Escape Robot: RC Car untuk permainan Escape: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Tujuan utama projek ini adalah untuk membina robot yang akan membezakan dirinya dari robot yang sudah ada, dan yang dapat digunakan di wilayah yang nyata dan inovatif.

Berdasarkan pengalaman pribadi, diputuskan untuk membangun robot berbentuk mobil yang akan dilaksanakan dalam Escape Game. Berkat komponen yang berbeza, pemain dapat menghidupkan kereta dengan memecahkan teka-teki pada alat kawalan, mengawal lintasan kereta, dan mendapatkan kunci dalam perjalanan untuk melarikan diri dari bilik.

Oleh kerana projek ini merupakan sebahagian daripada kursus Mekatronik yang diberikan di Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) dan Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgium, beberapa syarat telah disampaikan pada awalnya, seperti:

• Menggunakan dan menggabungkan bidang mekanik, elektronik dan pengaturcaraan
• Anggaran 200 €
• Mempunyai robot yang sudah siap dan berfungsi yang membawa sesuatu yang baru

Dan kerana ia akan digunakan dalam sesi permainan melarikan diri dari kehidupan nyata, kadang-kadang beberapa sesi berturut-turut, beberapa syarat lagi perlu dipenuhi:

• Autonomi: mencari cara untuk menjadikan robot separa autonomi untuk menghormati kekangan permainan
• Mesra pengguna: mudah digunakan, kehadiran skrin dengan maklum balas kamera
• Kekukuhan: bahan kuat yang mampu menyerap kejutan
• Keselamatan: pemain tidak bersentuhan langsung dengan robot

Langkah 1: Konsep & Motivasi Utama

Seperti yang dijelaskan dalam pengenalan, konsep utama projek ini adalah untuk membuat dan membina robot semi-autonomi, yang pertama dikendalikan oleh pemain permainan melarikan diri, kemudian mampu mengambil kawalan kembali dari pemain.

Prinsipnya adalah seperti berikut: Bayangkan anda dikurung di dalam bilik dengan sekumpulan rakan. Satu-satunya kemungkinan untuk keluar dari bilik adalah mencari kunci. Kuncinya tersembunyi di labirin yang terletak di bawah kaki anda, di lantai tengah gelap. Untuk mendapatkan kunci itu, anda mempunyai tiga perkara: alat kawalan jauh, peta, dan skrin. Alat kawalan jauh membolehkan anda mengawal kereta yang sudah berada di tingkat pertengahan, dengan menyelesaikan teka-teki yang dibayangkan pada butang kawalan jauh yang ada. Setelah menyelesaikan teka-teki itu, kereta dihidupkan (rujuk Langkah 5: Pengekodan - fungsi utama bernama 'loop ()'), dan anda boleh mula memandu kereta melalui labirin dengan bantuan peta yang diberikan. Skrin ada untuk memaparkan secara langsung apa yang dilihat oleh kereta, berkat kamera yang terpasang di hadapan robot, dan oleh itu membantu anda melihat lintasan dan yang lebih penting lagi adalah kunci. Sebaik sahaja anda mendapat kunci berkat magnet di bahagian bawah robot, dan setelah anda mencapai akhir labirin, anda dapat mengambil kunci dan melarikan diri dari bilik yang anda kunci.

Oleh itu, komponen utama robot adalah:

1. Teka-teki untuk diselesaikan pada alat kawalan jauh
2. Kawalan robot oleh pemain dengan alat kawalan jauh
3. Kawal paparan berdasarkan video yang difilemkan secara langsung oleh kamera

Kerana dalam permainan seperti itu, kekangan utama adalah masa (dalam kebanyakan permainan melarikan diri, anda mempunyai antara 30 minit dan 1 jam untuk keluar untuk berjaya), sensor dipasang dan disambungkan di dasar robot sehingga jika anda, sebagai pemain, melebihi masa yang ditentukan (dalam kes kami 30 minit), robot mengambil kawalan kembali dan menyelesaikan parcours dengan sendirinya, sehingga anda berpeluang mendapatkan kunci ruangan sebelum pemasa permainan dimatikan (dalam kes kami 1 jam)

Juga, kerana kereta berada di dalam ruangan yang gelap sepenuhnya, LED dipasang tidak jauh dari sensor untuk membantunya membaca isyarat dari tanah.

