فیلم آموزش ساخت ربات حل ماز

ربات حل ماز چیست ؟

ربات حل ماز – که به آن میکرو موس نیز می گویند – برای یافتن مسیری بدون هیچ گونه کمک و کمکی طراحی شده است. به عنوان نوعی ربات خودکار ، مجبور است مسیر را به تنهایی رمزگشایی کند تا مسیر مارپیچ را با موفقیت طی کند.

ما در ساخت ربات حل ماز از سه سنسور آلتراسونیک استفاده خواهیم کرد اما قبل از شروع به ساخت این ربات عملکرد این سنسور را بررسی خواهیم کرد.

سنسور آلتراسونیک چیست ؟

همانطور که از نام آن مشخص است ، حسگرهای اولتراسونیک با استفاده از امواج فراصوت فاصله را اندازه گیری می کنند. سر سنسور یک موج اولتراسونیک ساطع می کند و موج منعکس شده از هدف را دریافت می کند. حسگرهای اولتراسونیک با اندازه گیری زمان بین انتشار و دریافت فاصله تا هدف را اندازه می گیرند. این حسگر یکی از انواع سنسور مورد استفاده در رباتیک و اینترنت اشیا میباشد.

موج اولتراسونیک به عنوان “صدای نامفهوم با فرکانس بالا برای انسان” تعریف می شود که فرکانس آن به طور کلی بیش از 20 کیلوهرتز است. این روزها به موج صوتی که قرار نیست شنیده شود ، موج فراصوت نیز گفته می شود.

در واقع سنسور اولتراسونیک وسیله ای الکترونیکی است که با سنجش امواج صوتی فراصوت ، فاصله جسم مورد نظر را اندازه گیری کرده و صدای منعکس شده را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. امواج اولتراسونیک سریعتر از سرعت صدای قابل شنیدن حرکت می کنند (یعنی صدایی که انسان می تواند بشنود). سنسورهای اولتراسونیک دارای دو جز main اصلی هستند: فرستنده (که با استفاده از کریستال های پیزوالکتریک صدا را ساطع می کند) و گیرنده (که پس از بازگشت از هدف با صدا مواجه می شود).

به منظور محاسبه فاصله بین حسگر و جسم ، سنسور مدت زمانی را که بین انتشار صدا توسط فرستنده تا تماس آن با گیرنده طول می کشد ، اندازه گیری می کند. فرمول این محاسبه D = ½ T x C است (جایی که D فاصله است ، T زمان است و C سرعت صدا 343 ~ متر در ثانیه است). به عنوان مثال ، اگر دانشمندی سنسور اولتراسونیک را با هدف جعبه تنظیم کند و 0.025 ثانیه طول بکشد تا صدا بازگردد ، فاصله بین سنسور اولتراسونیک و جعبه برابر خواهد بود:

D = 0.5 x 0.025 x 343

سنسورهای اولتراسونیک در درجه اول به عنوان حسگرهای مجاورت استفاده می شوند. آنها را می توان در فناوری پارکینگ خودکار اتومبیل و سیستم های ایمنی ضد برخورد یافت. سنسورهای اولتراسونیک همچنین در سیستم های تشخیص مانع رباتیک ، و همچنین فن آوری تولید استفاده می شود. در مقایسه با سنسورهای مادون قرمز (IR) در کاربردهای سنجش مجاورت ، حسگرهای اولتراسونیک در برابر تداخل دود ، گاز و سایر ذرات معلق در هوا حساس نیستند (گرچه اجزای فیزیکی هنوز تحت تأثیر متغیرهایی مانند گرما هستند).

همچنین از سنسورهای اولتراسونیک به عنوان سنسورهای سطح برای تشخیص ، نظارت و تنظیم سطح مایعات در ظروف بسته (مانند مخازن موجود در کارخانه های شیمیایی) استفاده می شود. از همه قابل توجه تر ، فناوری اولتراسونیک صنعت پزشکی را قادر به تولید تصاویر اندام های داخلی ، شناسایی تومورها و اطمینان از سلامتی نوزادان در رحم کرده است.

در ادامه به بررسی ساخت این ربات خواهیم پرداخت. در ابتدا وسایل مورد نیاز برای ساخت این ربات را بررسی خواهیم کرد.

شاسی ربات

4 عدد موتور گیربکس

آردیونو UNO

باتری لیتیوم پایمر 1500 میلی آمپر

۳ عدد سنسور آلتراسونیک

درایور L298N

برای تهیه پک ساخت ربات حل ماز میتوانید به فروشگاه رباتیک چالیک مراجعه کنید.

