Robot de evacuare: mașină RC pentru un joc de evacuare: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Scopul principal al acestui proiect a fost de a construi un robot care să se diferențieze de roboții deja existenți și care să poată fi folosit într-o zonă reală și inovatoare.

Pe baza experienței personale, s-a decis construirea unui robot în formă de mașină care să fie implementat într-un joc Escape. Datorită diferitelor componente, jucătorii puteau porni mașina rezolvând o ghicitoare de pe controler, controlând traiectoria mașinii și obținând o cheie pe drum pentru a scăpa din cameră.

Deoarece acest proiect a făcut parte dintr-un curs de Mecatronică susținut la Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) și Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgia, câteva cerințe au fost prezentate la început, cum ar fi:

• Utilizarea și combinarea domeniilor de mecanică, electronică și programare
• Un buget de 200 €
• Având un robot terminat și funcțional care aduce ceva nou

Și întrucât urma să fie folosit în sesiunile de jocuri de evadare din viața reală, uneori mai multe sesiuni la rând, mai erau necesare câteva cerințe pentru a fi îndeplinite:

• Autonomie: găsirea unei modalități de a face robotul semi-autonom să respecte constrângerile jocului
• Usor de utilizat: ușor de utilizat, prezența unui ecran cu feedback al camerei
• Robustețe: materiale puternice capabile să absoarbă șocurile
• Siguranță: jucătorii care nu sunt în contact direct cu robotul

Pasul 1: Conceptul principal și motivația

După cum sa explicat în introducere, conceptul principal al acestui proiect este acela de a crea și construi un robot semi-autonom, controlat mai întâi de jucătorii jocului de evadare, apoi capabil să preia controlul de la jucători.

Principiul este următorul: Imaginați-vă că sunteți închis într-o cameră cu un grup de prieteni. Singura posibilitate de a ieși din cameră este să găsești o cheie. Cheia este ascunsă într-un labirint situat sub picioarele tale, într-un etaj intermediar întunecat. Pentru a obține acea cheie, aveți în posesia dvs. trei lucruri: o telecomandă, o hartă și un ecran. Telecomanda vă permite să controlați o mașină aflată deja la etajul intermediar, rezolvând o ghicitoare imaginată pe butoanele de control existente ale telecomenzii. Odată ce ați rezolvat acea enigmă, mașina este pornită (cfr. Pasul 5: Codificare - funcția principală numită „buclă ()”) și puteți începe ghidarea mașinii prin labirint cu ajutorul hărții date. Ecranul este acolo pentru a afișa în direct ceea ce vede mașina, datorită unei camere fixate în fața robotului și, prin urmare, vă ajută să vedeți traiectoriile și, mai important, cheia. Odată ce ați primit cheia datorită unui magnet de pe partea de jos a robotului și după ce ați ajuns la capătul labirintului, sunteți capabil să luați cheia și să scăpați din camera în care ați fost închis.

Prin urmare, principalele componente ale robotului sunt:

1. Ghicitor de rezolvat pe telecomandă
2. Controlul robotului de către jucători cu telecomandă
3. Afișaj de control pe baza videoclipului filmat în direct de cameră

Deoarece în astfel de jocuri constrângerea principală este timpul (în majoritatea jocurilor de evadare aveți între 30 de minute și 1 oră pentru a ieși pentru a reuși), un senzor este atașat și conectat la baza robotului, astfel încât dacă dvs., ca jucători, depășiți la un timp dat (în cazul nostru 30 de minute), robotul preia controlul înapoi și termină parcourile singur, astfel încât să aveți șansa de a obține cheia camerei înainte ca temporizatorul jocului să dispară (în cazul nostru 1 ora)

De asemenea, deoarece mașina se află într-o cameră complet întunecată, LED-urile sunt fixate nu departe de senzor pentru a-l ajuta să citească semnalul de la sol.

Dorința din spatele acestui proiect de grup a fost să ne bazăm pe ceea ce există deja pe piață, să îl modificăm adăugând o valoare personală și să îl putem folosi într-un câmp distractiv și interactiv. De fapt, după ce am fost în contact cu un Escape Room de succes din Bruxelles, Belgia, am descoperit că jocurile de evadare sunt nu numai din ce în ce mai renumite, dar că de multe ori le lipsește interactivitatea și că clienții se plâng că nu sunt suficienți „parte din jocul.

Prin urmare, am încercat să venim cu o idee despre un robot care să îndeplinească cerințele date, invitând în același timp jucătorii să facă parte din joc.

Iată un rezumat al ceea ce se întâmplă în robot:

- Partea non-autonomă: o telecomandă este conectată la Arduino printr-un receptor. Jucătorii controlează telecomanda și, prin urmare, controlează Arduino care controlează motoarele. Arduino este pornit înainte de începerea jocului, dar intră în funcția principală atunci când jucătorii rezolvă o enigmă de pe telecomandă. O cameră wireless IR este deja pornită (pornită în același timp cu „întregul” (controlat de Arduino) la pornire / oprire activată). Jucătorii ghidează mașina cu telecomandă: controlează viteza și direcția (cfr. Pasul 5: organigramă). Când cronometrul care pornește când este introdusă funcția principală este egal cu 30 de minute, comanda de la controler este dezactivată.

