Fabriquer un robot labyrinthe : 3 étapes (avec photos)

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

Les robots résolveurs de labyrinthes datent des années 1970. Depuis lors, l'IEEE organise des compétitions de résolution de labyrinthes appelées Micro Mouse Contest. Le but du concours est de concevoir un robot qui trouve le milieu d'un labyrinthe le plus rapidement possible. Les algorithmes utilisés pour résoudre rapidement le labyrinthe se répartissent généralement en trois catégories; recherche aléatoire, mappage du labyrinthe et méthodes de suivi du mur droit ou gauche.

La plus fonctionnelle de ces méthodes est la méthode de suivi de mur. Dans cette méthode, le robot suit la paroi latérale droite ou gauche dans le labyrinthe. Si le point de sortie est connecté aux parois extérieures du labyrinthe, le robot trouvera la sortie. Cette note d'application utilise la méthode suivante du mur droit.

Matériel

Cette application utilise:

• 2 capteurs de distance analogiques Sharp
• Capteur de suivi
• Encodeur
• Moteurs et pilote de moteur
• Silego GreenPAK SLG46531V
• Régulateur de tension, châssis de robot.

Nous utiliserons le capteur de distance analogique pour déterminer les distances aux murs droit et avant. Les capteurs de distance Sharp sont un choix populaire pour de nombreux projets nécessitant des mesures de distance précises. Ce capteur IR est plus économique que les télémètres sonar, mais il offre de bien meilleures performances que les autres alternatives IR. Il existe une relation inverse non linéaire entre la tension de sortie du capteur et la distance mesurée. Le graphique montrant la relation entre la sortie du capteur et la distance mesurée est illustré à la figure 1.

Une ligne blanche sur un fond de couleur noire est définie comme cible. Nous utiliserons le capteur tracker pour détecter la ligne blanche. Le capteur de suivi dispose de cinq sorties analogiques et les données émises sont influencées par la distance et la couleur de l'objet détecté. Les points détectés avec une réflectance infrarouge plus élevée (blanc) entraîneront une valeur de sortie plus élevée, et la réflectance infrarouge inférieure (noir) entraînera une valeur de sortie inférieure.

Nous utiliserons l'encodeur de roue Pololu pour calculer la distance parcourue par le robot. Cette carte d'encodeur en quadrature est conçue pour fonctionner avec les motoréducteurs micro-métalliques pololu. Il fonctionne en maintenant deux capteurs de réflectance infrarouge à l'intérieur du moyeu d'une roue Pololu 42 × 19 mm et en mesurant le mouvement des douze dents le long de la jante de la roue.

Une carte de commande de moteur (L298N) est utilisée pour contrôler les moteurs. Les broches INx sont utilisées pour diriger les moteurs et les broches ENx sont utilisées pour régler la vitesse des moteurs.

En outre, un régulateur de tension est utilisé pour réduire la tension de la batterie à 5V.

Étape 1: Description de l'algorithme

Ce Instructable intègre la méthode suivante du mur droit. Ceci est basé sur l'organisation de la priorité de direction en préférant la direction la plus à droite possible. Si le robot ne peut pas détecter le mur de droite, il se tourne vers la droite. Si le robot détecte le mur de droite et qu'il n'y a pas de mur devant, il avance. S'il y a un mur à droite du robot et à l'avant, il tourne vers la gauche.

Une note importante est qu'il n'y a pas de mur de référence après que le robot vient de tourner vers la droite. Par conséquent, « tourner à droite » s'effectue en trois étapes. Avancez, tournez à droite, avancez.

De plus, le robot doit garder sa distance par rapport au mur lorsqu'il avance. Cela peut être fait en ajustant un moteur pour qu'il soit plus rapide ou plus lent que l'autre. L'état final de l'organigramme est illustré à la figure 10.