Keinginan di sebalik projek kumpulan ini adalah untuk mendasarkan diri pada apa yang sudah ada di pasaran, mengubahnya dengan menambahkan nilai peribadi, dan dapat menggunakannya dalam bidang yang menyeronokkan dan interaktif. Sebenarnya, setelah menghubungi Escape Room yang berjaya di Brussels, Belgium, kami mendapati bahawa permainan melarikan diri bukan sahaja lebih terkenal, tetapi mereka sering kali kurang berinteraksi dan pelanggan mengadu tidak cukup "sebahagian daripada " permainan.

Oleh itu, kami cuba mengemukakan idea mengenai robot yang akan memenuhi syarat yang diberikan sambil mengajak para pemain untuk benar-benar menjadi sebahagian daripada permainan.

Berikut adalah ringkasan mengenai apa yang berlaku dalam robot:

- Bahagian yang tidak autonomi: alat kawalan jauh dihubungkan ke Arduino melalui penerima. Pemain mengawal alat kawalan jauh dan oleh itu mengawal Arduino yang mengawal motor. Arduino dihidupkan sebelum permainan dimulakan, tetapi ia memasuki fungsi utama ketika pemain menyelesaikan teka-teki pada alat kawalan jauh. Kamera tanpa wayar IR sudah dihidupkan (dihidupkan pada masa yang sama dengan "keseluruhan" (dikendalikan oleh Arduino) apabila menghidupkan / mematikan dihidupkan). Pemain memandu kereta dengan alat kawalan jauh: mereka mengawal kelajuan dan arah (rujuk Langkah 5: carta alir). Apabila pemasa yang dimulakan apabila fungsi utama dimasukkan sama dengan 30 minit, kawalan dari pengawal dilumpuhkan.

- Bahagian autonomi: kawalan kemudian dikendalikan oleh Arduino. Selepas 30 minit, sensor pelacak garis IR mula mengikuti garis di tanah untuk menyelesaikan parcours.

Langkah 2: Bahan & Alat

BAHAN

Bahagian elektronik

• Pengawal mikro:

  • Arduino UNO
  • Perisai motor Arduino - Reichelt - 22.52 €

• Sensor:

  Penjejak garis IR - Mc Hobby - 16.54 €

• Bateri:

  Bateri 6x 1.5V

• Lain-lain:

  • Papan Protob
  • Kamera tanpa wayar (penerima) - Banggood - 21.63 €
  • Alat kawalan jauh (pemancar + penerima) - Amazon - 36,99 €
  • Dok pengecasan (penerima Qi) - Reichelt - 22,33 € (tidak digunakan - rujuk Langkah 7: Kesimpulan)
  • LED - Amazon - 23.60 €

Bahagian mekanikal

• Kit casis kereta DIY - Amazon - 14,99 €

  • Digunakan:

    • Suis 1x
    • Roda kastor 1x
    • Roda 2x
    • Motor DC 2x
    • 1x pemegang bateri

  • Tidak digunakan:

    • 1x casis kereta
    • Skru 4x M3 * 30
    • Spacer 4x L12
    • Pengikat 4x
    • Skru 8x M3 * 6
    • Kacang M3
• Magnet - Amazon - 9,99 €

• Baut, mur, skru

  • M2 * 20
  • M3 * 12
  • M4 * 40
  • M12 * 30
  • semua kacang masing-masing

• Kepingan bercetak 3D:

  • Mata air 5x
  • Pemasangan motor 2x
  • Pelekapan penjejak garis 1x bentuk L

• Potongan laser:

  • Plat rata bulat 2x
  • Plat rata kecil segiempat tepat 5x

ALAT

• Mesin:

