Labirent Koşucu Robot Yapın: 3 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Labirent çözen robotlar 1970'lerden geliyor. O zamandan beri, IEEE Mikro Fare Yarışması adı verilen labirent çözme yarışmaları düzenliyor. Yarışmanın amacı, bir labirentin orta noktasını mümkün olan en kısa sürede bulan bir robot tasarlamaktır. Labirenti hızlı bir şekilde çözmek için kullanılan algoritmalar tipik olarak üç kategoriye ayrılır; rastgele arama, labirent haritalama ve sağ veya sol duvar takip yöntemleri.

Bu yöntemlerden en işlevsel olanı duvar takip yöntemidir. Bu yöntemde robot, labirentte sağ veya sol yan duvarı takip eder. Çıkış noktası labirentin dış duvarlarına bağlanırsa robot çıkışı bulacaktır. Bu uygulama notu, aşağıdaki yöntemi takip eden doğru duvarı kullanır.

Donanım

Bu uygulama şunları kullanır:

• 2 Keskin analog mesafe sensörü
• İzleyici sensörü
• kodlayıcı
• Motorlar ve motor sürücüsü
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Voltaj regülatörü, robot şasi.

Sağ ve ön duvarlara olan mesafeleri belirlemek için analog mesafe sensörünü kullanacağız. Sharp mesafe sensörleri, doğru mesafe ölçümleri gerektiren birçok proje için popüler bir seçimdir. Bu IR sensörü, sonar telemetrelerden daha ekonomiktir, ancak diğer IR alternatiflerinden çok daha iyi performans sağlar. Sensörün çıkış voltajı ile ölçülen mesafe arasında doğrusal olmayan, ters bir ilişki vardır. Sensör çıkışı ile ölçülen mesafe arasındaki ilişkiyi gösteren çizim şekil 1'de gösterilmektedir.

Siyah renkli bir zemine karşı beyaz bir çizgi hedef olarak belirlenir. Beyaz çizgiyi algılamak için izleyici sensörünü kullanacağız. İzleyici sensörünün beş analog çıkışı vardır ve çıkış verileri, algılanan nesnenin mesafesinden ve renginden etkilenir. Daha yüksek kızılötesi yansıtma (beyaz) ile algılanan noktalar daha yüksek bir çıkış değerine neden olacak ve daha düşük kızılötesi yansıtma (siyah) daha düşük bir çıkış değerine neden olacaktır.

Robotun kat ettiği mesafeyi hesaplamak için pololu tekerlek kodlayıcıyı kullanacağız. Bu dörtlü kodlayıcı kartı, pololu mikro metal redüktörlü motorlarla çalışmak üzere tasarlanmıştır. Pololu 42×19mm jantın göbeğinin içinde iki kızılötesi yansıma sensörünü tutarak ve jant boyunca on iki dişin hareketini ölçerek çalışır.

Motorları kontrol etmek için bir motor sürücü devre kartı (L298N) kullanılır. INx pinleri motorları yönlendirmek için, ENx pinleri ise motorların hızını ayarlamak için kullanılır.

Ayrıca aküden gelen voltajı 5V'a düşürmek için bir voltaj regülatörü kullanılır.

Adım 1: Algoritma Açıklaması

Bu Eğitilebilir Tablo, doğru duvarı takip etme yöntemini içerir. Bu, mümkün olan en doğru yönü tercih ederek yön önceliğini düzenlemeye dayanmaktadır. Robot sağdaki duvarı algılayamazsa sağa döner. Robot sağ duvarı algılarsa ve önünde duvar yoksa ileri gider. Robotun sağında ve önünde duvar varsa sola döner.

Önemli bir not, robot sağa döndükten sonra referans için duvar olmamasıdır. Bu nedenle “sağa dönüş” üç adımda gerçekleştirilir. İlerleyin, sağa dönün, ilerleyin.

Ayrıca robot ileriye doğru hareket ederken duvarla olan mesafesini korumalıdır. Bu, bir motoru diğerinden daha hızlı veya daha yavaş olacak şekilde ayarlayarak yapılabilir. Akış şemasının son hali şekil 10'da gösterilmektedir.

