Pemacu Robot LEGO Melalui Maze: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Ini adalah robot autonomi sederhana yang direka untuk memandu melalui jalan labirin ke jalan keluar. Ia dibina menggunakan LEGO Mindstorms EV3. Perisian EV3 berjalan di komputer dan menghasilkan program, yang kemudian dimuat turun ke mikrokontroler yang disebut Bata EV3. Kaedah pengaturcaraan adalah berasaskan ikon dan tahap tinggi. Ia sangat mudah dan serba boleh.

BAHAGIAN

1. Set LEGO Mindstorms EV3
2. Sensor ultrasonik LEGO Mindstorms EV3. Itu tidak termasuk dalam set EV3.
3. Kadbod bergelombang untuk labirin. Dua kadbod mesti mencukupi.
4. Sekeping kadbod nipis kecil untuk menstabilkan beberapa sudut dan dinding.
5. Lekatkan dan pita untuk menyambungkan kepingan kadbod.
6. Sampul surat ucapan berwarna merah untuk mengenal pasti pintu keluar labirin.

ALAT

1. Pisau utiliti untuk memotong kadbod.
2. Pembaris keluli untuk membantu proses pemotongan.

KAEDAH PENYELESAIAN MAZE

Terdapat beberapa kaedah menavigasi labirin. Sekiranya anda berminat untuk mempelajarinya, mereka dijelaskan dengan baik dalam artikel Wikipedia berikut:

Saya memilih peraturan pengikut dinding kiri. Ideanya adalah bahawa robot akan menyimpan dinding di sebelah kirinya dengan membuat keputusan berikut semasa berjalan melalui labirin:

1. Sekiranya boleh membelok ke kiri, lakukanlah.
2. Jika tidak, jalan terus jika boleh.
3. Sekiranya tidak boleh ke kiri atau lurus, belok kanan, jika boleh.
4. Sekiranya tiada perkara di atas mungkin berlaku, ini mesti jalan buntu. Pusing.

Satu kehati-hatian adalah bahawa kaedah ini akan gagal jika labirin memiliki lingkaran di dalamnya. Bergantung pada penempatan gelung, robot dapat terus berputar dan berkeliling. Penyelesaian yang mungkin berlaku untuk masalah ini ialah robot beralih ke peraturan pengikut dinding kanan jika menyedari bahawa ia akan berjalan dalam satu gelung. Saya tidak memasukkan penyempurnaan ini dalam projek saya.

LANGKAH-LANGKAH MEMBINA ROBOT

Walaupun LEGO Mindstorms EV3 sangat serba boleh, ia membolehkan tidak lebih daripada satu jenis sensor yang disambungkan ke satu Bata. Dua atau lebih Batu Bata mungkin dirantai daisy, tetapi saya tidak mahu membeli Bata lain, jadi saya menggunakan sensor berikut (bukannya tiga sensor ultrasonik): sensor inframerah, sensor warna, dan sensor ultrasonik. Ini berjaya. Pasangan gambar di bawah menunjukkan cara membina robot. Foto pertama setiap pasangan menunjukkan bahagian yang diperlukan, dan foto kedua menunjukkan bahagian yang sama disatukan.

Langkah 1: Pangkalan Robot

Langkah pertama adalah membina asas robot, menggunakan bahagian yang ditunjukkan. Pangkalan robot ditunjukkan terbalik. Bahagian kecil berbentuk L di bahagian belakang robot adalah sokongan untuk bahagian belakang. Ia meluncur ketika robot bergerak. Ini berfungsi dengan baik. Kit EV3 tidak mempunyai bahagian jenis rolling-ball.

Langkah 2: Bahagian Atas Pangkalan

3 langkah seterusnya adalah untuk bahagian atas dasar robot, sensor warna, dan kabel, yang semuanya kabel 10 inci (26 cm)

Langkah 3: Sensor Inframerah dan Ultrasonik

Seterusnya, adalah sensor inframerah (di sebelah kiri robot) dan sensor ultrasonik (di sebelah kanan). Juga, 4 pin untuk memasang Bata di atas.

Sensor inframerah dan ultrasonik terletak secara menegak dan bukannya mendatar biasa. Ini memberikan pengenalan yang lebih baik mengenai sudut atau hujung dinding.

Langkah 4: Kabel

Pasang Bata dan sambungkan kabel seperti berikut:

• Pelabuhan B: motor besar kiri.
• Pelabuhan C: motor besar yang betul.
• Port 2: sensor ultrasonik.
• Port 3: sensor warna.
• Port 4: sensor inframerah.

Langkah 5: Langkah Akhir dalam Membangun Robot: Hiasan

Sayap dan sirip hanya untuk hiasan.