- Partea autonomă: controlul este apoi gestionat de Arduino. După 30 de minute, senzorul de urmărire a liniei IR începe să urmeze o linie de la sol pentru a termina parcourile.

Pasul 2: Material și instrumente

MATERIAL

Parți electronice

• Microcontroler:

  • Arduino UNO
  • Scut motor Arduino - Reichelt - 22,52 €

• Senzori:

  Urmăritor linie IR - Mc Hobby - 16,54 €

• Baterii:

  Baterie de 6x 1,5V

• Alte:

  • Protoboard
  • Cameră fără fir (receptor) - Banggood - 21,63 €
  • Telecomandă (emițător + receptor) - Amazon - 36,99 €
  • Stație de încărcare (receptor Qi) - Reichelt - 22,33 € (neutilizat - cfr. Pasul 7: Concluzie)
  • LED - Amazon - 23,60 €

Piesa mecanică

• Kit șasiu auto DIY - Amazon - 14,99 €

  • Folosit:

    • 1x comutator
    • 1x roată cu roți
    • 2x roți
    • 2x motor DC
    • 1x suport baterie

  • Nefolosit:

    • 1x șasiu auto
    • 4x șurub M3 * 30
    • 4x distanțier L12
    • 4x elemente de fixare
    • 8x șurub M3 * 6
    • Piuliță M3
• Magnet - Amazon - 9,99 €

• Șuruburi, piulițe, șuruburi

  • M2 * 20
  • M3 * 12
  • M4 * 40
  • M12 * 30
  • toate nucile respective

• Piese tipărite 3D:

  • 5x arcuri
  • 2x fixare motor
  • 1x fixare linie în linie

• Piese tăiate cu laser:

  • 2x placă rotundă
  • 5x placă mică dreptunghiulară mică

INSTRUMENT

• Mașini:

  • imprimantă 3d
  • Cutter cu laser
• Șurubelnițe
• Burghiu manual
• Lămâie verde
• Lipire electronică

Pasul 3: tăiere (laser) și imprimare (3D)

Am folosit atât tehnici de tăiere cu laser, cât și tehnici de imprimare 3D pentru a obține unele dintre componentele noastre. Puteți găsi toate fișierele CAD în fișierul.step de mai jos

Cutter cu laser

Cele două piese principale de fixare ale robotului au fost tăiate cu laser: (Material = carton MDF de 4 mm)

- 2 discuri plate rotunde pentru a face baza (sau șasiul) robotului

- Mai multe găuri pe cele două discuri pentru a găzdui componente mecanice și electronice

- 5 plăci mici dreptunghiulare pentru fixarea arcurilor între cele două plăci de șasiu

Imprimantă 3D (Ultimakers & Prusa)

Diferite elemente ale robotului au fost tipărite 3D, pentru a le oferi rezistență și flexibilitate în același timp: (Material = PLA) - 5 arcuri: rețineți că arcurile sunt tipărite ca blocuri, astfel încât este necesar să le arhivați pentru a da ei formele lor de „primăvară”!

- 2 piese golite dreptunghiulare pentru fixarea motoarelor

- Piesa în formă de L pentru a găzdui linia de urmărire

Pasul 4: Asamblarea electronice

După cum puteți vedea pe schițele electronice, Arduino este așa cum era de așteptat piesa centrală a părții electronice.

Connexion Arduino - Line tracker: (cfr. Schiță corespunzătoare a adeptului)

Connexion Arduino - Motoare: (cfr. Schiță generală corespunzătoare - stânga)

Connexion Arduino - Receptor de telecomandă: (cfr. Schiță generală corespunzătoare)

Connexion Arduino - LED-uri: (cfr. Schiță generală corespunzătoare - stânga)

Un protoboard este utilizat pentru a crește numărul de porturi 5V și GND și pentru a facilita toate conexiunile.

Acest pas nu este cel mai ușor, deoarece trebuie să îndeplinească cerințele evidențiate mai sus (autonomie, ușor de utilizat, robustețe, siguranță) și întrucât circuitul electric necesită o atenție și precauție deosebită.

Pasul 5: Codificare

Partea de codare se referă la Arduino, motoare, telecomandă, linie de urmărire și LED-uri.

