Swarm Bots: การประกอบและการขนส่งแบบร่วมมือ: 13 ขั้นตอน

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

สวัสดีทุกคน, คำแนะนำนี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับ 'Swarm Bots: Assembly and Co-operative Transport' ซึ่งเราสามารถสร้างหุ่นยนต์ต้นแบบและทาสของเราได้ ทาสจะติดตามหุ่นยนต์ต้นแบบ และเราจะควบคุมหุ่นยนต์ต้นแบบด้วยสมาร์ทโฟนของเรา มันเป็นโครงการที่สนุก ลอง อิเล็กทรอนิกส์เกินบรรยายในตัวคุณและเล่นกับหุ่นยนต์ ฉันจะลองรูปภาพ วิดีโอ คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับโครงการนี้หลายๆ ครั้งเพื่อให้ได้แนวคิดที่ชัดเจน

ทำไม COBOT ถึงแตกต่างจาก Swarm และบอทปกติที่คุณพบได้ที่นี่

1. บทนำ

1.1 หุ่นยนต์ Swarm คืออะไร !

1. หุ่นยนต์ Swarm เป็นแนวทางใหม่ในการประสานงานของระบบหลายหุ่นยนต์ซึ่งประกอบด้วยหุ่นยนต์ทางกายภาพส่วนใหญ่จำนวนมาก

2. วิธีการนี้เกิดขึ้นในด้านปัญญาประดิษฐ์ของฝูง เช่นเดียวกับการศึกษาทางชีววิทยาของแมลง มด และสาขาอื่นๆ ในธรรมชาติ ซึ่งมีพฤติกรรมเป็นฝูงเกิดขึ้น

3. Swarm Robotics เป็นพื้นที่ที่เกิดขึ้นใหม่ในกลุ่มวิทยาการหุ่นยนต์ซึ่งใช้กระบวนทัศน์การควบคุมแบบกระจายอย่างสมบูรณ์และหุ่นยนต์ที่ค่อนข้างง่ายเพื่อให้ได้พฤติกรรมที่ประสานกันในระดับกลุ่ม

4. ระบบหุ่นยนต์ Swarm เป็นระบบจัดการตนเอง หมายความว่าพฤติกรรมเชิงสร้างสรรค์ (หรือมหภาค) เกิดขึ้นจากการตัดสินใจส่วนบุคคล (หรือด้วยกล้องจุลทรรศน์) ที่หุ่นยนต์ทำ

ขั้นตอนที่ 1: ที่มาของ Swarm & Reference ในภาพยนตร์

1.2 Origin of Swarm 1. การวิจัยความฉลาดของฝูงส่วนใหญ่ได้รับแรงบันดาลใจจากการที่ฝูงธรรมชาติ เช่น แมลงสังคม ปลา หรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในชีวิตจริง

2. ฝูงเหล่านี้มีขนาดตั้งแต่ไม่กี่คนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ธรรมชาติขนาดเล็กไปจนถึงอาณานิคมที่มีการจัดระเบียบสูงซึ่งอาจครอบครองอาณาเขตขนาดใหญ่และประกอบด้วยบุคคลมากกว่าหนึ่งล้านคน

3. พฤติกรรมกลุ่มที่เกิดขึ้นในฝูงแสดงให้เห็นความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่งสูง เช่น การวางแผนเส้นทาง การสร้างรัง การจัดสรรงาน และพฤติกรรมส่วนรวมที่ซับซ้อนอื่นๆ อีกมากมายในฝูงธรรมชาติต่างๆ

4. บุคคลในฝูงธรรมชาติแสดงความสามารถที่ต่ำมาก แต่พฤติกรรมกลุ่มที่ซับซ้อนสามารถปรากฏในฝูงทั้งหมดได้ เช่น การอพยพของฝูงนกและฝูงปลา และการหาอาหารของฝูงมดและผึ้งดังแสดงในรูปที่ ปลวกเป็นฝูง สร้างอาณานิคม, ฝูงนกเพื่อหาอาหาร, ฝูงผึ้งจับน้ำผึ้ง

ขั้นตอนที่ 2: คำจำกัดความของปัญหา

1. บทนำ

ในบทนี้ เราจะดำเนินการตามวัตถุประสงค์หลักสองประการของโครงการของเรา นั่นคือ การประกอบตนเองและการขนส่งแบบร่วมมือ ในการประกอบตัวเอง หุ่นยนต์สองตัวจะประกอบในรูปแบบเส้นและในการขนส่งแบบร่วมมือ บอททั้งสองนี้จะขนส่งบล็อกจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

1..1 การประกอบหุ่นยนต์ฝูงด้วยตนเอง

เรามุ่งเป้าไปที่การควบคุมกลุ่มของ s-bots ในลักษณะที่เป็นอิสระอย่างเต็มที่ในลักษณะที่พวกมันค้นหา เข้าใกล้ และเชื่อมต่อกับวัตถุ