  • Pencetak 3D
  • Pemotong laser
• Pemutar skru
• Penggerudi tangan
• Limau purut
• Pateri elektronik

Langkah 3: (Laser) Keratan & (3D) Percetakan

Kami menggunakan teknik pemotongan laser dan percetakan 3D untuk mendapatkan beberapa komponen kami. Anda boleh menemui semua fail CAD dalam fail. Langkah di bawah

Pemotong laser

Dua kepingan utama robot adalah potongan laser: (Bahan = kadbod MDF 4mm)

- 2 cakera rata bulat untuk membuat asas (atau casis) robot

- Beberapa lubang pada dua cakera untuk menampung komponen mekanikal dan elektronik

- 5 plat kecil segi empat tepat untuk memperbaiki mata air di antara dua plat casis

Pencetak 3D (Ultimakers & Prusa)

Elemen robot yang berlainan dicetak 3D, untuk memberikan ketahanan dan kelenturan pada masa yang sama: mereka bentuk 'musim bunga' mereka!

- 2 bahagian berlubang segi empat tepat untuk memperbaiki motor

- Potongan berbentuk L untuk menampung Line tracker

Langkah 4: Pemasangan Elektronik

Seperti yang anda lihat pada lakaran elektronik, Arduino seperti yang diharapkan adalah bahagian tengah bahagian elektronik.

Connexion Arduino - Penjejak garis: (rujuk lakaran pengikut yang sesuai)

Connexion Arduino - Motors: (rujuk lakaran umum yang sesuai - kiri)

Connexion Arduino - Penerima Alat Kawalan Jauh: (rujuk lakaran umum yang sesuai - ke atas)

Connexion Arduino - LED: (rujuk lakaran umum yang sepadan - kiri)

Protoboard digunakan untuk meningkatkan bilangan port 5V dan GND dan memudahkan semua sambungan.

Langkah ini bukanlah yang paling mudah, kerana perlu memenuhi syarat yang dinyatakan di atas (autonomi, ramah pengguna, ketahanan, keselamatan), dan kerana litar elektrik memerlukan perhatian dan pencegahan.

Langkah 5: Pengekodan

Bahagian pengekodan berkenaan dengan Arduino, motor, alat kawalan jauh, tracker talian, dan LED.

Anda boleh dapatkan di kodnya:

1. Perisytiharan pemboleh ubah:

• Pengisytiharan Pin yang digunakan oleh Penerima RC
• Pengisytiharan Pin yang digunakan oleh DC Motors
• Pengisytiharan Pin yang digunakan oleh LED
• Perisytiharan pemboleh ubah yang digunakan oleh fungsi 'Riddle'
• Pengisytiharan Pin yang digunakan oleh Sensor IR
• Perisytiharan pemboleh ubah yang digunakan oleh IR Deck

2. Fungsi inisialisasi: mulakan pin dan LED yang berbeza

Fungsi 'persediaan ()'

3. Fungsi untuk motor:

• Fungsi 'turn_left ()'
• Fungsi 'turn_right ()'
• Fungsi 'CaliRobot ()'

4. Tracker garis fungsi: menggunakan fungsi 'CaliRobot ()' sebelumnya semasa tingkah laku separa autonomi robot

Fungsi 'Pengikut ()'

5. Fungsi untuk alat kawalan jauh (teka-teki): mengandungi penyelesaian yang tepat untuk teka-teki yang disampaikan kepada pemain

Fungsi 'Teka-teki ()'

6. Fungsi gelung utama: membolehkan pemain mengawal kereta setelah mereka menemui jalan keluar untuk teka-teki, memulakan pemasa, dan menukar input dari digital (kawalan jauh) ke digital (autonomi) setelah pemasa melebihi 30 minit

Fungsi 'gelung ()'

Proses utama kod dijelaskan dalam carta alir di sini di atas, dengan fungsi utama diserlahkan.

Anda juga dapat mencari keseluruhan kod untuk projek ini dalam fail.ino yang dilampirkan, yang ditulis menggunakan antara muka pengembangan Arduino IDE.

