Escape Robot: รถ RC สำหรับเกม Escape: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

วัตถุประสงค์หลักของโครงการนี้คือการสร้างหุ่นยนต์ที่จะสร้างความแตกต่างจากหุ่นยนต์ที่มีอยู่แล้ว และสามารถนำมาใช้ในพื้นที่จริงและเป็นนวัตกรรมใหม่ได้

จากประสบการณ์ส่วนตัว ได้มีการตัดสินใจสร้างหุ่นยนต์รูปรถที่จะนำไปใช้ในเกมหนีภัย ด้วยส่วนประกอบที่แตกต่างกัน ผู้เล่นสามารถเปิดรถได้โดยการไขปริศนาบนตัวควบคุม ควบคุมวิถีของรถ และรับกุญแจระหว่างทางเพื่อหนีออกจากห้อง

เนื่องจากโครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตรเมคคาทรอนิกส์ที่มหาวิทยาลัย Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) และ Vrije Universiteit Brussel (VUB) ประเทศเบลเยียม จึงได้นำเสนอข้อกำหนดบางประการในตอนเริ่มต้น เช่น:

• การใช้และการรวมสาขากลศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ และการเขียนโปรแกรม
• งบประมาณ 200 €
• การมีหุ่นยนต์สำเร็จรูปและทำงานที่นำสิ่งใหม่มาสู่

และเนื่องจากจะใช้ในเซสชันเกมหลบหนีในชีวิตจริง บางครั้งอาจต้องใช้หลายเซสชันติดต่อกัน จึงจำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดเพิ่มเติมอีกสองสามข้อ:

• อิสระ: หาวิธีทำให้หุ่นยนต์กึ่งอิสระเคารพข้อจำกัดของเกม
• เป็นมิตรกับผู้ใช้: ใช้งานง่าย มีหน้าจอพร้อมคำติชมของกล้อง
• ความทนทาน: วัสดุแข็งแรงรับแรงกระแทกได้
• ความปลอดภัย: ผู้เล่นไม่สัมผัสหุ่นยนต์โดยตรง

ขั้นตอนที่ 1: แนวคิดหลักและแรงจูงใจ

ตามที่อธิบายไว้ในบทนำ แนวคิดหลักของโครงการนี้คือการสร้างและสร้างหุ่นยนต์กึ่งอัตโนมัติ ซึ่งควบคุมโดยผู้เล่นของเกมหลบหนีก่อน จากนั้นจึงสามารถควบคุมกลับจากผู้เล่นได้

หลักการมีดังต่อไปนี้: ลองนึกภาพคุณถูกขังอยู่ในห้องกับกลุ่มเพื่อน ทางเดียวที่จะออกจากห้องได้คือการหากุญแจ กุญแจถูกซ่อนอยู่ในเขาวงกตที่อยู่ใต้ฝ่าเท้าของคุณ ในชั้นกลางที่มืดมิด ในการรับกุญแจนั้น คุณมีสามสิ่งอยู่ในครอบครอง: รีโมตคอนโทรล แผนที่ และหน้าจอ รีโมตคอนโทรลช่วยให้คุณควบคุมรถที่อยู่ในชั้นกลางได้แล้ว โดยการไขปริศนาบนปุ่มควบคุมที่มีอยู่ของรีโมท เมื่อคุณไขปริศนานั้นได้แล้ว รถก็จะเปิดขึ้น (cfr. ขั้นตอนที่ 5: การเข้ารหัส - ฟังก์ชั่นหลักที่ชื่อว่า 'loop()') และคุณสามารถเริ่มนำทางรถผ่านเขาวงกตด้วยความช่วยเหลือจากแผนที่ที่ให้มา หน้าจออยู่ที่นั่นเพื่อแสดงสิ่งที่รถเห็นแบบสด ด้วยกล้องที่ติดตั้งอยู่ด้านหน้าของหุ่นยนต์ ดังนั้นจึงช่วยให้คุณเห็นวิถีและที่สำคัญกว่านั้นคือกุญแจ เมื่อคุณได้กุญแจแล้วต้องขอบคุณแม่เหล็กที่ด้านล่างของหุ่นยนต์ และเมื่อคุณไปถึงสุดทางคดเคี้ยวแล้ว คุณจะสามารถหยิบกุญแจและหลบหนีออกจากห้องที่คุณถูกขังอยู่ได้

ส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์คือ:

1. ปริศนาที่จะแก้บนรีโมทคอนโทรล
2. ควบคุมหุ่นยนต์โดยผู้เล่นด้วยรีโมทคอนโทรล
3. ควบคุมการแสดงผลตามวิดีโอที่ถ่ายสดโดยกล้อง

เพราะในเกมดังกล่าว ข้อจำกัดหลักคือเวลา (ในเกมหนีส่วนใหญ่ คุณมีเวลา 30 นาทีถึง 1 ชั่วโมงในการออกไปสู่ความสำเร็จ) เซ็นเซอร์จะถูกติดตั้งและเชื่อมต่อที่ฐานของหุ่นยนต์ ดังนั้น หากคุณในฐานะผู้เล่น เวลาที่กำหนด (ในกรณีของเรา 30 นาที) หุ่นยนต์จะควบคุมกลับและจัดการพาร์คอร์ด้วยตัวเอง เพื่อให้คุณมีโอกาสได้รับกุญแจของห้องก่อนที่ตัวจับเวลาของเกมจะดับลง (ในกรณีของเรา 1 ชั่วโมง)

นอกจากนี้ เนื่องจากรถอยู่ในห้องที่มืดสนิท ไฟ LED จะได้รับการแก้ไขไม่ไกลจากเซ็นเซอร์เพื่อช่วยให้อ่านสัญญาณจากพื้นดิน

ความปรารถนาเบื้องหลังโปรเจ็กต์กลุ่มนี้คือการสร้างฐานจากสิ่งที่มีอยู่แล้วในตลาด ปรับเปลี่ยนโดยเพิ่มมูลค่าส่วนตัว และสามารถใช้มันในด้านที่สนุกสนานและโต้ตอบได้ ตามจริงแล้ว หลังจากที่ได้ติดต่อกับ Escape Room ที่ประสบความสำเร็จในกรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยียม เราพบว่าเกมหนีไม่เพียงแค่มีชื่อเสียงมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ยังขาดการโต้ตอบและลูกค้าบ่นว่าไม่เพียงพอ "ส่วนหนึ่งของ " เกม.

ดังนั้นเราจึงพยายามคิดหาหุ่นยนต์ที่จะตอบสนองความต้องการในขณะที่เชิญผู้เล่นให้มาเป็นส่วนหนึ่งของเกมจริงๆ

นี่คือบทสรุปของสิ่งที่เกิดขึ้นในหุ่นยนต์:

- ส่วนที่ไม่ใช่อิสระ: รีโมทคอนโทรลเชื่อมต่อกับ Arduino ผ่านเครื่องรับ ผู้เล่นควบคุมรีโมทและควบคุม Arduino ซึ่งควบคุมมอเตอร์ Arduino ถูกเปิดใช้งานก่อนที่เกมจะเริ่มต้น แต่จะเข้าสู่ฟังก์ชั่นหลักเมื่อผู้เล่นไขปริศนาบนรีโมทคอนโทรล เปิดกล้องไร้สาย IR แล้ว (เปิดพร้อมกันกับ "ทั้งหมด" (ควบคุมโดย Arduino) เมื่อเปิด/ปิดสวิตช์) ผู้เล่นแนะนำรถด้วยรีโมทคอนโทรล: พวกเขาควบคุมความเร็วและทิศทาง (cfr. ขั้นตอนที่ 5: ผังงาน) เมื่อตัวจับเวลาเริ่มต้นเมื่อป้อนฟังก์ชันหลักเท่ากับ 30 นาที การควบคุมจากตัวควบคุมจะถูกปิดใช้งาน

- ส่วนอิสระ: การควบคุมจะถูกจัดการโดย Arduino หลังจากผ่านไป 30 นาที เซ็นเซอร์ติดตามสาย IR จะเริ่มเดินตามเส้นบนพื้นเพื่อสิ้นสุดการขนถ่าย

ขั้นตอนที่ 2: วัสดุและเครื่องมือ

วัสดุ

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

• ไมโครคอนโทรลเลอร์:

  • Arduino UNO
  • ชิลด์มอเตอร์ Arduino - Reichelt - 22.52€

• เซนเซอร์:

  ตัวติดตามสาย IR - Mc Hobby - 16.54€

• แบตเตอรี่:

  แบตเตอรี่ 6x 1.5V

• อื่น:

  • โปรโตบอร์ด
  • กล้องไร้สาย (เครื่องรับ) - Banggood - 21.63€
  • รีโมตคอนโทรล (ตัวส่ง + ตัวรับ) - Amazon - 36.99€
  • แท่นชาร์จ (ตัวรับสัญญาณ Qi) - Reichelt - 22.33 € (ไม่ได้ใช้ - cfr ขั้นตอนที่ 7: สรุป)
  • LED - อเมซอน - 23.60€

ชิ้นส่วนเครื่องกล

• ชุดแชสซีรถยนต์ DIY - Amazon - 14.99€

  • ใช้แล้ว:

    • สวิตช์ 1x
    • ล้อเลื่อน 1x
    • 2x ล้อ
    • มอเตอร์กระแสตรง 2x
    • 1x ที่ใส่แบตเตอรี่

  • ไม่ได้ใช้:

    • แชสซีรถยนต์ 1x
    • 4x M3*30 สกรู
    • สเปเซอร์ L12 4x
    • รัด 4x
    • 8x M3*6 สกรู
    • น็อต M3
• แม่เหล็ก - อเมซอน - 9.99€

• น็อต น็อต สกรู

  • M2*20
  • M3*12
  • M4*40
  • M12*30
  • ถั่วที่เกี่ยวข้องทั้งหมด

• ชิ้นงานที่พิมพ์ 3 มิติ:

  • สปริง 5x
  • 2x การตรึงมอเตอร์
  • 1x L-shape line tracker fixation

• ชิ้นตัดด้วยเลเซอร์:

  • 2x จานแบนกลม
  • 5x สี่เหลี่ยมผืนผ้าจานแบนขนาดเล็ก

เครื่องมือ

• เครื่องจักร:

  • เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
  • เครื่องตัดเลเซอร์
• ไขควง
• สว่านมือ
• มะนาว
• บัดกรีอิเล็กทรอนิกส์

ขั้นตอนที่ 3: (เลเซอร์) การตัด & (3D) การพิมพ์

เราใช้ทั้งเทคนิคการตัดด้วยเลเซอร์และการพิมพ์ 3 มิติเพื่อให้ได้ส่วนประกอบบางส่วนของเรา คุณสามารถค้นหาไฟล์ CAD ทั้งหมดในไฟล์.step ด้านล่าง

เครื่องตัดเลเซอร์

ชิ้นส่วนยึดหลักสองชิ้นของหุ่นยนต์ถูกตัดด้วยเลเซอร์:(วัสดุ = กระดาษแข็ง MDF ขนาด 4 มม.)

- ดิสก์แบน 2 รอบเพื่อสร้างพื้นฐาน (หรือแชสซี) ของหุ่นยนต์

- รูหลายรูบนดิสก์ทั้งสองเพื่อรองรับส่วนประกอบทางกลและอิเล็กทรอนิกส์

- แผ่นสี่เหลี่ยมเล็ก 5 แผ่น เพื่อยึดสปริงระหว่างแผ่นแชสซีทั้งสอง

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ (Ultimakers & Prusa)

องค์ประกอบต่าง ๆ ของหุ่นยนต์ถูกพิมพ์ 3 มิติ เพื่อให้มีความต้านทานและความยืดหยุ่นในเวลาเดียวกัน:(วัสดุ = PLA)- 5 สปริง: โปรดทราบว่าสปริงถูกพิมพ์เป็นบล็อก ดังนั้น จึงจำเป็นต้องยื่นเพื่อให้ รูปร่าง 'สปริง' ของพวกเขา !

- ชิ้นส่วนกลวงสี่เหลี่ยม 2 ชิ้นเพื่อยึดมอเตอร์

- ชิ้นรูปตัว L เพื่อรองรับ Line tracker

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ดังที่คุณเห็นในภาพสเก็ตช์อิเล็กทรอนิกส์ Arduino นั้นเป็นชิ้นส่วนกลางของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อย่างที่คาดไว้

Connexion Arduino - ตัวติดตามบรรทัด:(cfr. ร่างผู้ติดตามที่สอดคล้องกัน)

Connexion Arduino - Motors:(cfr. ร่างทั่วไปที่เกี่ยวข้อง - ซ้าย)

Connexion Arduino - ตัวรับการควบคุมระยะไกล:(cfr. ร่างทั่วไปที่สอดคล้องกัน - ขึ้น)

Connexion Arduino - LEDs:(cfr. ร่างทั่วไปที่เกี่ยวข้อง - ซ้าย)

โปรโตบอร์ดใช้เพื่อเพิ่มจำนวนพอร์ต 5V และ GND และอำนวยความสะดวกในการเชื่อมต่อทั้งหมด