1.2 สหกรณ์ขนส่ง

ในงานนี้กล่าวถึงปัญหาของ

ก) วิธีควบคุม s-bot แยกจากกันเพื่อเชื่อมต่อกับวัตถุและ/หรือซึ่งกันและกันโดยอัตโนมัติ และ

b) วิธีควบคุม swarm-bot หรือชุดของ swarm-bots เพื่อขนส่งวัตถุไปยังเป้าหมาย

การออกแบบและประโยชน์ของสถาปัตยกรรมการควบคุมแบบไฮบริดสำหรับการควบคุมกลุ่ม s-bots ที่ประกอบตัวเองซึ่งทำงานเกี่ยวกับการขนส่งแบบร่วมมือได้รับการศึกษาในการจำลองแล้ว ปัญหาดังกล่าวได้แยกย่อยเป็นปัญหาย่อยของการควบคุมการกระทำ

1. S-bots ที่สามารถประกอบตัวเองได้ ประกอบ s-bots ที่สามารถระบุตำแหน่งเป้าหมายได้ในระหว่างการขนส่ง

2. s-bot ที่ประกอบเข้าด้วยกันซึ่งไม่สามารถระบุตำแหน่งเป้าหมายได้ในระหว่างการขนส่ง ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ต้นแบบและทาสหนึ่งตัว

3. เชื่อมต่อเซ็นเซอร์หลีกเลี่ยงแสงกับหุ่นยนต์ฝูง

4. พัฒนาการสื่อสาร SPI ระหว่างหุ่นยนต์ฝูง

5. การซิงโครไนซ์ระหว่างหุ่นยนต์สองตัว การขนส่งวัตถุอย่างจำกัดเป็นเพียงข้อจำกัดของโครงการของเรา

ขั้นตอนที่ 3: วิธีการ

ห้ากลุ่มหลักของโครงการฝูงประกอบด้วย

A) Arduino Master & Slave: มาสเตอร์และสเลฟเป็นบอตที่ใช้ Arduino ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อดำเนินงานที่ต้องการ - ในกรณีของเราในการขนส่งของหนัก ต้นแบบควบคุมการเคลื่อนไหวและการกระทำของทาสผ่านโมดูล RF ที่อธิบายไว้ในส่วนถัดไป

B) โมดูล RF (nrf24l01): การสื่อสารระหว่างมาสเตอร์และสเลฟเกิดขึ้นผ่านโมดูล RF อาจารย์จะส่งคำสั่งที่ต้องการผ่านโมดูลตัวส่งสัญญาณ ซึ่งสเลฟรับและตามด้วยโมดูลตัวรับที่ต่ออยู่

C) ตัวหลีกเลี่ยงอุปสรรค: นี่คือสายตาของบอท ตัวหลีกเลี่ยงอุปสรรคช่วยให้บอทหลีกเลี่ยงอุปสรรคที่ไม่ต้องการและยังป้องกันการชนกัน ประกอบด้วยระบบโฟโตไดโอดและไฟ LED ซึ่งวางอยู่บนมาสเตอร์และสเลฟตามลำดับ

D) One Sheeld: ส่วนแรกคือเกราะที่เชื่อมต่อกับบอร์ด Arduino ของคุณและทำหน้าที่เป็นคนกลางไร้สาย ส่งข้อมูลระหว่าง Arduino และสมาร์ทโฟน Android ผ่าน Bluetooth เป็นแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์และแอปบนสมาร์ทโฟน Android ที่จัดการการสื่อสารระหว่างเกราะป้องกันของเรากับสมาร์ทโฟนของคุณ และให้คุณเลือกระหว่างเกราะป้องกันต่างๆ ที่มีอยู่

E) LV-MaxSonar: เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกของเราอยู่ในอากาศ การตรวจจับวัตถุแบบไม่สัมผัส และเซ็นเซอร์แบบต่างๆ ที่ตรวจจับวัตถุภายในพื้นที่ เซ็นเซอร์เหล่านี้ไม่ได้รับผลกระทบจากสีหรือลักษณะการมองเห็นอื่นๆ ของวัตถุที่ตรวจพบ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกใช้เสียงความถี่สูงในการตรวจจับและกำหนดตำแหน่งวัตถุในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

ขั้นตอนที่ 4: การเชื่อมต่อส่วนประกอบ

Swarm Bots:พินการประกอบและการขนส่งแบบมีส่วนร่วม

A. nrf24L01 คำอธิบายพิน

1 - GND

2 - VCC 3.3V !!! ไม่ใช่ 5V

3 - CE ถึง Arduino พิน 9

4 - CSN ไปยัง Arduino พิน 10

5 - SCK เป็นขา Arduino 13

6 - MOSI เป็นขา Arduino 11

7 - MISO ถึง Arduino พิน 12

8 - ไม่ได้ใช้

B. LV-MaxSonar

Vcc-5V

GND

ดาต้าพิน - A5

C. L293D ตัวขับมอเตอร์ IC

LeftMotorForward - D7 (พินดิจิตอล 7)

LeftMotorReverse - D6

RightMotorForward - D5

RightMotorReverse - D4

D. โฟโตไดโอด (อุปกรณ์เสริม)

VCC-5V

GND

ดาต้าพิน - D0

คุณสามารถเชื่อมต่อพินตามการออกแบบ PCB ของคุณได้ แต่ต้องทำการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นในโค้ด