Langkah 6: Berkumpul

Sebaik sahaja kita mempunyai semua komponen laser cut, 3D dicetak, dan siap: kita dapat mengumpulkan semuanya!

Pertama, kami memasang spring yang dicetak 3D pada plat segiempat tepat laser mereka dengan bolt diameter sama dengan diameter lubang di dalam mata air.

Setelah 5 pegas dipasang pada piring kecilnya, kita dapat membetulkan yang terakhir pada plat casis bawah dengan baut yang lebih kecil.

Kedua, kita boleh memasang motor ke lekapan motor dicetak 3D, di bawah plat casis bawah dengan bolt kecil.

Setelah dipasang, kita boleh memasang 2 roda pada motor di dalam lubang plat casis bawah.

Ketiga, kita dapat memperbaiki roda kastor, juga di bawah plat casis bawah, dengan baut kecil sehingga plat casis bawah mendatar

Kita sekarang boleh memperbaiki semua komponen lain

• Plat casis bawah:

  • Di bawah:

    • Penjejak barisan
    • LED

  • Lebih:

    • Penerima alat kawalan jauh
    • Perisai Arduino & Motor
    • LED

• Plat casis atas:

  • Di bawah:

    Kamera

  • Lebih:

    • Bateri
    • Suis hidup / mati

Akhirnya, kita dapat menyatukan kedua-dua plat casis itu bersama-sama.

Catatan: Berhati-hati ketika memasang semua komponen bersama-sama! Dalam kes kami, salah satu plat kecil untuk mata air rosak semasa memasang dua plat casis, kerana terlalu nipis. Kami bermula lagi dengan lebar yang lebih besar. Pastikan anda menggunakan bahan yang kuat semasa menggunakan potongan laser (dan juga pencetak 3D), dan sahkan dimensinya agar kepingan anda tidak terlalu nipis atau terlalu rapuh.

Langkah 7: Kesimpulannya

Setelah semua komponen dipasang (pastikan semua komponen terpasang dengan baik dan tidak berisiko jatuh), penerima kamera disambungkan ke skrin (iaitu skrin tv), dan bateri (6x 1.5V) dipasang pada pemegang bateri, anda sudah bersedia untuk menguji semuanya!

Kami telah mencuba projek ini selangkah lagi dengan mengganti bateri (6x 1.5V) dengan bateri mudah alih, dengan:

• membina dok pengecasan (pengecas tanpa wayar terpasang di stesen pengecasan potong laser (lihat gambar));
• menambah penerima (penerima Qi) pada bateri mudah alih (lihat gambar);
• menulis fungsi di Arduino meminta robot untuk mengikuti garis di tanah dengan arah yang bertentangan untuk mencapai dok pengecasan dan mengecas semula bateri sehingga keseluruhan robot secara autonomi bersedia untuk sesi permainan seterusnya.

Oleh kerana kami menghadapi masalah dalam mengganti bateri dengan bateri mudah alih sebelum tarikh akhir projek (peringatan: projek ini diawasi oleh profesor ULB / VUB kami, oleh itu kami mempunyai tarikh akhir untuk dihormati), kami tidak dapat menguji penyelesaian robot. Anda masih boleh menemui video robot yang dikuasakan dari komputer (sambungan USB) dan dikendalikan oleh alat kawalan jauh.

Walaupun begitu, kami dapat mencapai semua nilai tambah yang kami sasarkan: - Kekuatan- Bentuk bulat- Teka-teki putar- Suis kawalan (jarak jauh -> autonomi) Sekiranya projek ini mengekalkan perhatian dan rasa ingin tahu anda, maka kami sangat ingin tahu apa yang anda lakukan, melihat apakah anda melakukan beberapa langkah yang berbeza daripada yang kami lakukan, dan melihat apakah anda berjaya dalam proses pengecasan autonomi!

Jangan ragu untuk memberitahu kami pendapat anda mengenai projek ini!