Langkah 6: Pseudocode untuk Program

1. Tunggu 3 saat dan sebut "Pergi".
2. Mulakan robot bergerak lurus ke depan.
3. Sekiranya mungkin untuk membelok ke kiri (iaitu, jika sensor inframerah tidak merasakan objek di dekatnya), ucapkan "Kiri" dan ke kiri.
4. Maju kira-kira 6 inci (15 cm) untuk mengelakkan belok kiri yang salah. Sebabnya ialah setelah robot berpusing, sensor akan melihat ruang panjang dari mana ia baru saja datang, dan robot akan berfikir ia harus membelok ke kiri, yang bukan merupakan perkara yang wajar dilakukan. Kembali ke langkah 2.
5. Sekiranya tidak mungkin untuk membelok ke kiri, periksa apa yang dilihat oleh Sensor Warna di hadapan robot.
6. Sekiranya tidak ada warna (iaitu tidak ada objek), kembali ke langkah 2.
7. Sekiranya warnanya Merah, ini adalah jalan keluar. Hentikan robot, mainkan suara, dan hentikan program.

8. Sekiranya warnanya Coklat (iaitu, kadbod coklat di depan), hentikan robotnya.

   1. Sekiranya mungkin untuk membelok ke kanan (iaitu, jika sensor ultrasonik tidak merasakan objek di dekatnya), ucapkan "Kanan" dan ke kanan. Kembali ke langkah 2.
   2. Sekiranya tidak mungkin untuk membelok ke kanan, katakan "Uh-oh", sandarkan sekitar 5 inci (12.5 cm), dan putar. Kembali ke langkah 2.

Langkah 7: Program

LEGO Mindstorms EV3 mempunyai kaedah pengaturcaraan berasaskan ikon yang sangat mudah. Blok ditunjukkan di bahagian bawah layar paparan di komputer dan dapat diseret dan diturunkan ke tetingkap pengaturcaraan untuk membina program. Tangkapan skrin menunjukkan program untuk projek ini. Blok dijelaskan pada langkah seterusnya.

Saya tidak dapat mengetahui cara menyediakan muat turun program ini kepada anda, jadi Blok dijelaskan pada langkah seterusnya. Setiap Blok mempunyai pilihan dan parameter. Ia sangat mudah dan serba boleh. Anda tidak perlu banyak masa untuk mengembangkan program dan / atau mengubahnya sesuai dengan keperluan anda. Seperti biasa, adalah baik untuk menyimpan program secara berkala semasa membangunkannya.

Bata EV3 boleh disambungkan ke komputer dengan menggunakan kabel USB, Wi-Fi atau Bluetooth. Apabila disambungkan dan dihidupkan, ini ditunjukkan dalam tetingkap kecil di sudut kanan bawah tetingkap EV3 di komputer. “EV3” di sebelah kanan paling kanan menjadi merah. Apabila paparan ini diatur ke Port View, ia akan menunjukkan dalam masa nyata, apa yang dikesan oleh setiap sensor. Ini berguna untuk bereksperimen.

Semasa membina program ini, saya sarankan untuk bekerja dari kiri ke kanan dan atas ke bawah, dan memperbesar Loop dan Switch Blocks sebelum menyeret Blok lain ke dalam. Saya menghadapi masalah yang tidak kemas semasa memasukkan Blok tambahan ke dalam sebelum membesar.

Langkah 8: Sekatan Program

1. Bermula di sebelah kiri program, Blok Mula hadir secara automatik ketika program sedang dikembangkan.
2. Seterusnya adalah Blok Tunggu, untuk memberi kita 3 saat untuk meletakkan robot di pintu masuk labirin, setelah memulakan program.
3. Suara Blok membuat robot mengatakan "Pergi."
4. Loop Block mengandungi sebahagian besar program. Paparan harus diperbesar 4 atau 5 kali dan Loop Block ini harus diperbesar hampir ke tepi kanan Kanvas Pengaturcaraan sebelum anda mula memasukkan Blok. Ia boleh dibuat lebih kecil selepas itu.
5. Blok pertama di dalam Loop adalah Move Steering Block dengan Steering set ke zero dan Power set ke 20. Ini memulakan motor berjalan lurus ke depan pada kelajuan rendah. Kelajuan yang lebih pantas akan membuat robot bergerak terlalu jauh ketika terus maju sambil bercakap pada langkah-langkah berikutnya.
6. Blok Suis dalam Mod Proximity Sensor Inframerah memeriksa apakah ada objek yang lebih jauh daripada nilai 30. Ini bersamaan dengan kira-kira 9 inci (23 cm) untuk kadbod coklat. Sekiranya nilainya lebih besar daripada 30, maka Blok 7, 8 dan 9 dilaksanakan, jika tidak, program ini menuju ke Blok 10 di bawah.
7. Suara Blok membuat robot mengatakan "Kiri."
8. Blok Kemudi Pindah dengan set kemudi ke -45, Daya ditetapkan ke 20, Putaran ditetapkan ke 1.26, dan Brake at End diatur ke Benar. Ini menjadikan robot membelok ke kiri.
9. Blok Kemudi Pindah dengan Setir menjadi sifar, Daya diatur ke 20, Putaran ditetapkan ke 1.2, dan Brake di Akhir diatur ke Benar. Ini menjadikan robot bergerak ke depan sekitar 6 inci (15 cm) untuk mengelakkan putaran kiri yang salah.
10. Blok Suis dalam Mod Warna Mengukur Sensor Warna memeriksa warna apa yang ada di hadapan robot. Sekiranya tidak ada warna (mis. Tidak ada objek), maka program akan menuju ke hujung gelung. Sekiranya warnanya Merah, maka Blok 11, 12 dan 13 dilaksanakan. Sekiranya warnanya Coklat, program menuju ke Blok 14 di bawah.
11. Pindahkan Blok Kemudi dalam Mode Mati untuk menghentikan motor.
12. Suara Blok memainkan permainan peminat.
13. Blok Selang Loop keluar dari Gelung.
14. Gerakkan Blok Kemudi dalam Mode Mati untuk menghentikan motor.
15. Blok Suis di Sensor Ultrasonik Membandingkan Mod Inci Jarak memeriksa apakah terdapat objek yang lebih jauh dari 8 inci (20 cm). Sekiranya lebih dari 8 inci, Blok16 dan 17 dijalankan, jika tidak, program ini menuju ke Blok 18 di bawah.
16. Suara Blok membuat robot mengatakan "Betul."
17. Blok Kemudi Pindah dengan set kemudi ke -55, Daya ditetapkan ke -20, Putaran ditetapkan ke 1.1, dan Brake at End diatur ke True. Ini menjadikan robot berpusing ke kanan.
18. Suara Blok membuat robot mengatakan "Aduh."
19. Blok Tangki Pindah dengan Kekiri Daya diatur ke -20, Kekuatan Kanan diatur ke -20, Putaran diatur ke 1, dan Brake di Akhir diatur ke Benar. Ini menjadikan robot naik sekitar 5 inci (12.5 cm) untuk memberi ruang untuk berpusing.
20. Blok Tangki Pindah dengan Kekuatan Daya ditetapkan ke -20, Kekuatan Daya ditetapkan ke 20, Putaran ditetapkan ke 1.14, dan Brake at End ditetapkan ke True. Ini menjadikan robot berpusing.
21. Di pintu keluar Loop adalah Stop Program Block.