در ادامه به بررسی اتصالات این ربات میپردازیم. در قدم اول اتصال سنسور آردوینو به ربات را مورد بررسی قرار می دهیم.

اتصال سنسورهای اولتراسونیک به آردوینو

پین trig و eco سنسورها را به پایه های آنالوگ آردوینو وصل کنید. برای روشن کردن سنسورها ، تمام پایه های منفی را به یک پین مشترک منفی و تمام پایه های 5 ولت را به یک پین 5 ولت مشترک روی برد وصل کنید. در جدول زیر ترتیب اتصال پایه ها را مشاهده میکنید. چنانچه در مورد برد آردینو به اطلاعات بیتری نیاز دارید به مقاله آردوینو چیست مراجعه کنید.

در اینجا ، حسگرهای اولتراسونیک اساساً چشم ربات هستند که به آن کمک می کنند تا موانعی را در اطراف خود پیدا کند. حسگرهای اولتراسونیک فاصله تا مانع را برای ربات اندازه گیری می کنند تا بتواند به طور مستقل حرکت کند. شما می توانید ربات حل ماز خود را فقط با یک یا دو حسگر اولتراسونیک پیاده سازی کنید ، اما داشتن سه سنسور حرکات دقیق تر را تضمین می کند. توجه داشته باشید در این مقاله آموزش رباتیک و ساخت ربات آردیونو ما از این پینها استفاده کرده ایم اما شما میتوانید به دلخواه از پینهای دیگر استفاده نماید.

اتصال درایور موتور به آردوینو

درایور موتور دارای هفت پایه پیچ است که رابط کاربری را آسان می کند. توجه نمایید که درایور ما دارای یک ورودی برای مثبت باتری و یک ورودی برای منفی باتری میباشد همچنین یک پایه مثبت میباشد که به ورودی 5 ولت آردوینو متصل خواهد شد. در جدول زیر نحوه اتصالات برد درایور را ملاحظه خواهید کرد.

نکته مهم : ما از ۴ گیربکس برای راه اندازی ربات خود استفاده خواهیم کرد. دو تا گیربکس در سمت راست و دو تای دیگر در سمت چپ . ما باید دو گیربکس سمت چپ را به یک ورودی درایور و دو موتور سمت راست را به ورودی دیگر درایور متصل کنیم. اما یک نکته مهم در این مرحله وجود دارد و آن این است که ابتدا جهت چرخش موتورها را تست کنید و اتصال را به نحوی انجام دهید که موتورها هم جهت با هم بچرخند.

درایور موتور L298N دو H-Bridge به ما کمک می کند تا سرعت و جهت دو موتور DC را به طور همزمان کنترل کنیم. به عنوان رابط بین موتور و آردوینو عمل می کند. درایور موتور دارای 4 پایه ورودی برای کنترل جهت چرخش موتور است. پین های ‘Enable A’ و ‘Enable B’ وظیفه فعال و کنترل سرعت موتورها را دارند.

حالا ، بگذارید برخی از منطق هایی که کد منبع دارد را برای شما مرور کنم.

برای حل یک ماز یا هزار تو یک راه حا ساده این است که شما دستتان را به یکی از دیوارهای هزارتو بگیرید و حرکت کنید میدانیم که نهایتا پس سعی و خطای بسیار بلاخره شما از هزارتو بیرون خواهید آمد این یک راه حل بسیار ساده برای نوشتن کد این ربات میباشد. در تصویر زیر یک شبیه ساز حرکت ربات حل ماز را مشاهده میکنید.

همانطور که قبلاً اشاره کردم ، عملکرد ربات به سخت افزار ، باتری و همچنین محیط (پیچ و خم) شما بستگی دارد. بنابراین قبل واداشتن روان حرکت ربات شامل آزمایش و خطای زیادی است. در اینجا چند کار اساسی است که باید قبل از شروع انجام دهید:

بررسی کنید که آیا ربات به درستی به سمت جلو ، چپ و راست حرکت می کند یا خیر.

خواندن سنسور را با استفاده از مانیتور سریال بررسی کنید تا مطمئن شوید همه سنسورها به درستی کار می کنند.

هنگامی که برد از طریق کابل USB برق می گیرد ، منابع برق خارجی را متصل نکنید.

اطمینان حاصل کنید که از باتری لیتیوم با نهایت دقت استفاده کنید. باتری ها را بدون مراقبت شارژ نکنید.

همچنین برنامه مربوط به ربات حل ماز را در این قسمت دانلود کنید.

در ادامه در فیلم آموزشی مراحل ساخت ربات حل ماز را مشاهده خواهیم کرد.