित भएर यसलाई अझ परिष्कृत गर्ने योजना बनाएका छौं। त्यहाँ रिमोट कन्ट्रोल बनाउने विचार छ - चन्द्र रोभर जस्तै। यो चाखलाग्दो हुनेछ, रिमोट कन्ट्रोलमा बसेर, पूर्णतया फरक ठाउँमा ड्राइभ गरिरहेको रोबोटको आन्दोलनलाई नियन्त्रण गर्न। तर यो एक फरक कथा हुनेछ ...

र अन्तमा, वास्तवमा, यस लेखका नायकहरू (क्लिक गरेर भिडियो):

तपाईंको ध्यानको लागि धन्यबाद!

→ कोड लिङ्क

स्रोत: www.habr.com