Robot évitant les obstacles avec une personnalité ! : 7 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Contrairement à la plupart des robots itinérants, celui-ci se déplace en fait de telle manière qu'il semble réellement "penser" ! Avec un microcontrôleur BASIC Stamp (Basic Atom, Parallax Basic Stamps, Coridium Stamp, etc.), un châssis quelconque, quelques capteurs et un code sophistiqué de cette instructable, vous pouvez créer un robot qui exécutera des mouvements que vous n'aurez même jamais programmé dedans ! Voici une vidéo (c'est un peu de mauvaise qualité, mais j'y travaille. (J'essaie toujours de comprendre la partie selon laquelle c'est trop lent.)

Étape 1: Les capteurs

Le (nom ?)… Eh bien, appelons-le simplement Bob. Bob a cinq capteurs

• Télémètre à ultrasons (alias "sonar")
• 2 capteurs infrarouges Sharp GP2D12
• 1 Assemblée IR standard (plus à ce sujet plus tard)
• 1 cellule photoélectrique CdS (sulfure de cadmium)

Le télémètre à ultrasons aide Bob à voir les obstacles qui se trouvent juste devant lui; ils lui indiquent également à quelle distance se trouve l'objet. Cela peut être obtenu à partir de nombreuses sources. Vous pouvez les trouver sur (Parallax; ils appellent ça le "Ping)))"), Acroname, HVW Technologies, et bien d'autres sites. Peu importe où vous allez les trouver, ils coûtent tous à peu près le même (~ 30 $). Les deux capteurs IR fabriqués par Sharp sont très faciles à utiliser lorsqu'ils sont utilisés pour la détection d'objets simples comme dans ce cas. Vous pouvez les obtenir dans de nombreux magasins en ligne, tels que ceux énumérés ci-dessus. Ils aident Bob à voir les obstacles que le télémètre à ultrasons ne peut pas détecter; obstacles qui s'approchent trop près des côtés du châssis. Ils coûtent environ 12 $ à 15 $ selon l'endroit où vous les obtenez. L'"assemblage IR" que j'ai fait moi-même; voir l'étape 2 pour l'assemblage. La cellule photoélectrique CdS (ou résistance variable selon vos préférences) sert à détecter les changements d'éclairage ambiant. Bob les utilise pour savoir quand il se trouve dans une pièce sombre ou claire. Si quelqu'un a une expérience préalable avec l'un des rangers Sharp IR, pour info, ils ne sont pas utilisés pour la mesure de distance réelle dans ce robot. Je n'ai pas d'ADC (convertisseur analogique-numérique), et je ne sais pas non plus comment les utiliser de cette façon. Ils fournissent simplement un signal HAUT ou BAS au microcontrôleur BS2. Les fiches techniques du capteur Sharp IR ainsi que du capteur Ping))) peuvent être trouvées sur le net, mais si vous êtes paresseux comme moi, vous pouvez faire défiler un peu plus loin et les voilà !

Étape 2: Le matériel, le cerveau et d'autres composants

D'accord. Pour commencer, le matériel utilisé pour ce robot faisait partie d'un kit que j'ai reçu. C'est le kit "Boe-Bot" de Parallax (https://www. Parallax.com), mais cette conception est très flexible; vous pouvez utiliser n'importe quel châssis que vous voulez, assurez-vous simplement que 1) le télémètre à ultrasons est à la plus haute altitude sur le robot afin qu'il ne heurte pas le bas des balustrades, etc., et 2) les capteurs IR sont inclinés de telle manière que ils peuvent même détecter des objets qui se trouvent à environ 2,5 cm du robot. Cela l'empêche de heurter les bords d'objets susceptibles de heurter les roues. Monté sur le châssis se trouve le Boe-Board de Parallax fourni avec mon kit Boe-Bot, qui est simplement une carte de développement qui peut être utilisée avec n'importe quel microcontrôleur Stamp avec les mêmes exigences de tension et la même disposition des broches. Il existe de nombreuses cartes de développement Stamp différentes sur Internet. C'est 65 $ de Parallax. Sur la carte de développement, comme le cerveau de Bob, se trouve le BS2e (BASIC Stamp 2 e), qui est fondamentalement le même que le BS2, sauf avec plus de mémoire (RAM et EEPROM). L'EEPROM est pour le stockage du programme, et la RAM est pour le stockage des variables (temporairement, bien sûr). Bob ne peut pas être le penseur le plus rapide du monde (~4 000 instructions/sec), mais bon, il est assez bien. Bob se déplace via deux servos à rotation continue de Parallax qui, comme de nombreux servos, ont BEAUCOUP de couple. Pour le jus, il dispose d'une batterie AA à 4 cellules (pour un total de 6V) connectée au régulateur 5V de la carte de développement, ce qui donne une sortie régulière, vous l'aurez deviné, de 5V pour ne pas faire frire les composants. De nombreux appareils pour la robotique fonctionnent sur une alimentation 5V ou 6V; pour une raison quelconque, c'est une norme. Et vous ne voulez PAS faire frire ces composants; ils sont chers. Le BS2e a un régulateur interne, mais ne lui donnez pas plus de 9V si vous n'utilisez pas de carte de développement ! Aussi, si vous n'utilisez pas de carte de développement (qui ont toujours des régulateurs), alors ASSUREZ-VOUS d'utiliser un régulateur 5 V. REMARQUE: En ce qui concerne la consommation d'énergie, Bob est très gourmand. Utilisez des piles RECHARGEABLES pour cela; elles durent beaucoup plus longtemps. J'ai utilisé 4 rechargeables Energizer @ 2500ma chacune, ce qui prolonge définitivement la durée de vie.