Bir Labirent Koşucu Robotu, tek bir GreenPAK yapılandırılabilir karışık sinyalli IC (CMIC) ile çok kolay bir şekilde uygulanabilir. GreenPAK çipinin Maze Runner Robot'u kontrol etmek için nasıl programlandığını anlamak için tüm adımları inceleyebilirsiniz. Ancak, tüm iç devreleri anlamadan sadece Labirent Koşucu Robotu kolayca oluşturmak istiyorsanız, halihazırda tamamlanmış Labirent Koşucu Robot GreenPAK Tasarım Dosyasını görüntülemek için GreenPAK yazılımını indirin. Bilgisayarınızı GreenPAK Geliştirme Kitine bağlayın ve Maze Runner Robotunuzu kontrol etmek için özel IC'yi oluşturmak için programa basın. Bir sonraki adım, devrenin nasıl çalıştığını anlamak isteyenler için Maze Runner Robot GreenPAK tasarım dosyasının içindeki mantığı tartışacaktır.

2. Adım: GreenPAK Tasarımı

GreenPAK tasarımı iki bölümden oluşmaktadır. Bunlar:

• Mesafe sensörlerinden gelen verilerin yorumlanması / işlenmesi
• ASM durumları ve motor çıkışları

Mesafe sensörlerinden gelen verilerin yorumlanması / işlenmesi

Mesafe sensörlerinden gelen verileri yorumlamak önemlidir. Mesafe sensörlerinin çıktılarına göre robotun hareketleri planlanır. Mesafe sensörleri analog olduğu için ACMP'leri kullanacağız. Robotun duvara göre konumu, sensörlerin voltajları ile önceden belirlenmiş eşik voltajları karşılaştırılarak belirlenir.

3 ACMP kullanacağız;

• Ön duvarı algılamak için (ACMP2)
• Sağ duvarı algılamak için (ACMP0)
• Sağ duvarın mesafesini korumak için (ACMP1)

ACMP0 ve ACMP1 aynı mesafe sensörüne bağlı olduğundan, her iki karşılaştırıcı için de aynı IN+ kaynağını kullandık. ACMP1'e 25mv histerezis verilerek sürekli sinyal değişimi engellenebilir.

ACMP'lerin çıkışlarına göre yön sinyallerini belirleyebiliriz. Şekil 12'de gösterilen devre, Şekil 7'de özetlenen akış şemasını göstermektedir.

Aynı şekilde robotun sağ duvara göre konumunu gösteren devre şekil 13'te gösterilmiştir.

ASM Durumları ve motor çıkışları

Bu uygulama, robotu kontrol etmek için Asenkron Durum Makinesini veya ASM'yi kullanır. ASM'de 8 durum ve her durumda 8 çıkış vardır. Çıkış RAM'i bu çıkışları ayarlamak için kullanılabilir. Devletler aşağıda listelenmiştir:

• Başlangıç
• Kontrol
• Sağ duvardan uzaklaş
• Sağ duvara yakın
• Sola çevirin
• İleri-1
• Sağa dönün
• İleri Git-2

Bu durumlar motor sürücüsüne çıkışı belirler ve robotu yönlendirir. Her motor için GreenPAK'tan 3 çıkış vardır. İkisi motorun yönünü, diğer çıkış ise motorun hızını belirler. Bu çıkışlara göre motor hareketi aşağıdaki tablolarda gösterilmektedir:

ASM Çıkış RAM'i bu tablolardan türetilmiştir. Şekil 14'te gösterilmiştir. Motor sürücülerine ek olarak iki adet daha çıkış vardır. Bu çıkışlar, robotun belirli bir mesafe kat etmesine izin vermek için ilgili gecikme bloklarına gider. Bu gecikme bloklarının çıkışları da ASM girişlerine bağlıdır.

Motorların hızını ayarlamak için PWM'ler kullanıldı. ASM, motorun hangi PWM üzerinde çalışacağını belirlemek için kullanıldı. PWMA-S ve PWMB-S sinyalleri mux seçme bitlerine ayarlanır.

Aşama 3:

Bu projede labirent çözen bir robot yarattık. Birden fazla sensörden gelen verileri yorumladık, GreenPAK'ın ASM'si ile robotun durumunu kontrol ettik ve motorları bir motor sürücüsü ile sürdük. Genel olarak, bu tür projelerde mikroişlemciler kullanılır, ancak GreenPAK'ın bir MCU'ya göre birkaç avantajı vardır: daha küçük, daha uygun maliyetlidir ve sensör çıktısını bir MCU'dan daha hızlı işleyebilir.