Un robot Maze Runner peut être très facilement mis en œuvre avec un seul circuit intégré à signaux mixtes configurable GreenPAK (CMIC). Vous pouvez suivre toutes les étapes pour comprendre comment la puce GreenPAK a été programmée pour contrôler le robot Maze Runner. Cependant, si vous souhaitez simplement créer facilement le robot Maze Runner sans comprendre tous les circuits internes, téléchargez le logiciel GreenPAK pour afficher le fichier de conception GreenPAK du robot Maze Runner déjà terminé. Branchez votre ordinateur au kit de développement GreenPAK et cliquez sur programme pour créer le circuit intégré personnalisé pour contrôler votre robot Maze Runner. La prochaine étape abordera la logique contenue dans le fichier de conception Maze Runner Robot GreenPAK pour ceux qui souhaitent comprendre le fonctionnement du circuit.

Étape 2: Conception GreenPAK

La conception GreenPAK se compose de deux parties. Ceux-ci sont:

• Interprétation / traitement des données des capteurs de distance
• Etats ASM et sorties moteur

Interprétation / traitement des données des capteurs de distance

Il est important d'interpréter les données des capteurs de distance. Les mouvements du robot sont délibérés en fonction des sorties des capteurs de distance. Les capteurs de distance étant analogiques, nous utiliserons les ACMP. La position du robot par rapport au mur est déterminée en comparant les tensions des capteurs avec les tensions de seuil prédéterminées.

Nous utiliserons 3 ACMP;

• Pour détecter la paroi avant (ACMP2)
• Pour détecter le mur droit (ACMP0)
• Pour protéger la distance du mur droit (ACMP1)

Comme ACMP0 et ACMP1 dépendent du même capteur de distance, nous avons utilisé la même source IN+ pour les deux comparateurs. Un changement de signal constant peut être évité en donnant à ACMP1 25mv d'hystérésis.

Nous pouvons déterminer les signaux de direction en fonction des sorties des ACMP. Le circuit illustré à la figure 12 décrit l'organigramme illustré à la figure 7.

De la même manière, le circuit qui indique la position du robot par rapport au mur de droite est représenté sur la figure 13.

Etats ASM et sorties moteur

Cette application utilise la machine d'état asynchrone, ou ASM, pour contrôler le robot. Il y a 8 états dans l'ASM et 8 sorties dans chaque état. La RAM de sortie peut être utilisée pour régler ces sorties. Les états sont listés ci-dessous:

• Début
• Contrôler
• Éloignez-vous du mur de droite
• Près du mur de droite
• Tourner à gauche
• Avancer-1
• Tournez à droite
• Avancer-2

Ces états déterminent la sortie vers le pilote de moteur et dirigent le robot. Il y a 3 sorties du GreenPAK pour chaque moteur. Deux déterminent la direction du moteur et l'autre sortie détermine la vitesse du moteur. Le mouvement du moteur en fonction de ces sorties est indiqué dans les tableaux suivants:

La RAM de sortie ASM est dérivée de ces tables. Il est illustré à la figure 14. En plus des pilotes de moteur, il existe deux autres sorties. Ces sorties vont aux blocs de retard correspondants pour permettre au robot de parcourir une certaine distance. Les sorties de ces blocs de retard sont également connectées aux entrées ASM.

Des PWM ont été utilisés pour ajuster la vitesse des moteurs. L'ASM a été utilisé pour déterminer sur quel PWM le moteur fonctionnerait. Les signaux PWMA-S et PWMB-S sont réglés sur les bits de sélection multiplex.

Étape 3:

Dans ce projet, nous avons créé un robot de résolution de labyrinthe. Nous avons interprété les données de plusieurs capteurs, contrôlé l'état du robot avec l'ASM du GreenPAK et piloté les moteurs avec un pilote de moteur. Généralement, des microprocesseurs sont utilisés dans de tels projets, mais un GreenPAK présente quelques avantages par rapport à un MCU: il est plus petit, plus abordable et peut traiter la sortie du capteur plus rapidement qu'un MCU.