ขั้นตอนนี้ไม่ใช่ขั้นตอนที่ง่ายที่สุด เนื่องจากต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดที่เน้นไว้ด้านบน (ความเป็นอิสระ เป็นมิตรกับผู้ใช้ ความทนทาน ความปลอดภัย) และเนื่องจากวงจรไฟฟ้าจำเป็นต้องได้รับการเอาใจใส่และระมัดระวังเป็นพิเศษ

ขั้นตอนที่ 5: การเข้ารหัส

ส่วนการเข้ารหัสเกี่ยวข้องกับ Arduino, มอเตอร์, รีโมทคอนโทรล, ตัวติดตามสายและ LED

คุณสามารถค้นหาในรหัส:

1. การประกาศตัวแปร:

• ประกาศพินที่ใช้โดย RC Receiver
• ประกาศพินที่ใช้โดย DC Motors
• ประกาศพินที่ใช้โดย LEDs
• การประกาศตัวแปรที่ใช้โดยฟังก์ชัน 'Riddle'
• ประกาศพินที่ใช้โดยเซ็นเซอร์อินฟราเรด
• การประกาศตัวแปรที่ใช้โดย IR Deck

2. ฟังก์ชันการเริ่มต้น: เริ่มต้นพินและไฟ LED ต่างๆ

ฟังก์ชัน 'ตั้งค่า ()'

3. ฟังก์ชันสำหรับมอเตอร์:

• ฟังก์ชัน 'turn_left()'
• ฟังก์ชัน 'turn_right()'
• ฟังก์ชัน 'CaliRobot()'

4. ตัวติดตามบรรทัดฟังก์ชัน: ใช้ฟังก์ชัน 'CaliRobot()' ก่อนหน้าระหว่างการทำงานกึ่งอิสระของหุ่นยนต์

ฟังก์ชัน 'ผู้ติดตาม ()'

5. ฟังก์ชันสำหรับรีโมทคอนโทรล (ปริศนา): มีคำตอบที่ถูกต้องสำหรับปริศนาที่นำเสนอต่อผู้เล่น

ฟังก์ชัน 'Riddle()'

6. ฟังก์ชั่นวนรอบหลัก: ช่วยให้ผู้เล่นสามารถควบคุมรถได้เมื่อพบคำตอบของปริศนาแล้ว เริ่มจับเวลา และเปลี่ยนอินพุตจากดิจิตอล (ควบคุมระยะไกล) เป็นดิจิตอล (อัตโนมัติ) เมื่อตัวจับเวลาเกิน 30 นาที

ฟังก์ชัน 'ลูป ()'

กระบวนการหลักของรหัสได้อธิบายไว้ในผังงานที่นี่ด้านบน โดยเน้นที่ฟังก์ชันหลัก

คุณยังสามารถค้นหาโค้ดทั้งหมดสำหรับโปรเจ็กต์นี้ได้ในไฟล์แนบ.ino ซึ่งเขียนโดยใช้อินเทอร์เฟซการพัฒนา Arduino IDE

ขั้นตอนที่ 6: การประกอบ

เมื่อเรามีส่วนประกอบทั้งหมดที่ตัดด้วยเลเซอร์ พิมพ์ 3 มิติ และพร้อมแล้ว เราสามารถประกอบทั้งหมดได้ !

ขั้นแรก เราแก้ไขสปริงที่พิมพ์ 3 มิติบนแผ่นสี่เหลี่ยมที่ตัดด้วยเลเซอร์โดยใช้สลักเกลียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของรูในสปริง

เมื่อยึดสปริงทั้ง 5 ตัวบนเพลตขนาดเล็กแล้ว เราสามารถยึดสปริงหลังบนเพลตแชสซีด้านล่างด้วยสลักเกลียวที่เล็กกว่า

ประการที่สอง เราสามารถยึดมอเตอร์เข้ากับการตรึงมอเตอร์ที่พิมพ์ 3 มิติ ใต้แผ่นแชสซีด้านล่างด้วยสลักเกลียวขนาดเล็ก

เมื่อได้รับการแก้ไขแล้ว เราสามารถมาซ่อมล้อ 2 ล้อบนมอเตอร์ภายในรูของแผ่นแชสซีด้านล่างได้

ประการที่สาม เราสามารถแก้ไขล้อลูกล้อ ใต้แผ่นแชสซีล่าง ด้วยสลักเกลียวขนาดเล็กเพื่อให้แผ่นแชสซีล่างเป็นแนวนอน