Langkah 9: BANGUNKAN MAZE

Dua kadbod kadbod beralun harus mencukupi untuk labirin. Saya membuat dinding labirin setinggi 5 inci (12.5 cm), tetapi 4 inci (10 cm) harus berfungsi juga jika anda kekurangan kadbod bergelombang.

Pertama, saya memotong dinding kadbod, 10 inci (25 cm) dari bahagian bawah. Kemudian saya memotong dinding 5 inci dari bawah. Ini menyediakan beberapa dinding 5 inci. Juga, saya memotong bahagian bawah kadbod, meninggalkan kira-kira 1 inci (2.5 cm) melekat pada dinding untuk kestabilan.

Berbagai kepingan dapat dipotong dan dilekatkan atau ditempel di mana sahaja diperlukan untuk membentuk labirin. Harus ada ruang 12 inci (30 cm) di antara dinding di mana-mana jalan dengan jalan buntu. Jarak ini diperlukan untuk robot berpusing.

Sebilangan sudut labirin mungkin perlu diperkuat. Juga, beberapa dinding lurus perlu dijaga agar tidak membengkok jika merangkumi sudut kadbod yang diluruskan. Potongan kecil kadbod nipis harus dilekatkan ke bahagian bawah di tempat-tempat tersebut, seperti yang ditunjukkan.

Pintu keluar mempunyai penghalang merah yang terdiri daripada sampul surat kad ucapan berwarna merah dan alas yang terbuat dari 2 keping kadbod nipis, seperti yang ditunjukkan.

Satu peringatan adalah bahawa labirin tidak boleh besar. Sekiranya giliran robot berada pada sudut sedikit dari yang sepatutnya, perbezaan akan bertambah setelah beberapa putaran. Sebagai contoh, jika giliran kiri 3 darjah, maka selepas 5 putaran kiri, robot akan berhenti 15 darjah. Labirin yang besar akan mempunyai lebih banyak putaran dan jalan yang lebih panjang daripada yang kecil, dan robot itu dapat berlari ke dinding. Saya terpaksa bermain-main beberapa kali dengan tetapan putaran untuk mendapatkan pemanduan yang berjaya melalui labirin kecil yang saya buat.

PENINGKATAN MASA DEPAN

Projek tindak lanjut yang jelas adalah membuat robot dapat menentukan jalan langsung melalui labirin ketika menavigasi, dan kemudian memandu jalan langsung ini (mengelakkan jalan buntu) sejurus kemudian.

Ini jauh lebih rumit daripada projek semasa. Robot mesti mengingat jalan yang dilaluinya, membuang jalan buntu, menyimpan jalan baru, dan kemudian mengikuti jalan baru. Saya merancang untuk mengusahakan projek ini dalam masa terdekat. Saya harap dapat dicapai dengan LEGO Mindstorms EV3 menggunakan Array Operations Blocks dan beberapa blok yang berkaitan dengan matematik.

PENINGKATAN PENUTUP

Ini adalah projek yang menyeronokkan. Saya harap anda juga menganggapnya menarik.