Escape Robot: RC Car for an Escape Game: 7 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-13 06:56

Die hoofdoel van hierdie projek was om 'n robot te bou wat hom sou onderskei van reeds bestaande robotte, en wat in 'n werklike en innoverende gebied gebruik kan word.

Op grond van persoonlike ervaring is besluit om 'n motorvormige robot te bou wat in 'n Escape Game geïmplementeer kan word. Danksy die verskillende komponente kon die spelers die motor aanskakel deur 'n raaisel op die kontroleerder op te los, die baan van die motor te beheer en 'n sleutel op die pad te kry om uit die kamer te ontsnap.

Aangesien hierdie projek deel was van 'n Megatronika -kursus aan die Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) en Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), België, is aan die begin 'n paar vereistes gestel, soos:

• Gebruik en kombineer velde meganika, elektronika en programmering
• 'N Begroting van 200 €
• Met 'n voltooide en werkende robot wat iets nuuts bring

En aangesien dit in die werklike ontsnappingswedstryde gebruik sou word, soms verskeie sessies agtereenvolgens, moes nog 'n paar vereistes voldoen word:

• Outonomie: 'n manier vind om die robot semi-outonoom te maak om die spelbeperkings te respekteer
• Gebruikersvriendelik: maklik om te gebruik, 'n skerm met terugvoer van die kamera
• Robuustheid: sterk materiale wat die skokke kan absorbeer
• Veiligheid: spelers het nie direkte kontak met die robot nie

Stap 1: Hoofkonsep en motivering

Soos in die inleiding uiteengesit, is die hoofkonsep van hierdie projek om 'n semi-outonome robot te skep en te bou, wat eers deur die spelers van die ontsnappingsspel beheer word en dan die beheer van die spelers kan terugneem.

Die beginsel is die volgende: Stel jou voor dat jy saam met 'n groep vriende in 'n kamer toegesluit is. Die enigste moontlikheid om uit die kamer te kom, is om 'n sleutel te vind. Die sleutel is weggesteek in 'n doolhof onder u voete, in 'n donker tussenvloer. Om die sleutel te kry, het u drie dinge in u besit: 'n afstandsbediening, 'n kaart en 'n skerm. Met die afstandsbediening kan u 'n motor wat reeds in die tussenvloer is, beheer deur 'n raaisel op te los wat op die bestaande knoppies van die afstandsbediening voorgestel word. Sodra u die raaisel opgelos het, word die motor aangeskakel (vgl. Stap 5: Kodering - hooffunksie met die naam 'loop ()'), en u kan die motor deur die doolhof begin lei met behulp van die gegewe kaart. Die skerm is daar om regstreeks te wys wat die motor sien, danksy 'n kamera wat voor die robot vasgemaak is, en dit kan u dus help om die bane en nog belangriker die sleutel te sien. As u die sleutel gekry het danksy 'n magneet aan die onderkant van die robot, en sodra u aan die einde van die doolhof gekom het, kan u die sleutel neem en ontsnap uit die kamer waarin u vas was.

Die hoofkomponente van die robot is dus:

1. Die raaisel moet op die afstandsbediening opgelos word
2. Beheer van die robot deur die spelers met 'n afstandsbediening
3. Beheer skerm gebaseer op video wat regstreeks deur die kamera verfilm is

Omdat die hoofbeperking in sulke speletjies tyd is (in die meeste ontsnappingswedstryde het u tussen 30 minute en 1 uur om uit te kom om te slaag), word 'n sensor aan die onderkant van die robot gekoppel en verbind, sodat as u as spelers oorskry 'n gegewe tyd (in ons geval 30 minute) neem die robot die beheer terug en voltooi die parcours self, sodat u die sleutel van die kamer kan kry voordat die timer van die spel afgaan (in ons geval 1 uur)

Aangesien die motor in 'n heeltemal donker kamer is, word LED's nie ver van die sensor vasgemaak om dit te help om die sein van die grond af te lees nie.

Die begeerte agter hierdie groepsprojek was om ons te baseer op wat reeds op die mark bestaan, dit aan te pas deur 'n persoonlike waarde toe te voeg en dit op 'n prettige en interaktiewe gebied te kan gebruik. Trouens, nadat ons in kontak was met 'n suksesvolle Escape Room in Brussel, België, het ons ontdek dat ontsnappingspeletjies nie net meer en meer bekend is nie, maar dat dit dikwels nie interaktief is nie en dat kliënte kla dat dit nie genoeg is nie ' die spel.

Daarom het ons probeer om 'n idee te kry van 'n robot wat aan die gegewe vereistes sou voldoen, terwyl ons die spelers uitnooi om werklik deel van die spel te wees.