หมายเหตุ: ผู้คนจะประสบปัญหาบางอย่างขณะเชื่อมต่อและรันโปรแกรมในครั้งแรก โปรดทำการเชื่อมต่อและรหัสทั้งหมดให้ถูกต้อง จากนั้นลองอีกครั้ง

ขั้นตอนที่ 5: การเขียนโปรแกรม

Hackster.io

หมายเหตุ: ไฟล์ txt ที่แนบมาต่อไปนี้มีโปรแกรม Master.ino และ Slave.ino ใช้การอ้างอิงจากโค้ดเข้าใจการทำงานแล้วอัปโหลดไปยัง master arduino และ slave arduino ตามลำดับ:)

ขั้นตอนที่ 6: CASING & PCB & PROTOTYPING

คุณสามารถใช้กรณีใดก็ได้สำหรับหุ่นยนต์ของคุณ

PCB ประกอบด้วย nrF, เซ็นเซอร์หลีกเลี่ยงอุปสรรค, แบตเตอรี่, L293D IC คุณไม่จำเป็นต้องสร้าง PCB เพียงแค่เชื่อมต่อส่วนประกอบแต่ละชิ้นบนบอร์ด purf แล้วประสานเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบเซ็นเซอร์หลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง

ขั้นตอนที่ 8: การทดสอบ NRF24L01 TRANSRECEIVER

หมายเหตุ: ขออภัยสำหรับลายน้ำในวิดีโอ;)

ขั้นตอนที่ 9: การทดสอบ BOT เดี่ยว & 1SHEELD ทำงาน

ขั้นตอนที่ 10: เวนเจอร์สรวมตัวกันเพื่อการทดสอบขั้นสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 11: การทดสอบขั้นสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 12: บทสรุป

1. โครงการของเรามีพื้นฐานมาจากพฤติกรรมตามธรรมชาติของฝูงผึ้งหรือฝูงมดที่ดำเนินงานที่ได้รับมอบหมายอย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล

2. การประสานงานระหว่าง Master และ Slave bot มีประสิทธิภาพในการทำให้เกิดงานที่เป็น Object Transportation

3. ในที่นี้มีเพียง 1 Master และ 1 Slave bots ที่ใช้ซึ่งจำกัดขนาดของวัตถุที่สามารถขนส่งจากต้นทางไปยังปลายทางได้

4. เมื่อประกอบตัวเองเสร็จแล้ว การขนส่งของวัตถุก็เป็นกระบวนการที่ง่ายและเชื่อถือได้

5. การใช้ Wireless Bots ทำให้คู่ Master และ Slave Bot สะดวกต่อการใช้งาน

ขอบเขตในอนาคต

1. การเพิ่มจำนวนทาสทำให้สามารถขนส่งสิ่งของที่ใหญ่กว่าและหนักกว่าได้

2. Swarm Robots เหล่านี้สามารถใช้สำหรับปฏิบัติการกู้ภัยต่างๆ ที่สถานการณ์ไม่เอื้ออำนวยต่อมนุษย์ที่จะเข้าไปแทรกแซง

3. สามารถใช้ Swarm Robotics เพื่อรับใช้ชาติผ่านการรับราชการทหารได้ สิ่งนี้จะลดจำนวนผู้เสียชีวิตจากสงคราม

ขั้นตอนที่ 13: ขอบคุณ:)

ขอบคุณมากที่สละเวลาดูคำแนะนำนี้

ฉันหวังว่าฉันจะอธิบายสั้น ๆ สำหรับโครงการนี้เพื่อให้ทุกคนสามารถเข้าใจโครงการได้อย่างง่ายดายและสร้างขึ้นเอง เนื่องจากเป็นโปรเจ็กต์ที่ซับซ้อนเล็กน้อย คุณอาจประสบปัญหาในช่วงแรกระหว่างการเชื่อมต่อ การเขียนโค้ด และการทดสอบ เพียงทำตามขั้นตอนทีละรายการและกำจัดบรรทัดข้อผิดพลาด อย่าเพิ่งอัปโหลดโค้ดโดยตรงและเริ่มทำงาน รหัสยังเป็นรหัสทั่วไป ผู้คนอาจต้องทำการเปลี่ยนแปลงตามความต้องการของคุณ

สิ่งที่ฉันแนะนำคือขั้นแรกให้อินเทอร์เฟซหนึ่งรหัสส่วนประกอบและทดสอบจากนั้นเพิ่มอีกหนึ่งรหัสและทดสอบ นี้จะช่วยให้ดีขึ้น ใช้การอ้างอิงจาก google เพราะรหัสของฉันยังไม่ถูกต้อง 100% ในที่สุดฉันก็เป็นมือใหม่ใน Arduino และการเขียนโปรแกรมด้วยดังนั้นฉันจึงพยายามอย่างดีที่สุดเท่าที่จะทำได้

หวังว่าคุณจะชอบมัน:)

โปรดชื่นชอบคำแนะนำนี้

โปรดลงคะแนนให้ฉันในการประกวดหุ่นยนต์

ไชโย!