ตอนนี้เราแก้ไขส่วนประกอบอื่นๆ ได้แล้ว

• แผ่นแชสซีด้านล่าง:

  • ด้านล่าง:

    • ตัวติดตามสาย
    • นำ

  • เกิน:

    • ตัวรับรีโมตคอนโทรล
    • Arduino & ชิลด์มอเตอร์
    • นำ

• แผ่นตัวถังส่วนบน:

  • ด้านล่าง:

    กล้อง

  • เกิน:

    • แบตเตอรี่
    • สวิตซ์เปิด/ปิด

สุดท้าย เราสามารถประกอบแผ่นแชสซีทั้งสองเข้าด้วยกัน

หมายเหตุ: โปรดใช้ความระมัดระวังเมื่อประกอบส่วนประกอบทั้งหมดเข้าด้วยกัน !ในกรณีของเรา แผ่นเล็กสำหรับสปริงตัวใดตัวหนึ่งได้รับความเสียหายขณะประกอบแผ่นโครงเครื่องทั้งสอง เนื่องจากบางเกินไป เราเริ่มต้นอีกครั้งด้วยความกว้างที่ใหญ่ขึ้น อย่าลืมใช้วัสดุที่แข็งแรงเมื่อใช้เลเซอร์คัท (เช่นเดียวกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ) และตรวจสอบขนาดเพื่อให้ชิ้นงานของคุณไม่บางหรือเปราะบางเกินไป

ขั้นตอนที่ 7: บทสรุป

เมื่อประกอบส่วนประกอบทั้งหมดแล้ว (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดได้รับการแก้ไขอย่างดีและไม่เสี่ยงต่อการตกหล่น) ตัวรับสัญญาณของกล้องที่เชื่อมต่อกับหน้าจอ (เช่น หน้าจอทีวี) และแบตเตอรี่ (6x 1.5V) วางบน ที่ใส่แบตเตอรี่ คุณพร้อมที่จะทดสอบทุกสิ่งแล้ว !

เราได้พยายามทำให้โครงการก้าวหน้าไปอีกขั้นด้วยการเปลี่ยนแบตเตอรี่ (6x 1.5V) ด้วยแบตเตอรี่แบบพกพา โดย:

• การสร้างแท่นชาร์จ (แท่นชาร์จไร้สายติดตั้งอยู่ในสถานีชาร์จแบบตัดด้วยเลเซอร์ (ดูรูป));
• เพิ่มเครื่องรับ (Qi receiver) บนแบตเตอรี่แบบพกพา (ดูรูป);
• การเขียนฟังก์ชันบน Arduino โดยขอให้หุ่นยนต์เดินตามเส้นบนพื้นในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อไปถึงแท่นชาร์จและชาร์จแบตเตอรี่เพื่อให้หุ่นยนต์ทั้งหมดพร้อมสำหรับการเล่นเกมครั้งต่อไปโดยอัตโนมัติ

เนื่องจากเราพบปัญหาในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ด้วยแบตเตอรี่แบบพกพาก่อนถึงเส้นตายของโครงการ (คำเตือน: โครงการนี้อยู่ภายใต้การดูแลของอาจารย์ของ ULB/VUB เราจึงมีกำหนดเส้นตายในการเคารพ) เราจึงไม่สามารถทดสอบการสรุปผลได้ หุ่นยนต์ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถดูวิดีโอของหุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนจากคอมพิวเตอร์ (การเชื่อมต่อ USB) และควบคุมโดยรีโมทคอนโทรลได้ที่นี่

อย่างไรก็ตาม เราสามารถเข้าถึงมูลค่าเพิ่มทั้งหมดที่เราตั้งเป้าหมายไว้ได้: - ความทนทาน- รูปร่างกลม- ปริศนาเปิด- สวิตช์ควบคุม (ระยะไกล -> อัตโนมัติ) หากโครงการนี้ยังคงให้ความสนใจและความอยากรู้อยากเห็นของคุณ เราจึงรู้สึกดีมาก อยากรู้ว่าคุณทำอะไร ดูว่าคุณทำตามขั้นตอนบางอย่างที่แตกต่างจากที่เราทำหรือไม่ และดูว่าคุณประสบความสำเร็จในกระบวนการชาร์จอัตโนมัติหรือไม่ !

อย่าลังเลที่จะบอกเราว่าคุณคิดอย่างไรเกี่ยวกับโครงการนี้ !