Hier is 'n opsomming van wat in die robot gebeur:

- Die nie-outonome deel: 'n afstandsbediening is via 'n ontvanger aan Arduino gekoppel. Spelers beheer die afstandsbediening en beheer dus die Arduino wat die motors bestuur. Die Arduino word aangeskakel voordat die spel begin, maar dit gaan in die hooffunksie wanneer spelers 'n raaisel op die afstandsbediening oplos. 'N Draadlose IR -kamera is reeds aangeskakel (aangeskakel op dieselfde tyd as die "geheel" (beheer deur die Arduino) wanneer die aan/uit -skakelaar aangeskakel word). Spelers lei die motor met 'n afstandsbediening: hulle beheer die spoed en rigting (vgl. Stap 5: vloeidiagram). As die timer wat begin wanneer die hooffunksie ingevoer is gelyk is aan 30 minute, word die beheer van die beheerder gedeaktiveer.

- Die outonome deel: die beheer word dan bestuur deur die Arduino. Na 30 minute begin die IR -lynopsporingsensor 'n lyn op die grond volg om die parcours af te handel.

Stap 2: Materiaal en gereedskap

MATERIAAL

Elektroniese onderdele

• Mikrobeheerder:

  • Arduino UNO
  • Arduino motorskerm - Reichelt - 22,52 €

• Sensors:

  IR line tracker - Mc Hobby - 16,54 €

• Batterye:

  6x 1.5V battery

• Ander:

  • Protobord
  • Draadlose kamera (ontvanger) - Banggood - 21,63 €
  • Afstandsbediening (sender + ontvanger) - Amazon - 36,99 €
  • Laaibank (Qi -ontvanger) - Reichelt - 22,33 € (nie gebruik nie - vgl. Stap 7: Gevolgtrekking)
  • LED - Amazon - 23.60 €

Meganiese deel

• DIY onderstelstel vir motors - Amazon - 14,99 €

  • Gebruik:

    • 1x skakelaar
    • 1 x wiel
    • 2x wiele
    • 2x DC motor
    • 1x batteryhouer

  • Nie gebruik nie:

    • 1x motor onderstel
    • 4x M3*30 skroef
    • 4x L12 afstandhouer
    • 4x bevestigingsmiddels
    • 8x M3*6 skroef
    • M3 moer
• Magneet - Amazon - 9,99 €

• Boute, moere, skroewe

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • alle onderskeie neute

• 3D -gedrukte stukke:

  • 5x vere
  • 2x motorfiksasie
  • 1x L-vormige line tracker-bevestiging

• Laser gesnyde stukke:

  • 2x ronde plat bord
  • 5x reghoekige klein plat bord

GEREEDSKAP

• Masjiene:

  • 3D -drukker
  • Lasersnyer
• Skroewedraaiers
• Hand boor
• Kalk
• Elektroniese soldeer

Stap 3: (Laser) sny en (3D) druk

Ons gebruik beide laser sny en 3D druk tegnieke om 'n paar van ons komponente te bekom. Jy kan al die CAD lêers vind in die lêer.stap hieronder

Lasersnyer

Die twee hoofbevestigingsstukke van die robot is laser gesny: (Materiaal = MDF karton van 4 mm)

- 2 ronde plat skywe om die basis (of onderstel) van die robot te maak

- Verskeie gate op die twee skywe om meganiese en elektroniese komponente te akkommodeer

- 5 klein reghoekige plate om die vere tussen die twee onderstelplate vas te maak

3D -drukker (Ultimakers & Prusa)

Verskillende elemente van die robot is 3D-gedruk om hulle tegelyk weerstand en buigsaamheid te gee: (Materiaal = PLA)- 5 vere: let op dat die vere as blokke gedruk word, sodat dit nodig is om dit te lê hulle hul 'lente' -vorms!

- 2 reghoekige hol dele om die motors vas te maak

- L-vorm stuk om die Line tracker te akkommodeer

Stap 4: Monteer die elektronika

Soos u op die elektroniese sketse kan sien, is die Arduino soos verwag die sentrale deel van die elektroniese deel.

Connexion Arduino - Line tracker: (jfr. Ooreenstemmende volgerskets)

Connection Arduino - Motors: (vgl. Ooreenstemmende algemene skets - links)

Connexion Arduino - Afstandsbedieningsontvanger: (vgl. Ooreenstemmende algemene skets)

Connexion Arduino - LED's: (cfr. Ooreenstemmende algemene skets - links)

'N Protobord word gebruik om die aantal 5V- en GND -poorte te verhoog en alle verbindings te vergemaklik.

Hierdie stap is nie die maklikste nie, aangesien dit aan die bogenoemde vereistes moet voldoen (outonomie, gebruikersvriendelik, robuustheid, veiligheid), en aangesien elektriese stroombane spesiale aandag en voorsorg benodig.

Stap 5: Kodering

Die koderingsdeel het betrekking op die Arduino, motors, afstandsbediening, lyntracker en LED's.