Étape 3: Assemblage du circuit du capteur de lumière

Le capteur de lumière nécessite un circuit pour que le BS2e l'utilise correctement. J'ai eu ce circuit tout droit sorti d'un des livres de Parallax (en fait, celui qui est venu avec mon kit). REMARQUE: LA BROCHE 6 EST EN RÉELLE LA BROCHE 1; CECI DOIT CORRESPONDRE AU CODE OU VOUS POURRIEZ ENDOMMAGER D'AUTRES COMPOSANTS. FAITES ATTENTION À NE PAS GÂCHER ÇA.

Étape 4: Assemblage du détecteur de chute

Cela peut être mis en place sur un PCB nu. J'ai juste couru vers RadioShack et j'en ai obtenu un, et j'ai coupé la carte pour l'adapter au circuit. Cette partie est CRUCIALE. Si tu gâches ça, le pauvre Bob risque de mourir. Le détecteur IR est un Panasonic PNA4601, mais vous pouvez vous les procurer auprès de RatShack, ainsi que les résistances et la LED IR. Peu importe la taille de la LED IR que vous obtenez, assurez-vous simplement qu'il ne s'agit pas d'un PHOTOTRANSISTEUR IR. C'est un appareil TOTALEMENT différent. En outre, vous devez utiliser un tube thermorétractable ou une sorte de paille (vous pouvez le peindre en noir) pour rétrécir le faisceau de la LED IR, mais il doit être complètement protégé (sauf l'extrémité de la LED), ou le capteur ne fonctionnera pas. J'ai utilisé un boîtier en plastique de Parallax. Vous pouvez commander la LED et le boîtier sur leur site internet.

Malheureusement, la plage de fréquences du détecteur IR que j'ai utilisé était très large, ce qui signifie qu'il est beaucoup plus sujet aux interférences. Heureusement, RadioShack n'en propose que ceux réglés sur 38Khz, ce qui signifie que Bob est moins susceptible d'agir de manière étrange avec les télécommandes et autres appareils utilisant l'IR. Les DP2D12 sont excellents car ils sont pratiquement sans interférence en raison de l'optique (les lentilles) et des circuits avancés. Dans les projets futurs, je n'utiliserai pas de détecteurs infrarouges classiques. Les Sharp IR sont préférables aux simples récepteurs IR. REMARQUE: LA BROCHE 8 EST EN RÉELLE LA BROCHE 10. LA BROCHE 9 EST CORRECTE

Étape 5: Bob a besoin de son

Connectez un haut-parleur piézo au PIN 5 et - à la terre. Bob a besoin de s'exprimer ! Le meilleur type d'enceinte piézoélectrique à utiliser serait une enceinte à montage en surface. Ils sont presque toujours en 5 volts. Sinon, si vous en utilisez un évalué en dessous de 5V, vous aurez besoin d'une résistance.

Étape 6: Ajout du « phare »

Pour que Bob ait l'air plus cool dans le noir, il allume un phare lorsqu'il entre dans une pièce sombre. N'importe quelle LED blanche fonctionnera pour cela. Puisque le circuit est si simple, je vais juste vous dire: utilisez simplement une résistance de 220 ohms pour limiter le courant. Et ou bien sûr, - va au sol.

Étape 7: Remplissez le cerveau de Bob

Voici le code pour Bob. Il est divisé en sections: les déclarations (constantes et variables), l'initialisation, la boucle 'principale' et les sous-routines. Le type de programmation que j'ai utilisé est l'architecture FSM (Finite State Machine) basée sur la subsomption. Fondamentalement, cela rend le robot plus rapide et organise mieux le code. Si vous voulez vous aventurer dans ce domaine relativement complexe, lisez le PDF sur cette page. J'ai ajouté des commentaires (le texte en vert) pour aider à identifier les différentes parties du code. Toutes les connexions au BS2e sont à nouveau listées ci-dessous

• PIN 0 - Résistance 220ohm à la cellule photoélectrique CdS
• PIN 5 - fil positif du haut-parleur piézo
• PIN 6 - Ligne SIG (signal) du GP2D12 gauche (gauche en regardant le robot d'en haut)
• PIN 8 - Ligne SIG de droite GP2D12
• PIN 9 - Ligne OUT (sortie) du détecteur IR (capteur de chute)
• PIN 10 - Résistance 1Kohm au fil positif de la LED IR
• PIN 15 - Fil SIG du télémètre à ultrasons

Le code de Bob est écrit de telle manière que 1) Il évite bien sûr les objets et les chutes2) compte le nombre de fois où chacun des capteurs a été déclenché et détermine s'il se trouve dans un endroit qui ne peut pas être manœuvré 3) génère des pseudo- nombres aléatoires pour randomiser le mouvement4) allume les "phares" après avoir déterminé qu'il se trouve dans une pièce sombre à l'aide de minuteries et d'instructions SI…ALORSJe travaille toujours sur la partie "décalage". Cela a à voir avec le temps de décharge du condensateur pour le capteur de lumière, ainsi qu'un BS2e surchargé.