Puteți găsi pe cod:

1. Declarație de variabile:

• Declarația pinului utilizat de receptorul RC
• Declarația pinului utilizat de DC Motors
• Declarația Pinului utilizat de LED-uri
• Declarația variabilelor utilizate de funcția „Ghicitoare”
• Declarația pinului utilizat de senzorii IR
• Declarația variabilelor utilizate de IR Deck

2. Funcția de inițializare: inițializați diferiții pini și LED-uri

Funcția „setup ()”

3. Funcția pentru motoare:

• Funcția 'turn_left ()'
• Funcția 'turn_right ()'
• Funcția „CaliRobot ()”

4. Tracker linie funcțională: folosește funcția anterioară „CaliRobot ()” în timpul comportamentului semi-autonom al robotului

Funcția „Follower ()”

5. Funcția pentru telecomandă (ghicitoare): conține soluția potrivită ghicitorului prezentat jucătorilor

Funcția „Ghicitoare ()”

6. Funcția buclă principală: permite jucătorilor să controleze mașina odată ce au găsit soluția la ghicitoare, pornește un cronometru și comută intrarea de la digital (controlat de la distanță) la digital (autonom) odată ce cronometrul depășește 30 de minute

Funcția „buclă ()”

Procesul principal al codului este explicat în diagrama de mai sus, cu funcțiile principale evidențiate.

De asemenea, puteți găsi întregul cod pentru acest proiect în fișierul.ino atașat, care a fost scris folosind interfața de dezvoltare Arduino IDE.

Pasul 6: Asamblarea

Odată ce avem toate componentele tăiate cu laser, imprimate 3D și gata: putem asambla totul!

Mai întâi, fixăm arcurile imprimate 3D pe plăcile lor dreptunghiulare tăiate cu laser, cu șuruburi cu diametrul egal cu diametrul găurilor din interiorul arcurilor.

Odată ce cele 5 arcuri sunt fixate pe plăcile lor mici, le putem fixa pe placa de șasiu inferioară cu șuruburi mai mici.

În al doilea rând, putem fixa motoarele la fixările motorului imprimate 3D, sub placa inferioară a șasiului cu șuruburi mici.

Odată ce acestea sunt fixate, putem veni să fixăm cele 2 roți pe motoare în interiorul orificiilor plăcii inferioare a șasiului.

În al treilea rând, putem fixa roata, chiar și sub placa inferioară a șasiului, cu șuruburi mici, astfel încât placa inferioară a șasiului să fie orizontală

Acum putem repara toate celelalte componente

• Placa inferioară a șasiului:

  • Mai jos:

    • Tracker de linie
    • LED

  • Peste:

    • Receptor telecomandă
    • Scut Arduino & Motor
    • LED

• Placa superioară a șasiului:

  • Mai jos:

    aparat foto

  • Peste:

    • Baterii
    • Comutator pornire / oprire

În cele din urmă, putem asambla cele două plăci de șasiu împreună.

Notă: Aveți grijă la asamblarea tuturor componentelor! În cazul nostru, una dintre plăcile mici pentru arcuri s-a deteriorat în timpul asamblării celor două plăci de șasiu, deoarece era prea subțire. Am început din nou cu o lățime mai mare. Asigurați-vă că utilizați materiale puternice atunci când utilizați tăierea cu laser (precum și imprimanta 3D) și verificați dimensiunile astfel încât piesele dvs. să nu fie prea subțiri sau prea fragile.

Pasul 7: Concluzie

Odată ce toate componentele sunt asamblate (asigurați-vă că toate componentele sunt bine fixate și nu riscați să cadă), receptorul camerei conectat la un ecran (adică ecranul televizorului) și bateriile (6x 1,5V) puse pe suport baterie, sunteți gata să testați totul!

Am încercat să facem proiectul cu un pas mai departe prin înlocuirea bateriilor (6x 1,5V) cu o baterie portabilă, prin:

• construirea unui doc de încărcare (încărcător wireless fixat într-o stație de încărcare tăiată cu laser (vezi fotografiile));
• adăugarea unui receptor (receptor Qi) pe bateria portabilă (vezi fotografiile);
• scriind o funcție pe Arduino cerând robotului să urmeze linia de la sol în direcția opusă pentru a ajunge la docul de încărcare și a reîncărca bateria, astfel încât întregul robot să fie pregătit autonom pentru următoarea sesiune de joc.

Deoarece am întâmpinat probleme la înlocuirea bateriilor cu o baterie portabilă chiar înainte de termenul limită al proiectului (memento: acest proiect a fost supravegheat de profesorii noștri de ULB / VUB, de aceea am avut un termen de respectat), nu am putut testa testul finalizat robot. Cu toate acestea, puteți găsi aici un videoclip al robotului alimentat de la computer (conexiune USB) și controlat de telecomandă.

Cu toate acestea, am reușit să atingem toate valorile adăugate pe care le-am vizat: - Robustețe - Formă rotundă - Ghidare activată - Comutator de control (la distanță -> autonom) Dacă acest proiect ți-a păstrat atenția și curiozitatea, suntem, prin urmare, foarte curios să vezi ce ai făcut, să vezi dacă ai făcut câțiva pași diferiți de noi și să vezi dacă ai reușit în procesul de încărcare autonomă!

Nu ezitați să ne spuneți ce părere aveți despre acest proiect!