U kan vind op die kode:

1. Verklaring van veranderlikes:

• Pinverklaring wat deur RC -ontvanger gebruik word
• Pin -verklaring gebruik deur DC Motors
• Pin -verklaring wat deur LED's gebruik word
• Verklaring van veranderlikes wat deur funksie 'raaisel' gebruik word
• Pinverklaring wat deur IR Sensors gebruik word
• Verklaring van veranderlikes wat deur IR Deck gebruik word

2. Initialiseringsfunksie: initialiseer die verskillende penne en LED's

Funksie 'setup ()'

3. Funksie vir motors:

• Funksie 'turn_left ()'
• Funksie 'turn_right ()'
• Funksie 'CaliRobot ()'

4. Funksielynopsporing: gebruik die vorige 'CaliRobot ()'-funksie tydens die semi-outonome gedrag van die robot

Funksie 'Volgeling ()'

5. Funksie vir afstandsbediening (raaisel): bevat die regte oplossing vir die raaisel wat aan die spelers aangebied word

Funksie 'raaisel ()'

6. Hooflusfunksie: stel die spelers in staat om die motor te beheer sodra hulle die oplossing vir die raaisel gevind het, 'n timer begin, en skakel die inset van digitaal (afstandbeheer) na digitaal (outonoom) oor sodra die timer meer as 30 minute gaan

Funksie 'loop ()'

Die hoofproses van die kode word in die vloeidiagram hierbo verduidelik, met die belangrikste funksies uitgelig.

U kan ook die hele kode vir hierdie projek vind in die lêer.ino aangeheg, wat geskryf is met die ontwikkelings koppelvlak Arduino IDE.

Stap 6: Monteer

Sodra ons al die komponente laser gesny, 3D gedruk en gereed het: kan ons die hele ding saamstel!

Eerstens maak ons die 3D -gedrukte vere vas op hul lasergesnyde reghoekplate met boute met 'n deursnee gelyk aan die deursnee van die gate in die vere.

Sodra die 5 vere op hul klein plate vasgemaak is, kan ons laasgenoemde met kleiner boute op die onderste onderplaat vasmaak.

Tweedens kan ons die motors vasmaak aan die 3D -gedrukte motorbevestigings onder die onderste onderplaat met klein boute.

Sodra dit reggemaak is, kan ons die 2 wiele op die motors in die gate van die onderste onderplaat kom regmaak.

Derdens kan ons die wielwiel, ook onder die onderste onderplaat, met klein boute vasmaak sodat die onderste onderplaat horisontaal is

Ons kan nou al die ander komponente regmaak

• Onderste onderplaat:

  • Hieronder:

    • Lynopsporing
    • LED

  • Oor:

    • Ontvanger van afstandsbediening
    • Arduino en motorskerm
    • LED

• Boonste onderstelplaat:

  • Hieronder:

    Kamera

  • Oor:

    • Batterye
    • Aan/af skakelaar

Uiteindelik kan ons die twee onderstelplate aanmekaar sit.

Let wel: Wees versigtig as u al die komponente aanmekaar sit! In ons geval het een van die klein plate vir die vere beskadig tydens die montering van die twee onderstelplate, want dit was te dun. Ons het weer begin met 'n groter breedte. Maak seker dat u sterk materiale gebruik wanneer u die lasersnit (sowel as die 3D -drukker) gebruik, en verifieer die afmetings sodat u stukke nie te dun of te broos is nie.

Stap 7: Gevolgtrekking

Sodra al die komponente saamgestel is (maak seker dat al die komponente goed vasgemaak is en nie die risiko loop om af te val nie), die ontvanger van die kamera wat op 'n skerm (dws TV -skerm) gekoppel is, en die batterye (6x 1.5V) op die batteryhouer, u is gereed om die hele ding te toets!

Ons het probeer om die projek 'n stap verder te neem deur die batterye (6x 1.5V) deur 'n draagbare battery te vervang deur:

• die bou van 'n laaipunt (draadlose laaier wat in 'n lasersnit laaistasie vasgemaak is (sien foto's));
• voeg 'n ontvanger (Qi -ontvanger) op die draagbare battery (sien foto's);
• 'n funksie op die Arduino skryf en die robot vra om die lyn op die grond in die teenoorgestelde rigting te volg om die laaiplek te bereik en die battery te herlaai, sodat die hele robot outonoom gereed is vir die volgende spelsessie.

Aangesien ons probleme ondervind het met die vervanging van die batterye deur 'n draagbare battery net voor die sperdatum van die projek (herinnering: hierdie projek was onder toesig van ons professore van ULB/VUB, het ons dus 'n spertyd gehad om te respekteer), maar ons kon nie die afgehandelde toets toets nie robot. U kan nietemin hier 'n video van die robot vind wat van die rekenaar af (USB -verbinding) en deur die afstandsbediening beheer word.

Ons kon nietemin al die toegevoegde waardes bereik waarop ons gemik was:- Robuustheid- Ronde vorm- Aanskakelraaisel- Skakelaar (afstandsbediening-> outonoom) As hierdie projek u aandag en u nuuskierigheid behou het, is ons daarom baie nuuskierig om te sien wat u gedoen het, om te sien of u 'n paar stappe anders as ons gedoen het, en om te sien of u in die outonome laaiproses geslaag het!

Moenie huiwer om ons te vertel wat u van hierdie projek dink nie!