Swarm Bots: Συναρμολόγηση και Συνεργατική Μεταφορά: 13 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Γεια σε όλους, Αυτό το διδακτικό είναι για το «Swarm Bots: Assembly and Co-operative Transport» στο οποίο μπορούμε να φτιάξουμε το δικό μας κύριο και σκλάβο ρομπότ, ο σκλάβος θα ακολουθήσει το κύριο ρομπότ και θα ελέγξουμε το κύριο ρομπότ με το smartphone μας. Είναι ένα διασκεδαστικό έργο, απλά δοκιμάστε το ηλεκτρονικά geek μέσα σας και παίξτε με τη ρομποτική. Θα δοκιμάσω πολλές εικόνες, βίντεο, σύντομη εξήγηση σχετικά με αυτό το έργο για να έχω σαφή ιδέα.

Γιατί τα COBOT διαφέρουν από το Swarm και το κανονικό bot μπορείτε να βρείτε εδώ

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

1.1 Αυτό που πραγματικά είναι η ρομποτική Swarm

1. Η ρομποτική Swarm είναι μια νέα προσέγγιση στο συντονισμό συστημάτων πολλαπλών ρομπότ τα οποία αποτελούνται από μεγάλο αριθμό απλών κυρίως φυσικών ρομπότ.

2. Αυτή η προσέγγιση προέκυψε στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης σμήνους καθώς και στη βιολογική μελέτη εντόμων, μυρμηγκιών και άλλων πεδίων στη φύση, όπου εμφανίζεται μια συμπεριφορά σμήνους.

3. Η Swarm Robotics είναι ένας αναδυόμενος τομέας στη συλλογική ρομποτική που χρησιμοποιεί ένα πλήρως κατανεμημένο παράδειγμα ελέγχου και σχετικά απλά ρομπότ για να επιτύχει συντονισμένη συμπεριφορά σε επίπεδο ομάδας.

4. Τα συστήματα ρομποτικής σμήνους αυτοοργανώνονται, πράγμα που σημαίνει ότι η εποικοδομητική συλλογική (ή μακροσκοπική) συμπεριφορά προκύπτει από μεμονωμένες (ή μικροσκοπικές) αποφάσεις που παίρνουν τα ρομπότ.

Βήμα 1: Προέλευση του σμήνους και αναφορά σε ταινίες

1.2 Προέλευση του σμήνους 1. Οι περισσότερες έρευνες νοημοσύνης σμήνους εμπνέονται από τον τρόπο με τον οποίο τα σμήνη της φύσης, όπως κοινωνικά έντομα, ψάρια ή θηλαστικά, αλληλεπιδρούν μεταξύ τους στο σμήνος στην πραγματική ζωή.

2. Αυτά τα σμήνη κυμαίνονται σε μέγεθος από λίγα άτομα που ζουν σε μικρές φυσικές περιοχές έως πολύ οργανωμένες αποικίες που μπορεί να καταλαμβάνουν τις μεγάλες περιοχές και αποτελούνται από περισσότερα από εκατομμύρια άτομα.

3. Οι ομαδικές συμπεριφορές που εμφανίζονται στα σμήνη δείχνουν μεγάλη ευελιξία και ευρωστία, όπως σχεδιασμός διαδρομής, κατασκευή φωλιών, κατανομή εργασιών και πολλές άλλες πολύπλοκες συλλογικές συμπεριφορές σε διάφορα σμήνη φύσης.

4. Τα άτομα στο σμήνος της φύσης παρουσιάζουν πολύ κακές ικανότητες, ωστόσο οι πολύπλοκες συμπεριφορές ομάδων μπορεί να εμφανιστούν σε ολόκληρο το σμήνος, όπως η μετανάστευση πλήθους πτηνών και ιχθυοτροφείων και η αναζήτηση αποικιών μυρμηγκιών και μελισσών όπως φαίνεται στο Σχ. Τερμίτες σμήνη χτίζουν αποικίες, πτηνά σμηνώνουν για να βρουν τροφή, μέλισσες σπαράζουν για να συλλέξουν μέλι.

Βήμα 2: ΟΡΙΣΜΟΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ

1. Εισαγωγή

Σε αυτό το κεφάλαιο θα εργαστούμε για δύο βασικούς στόχους, το έργο μας, δηλαδή την αυτοσυναρμολόγηση και τη συνεταιριστική μεταφορά. Στην αυτοσυναρμολόγηση δύο ρομπότ θα συναρμολογηθούν σε σχηματισμό γραμμής και σε συνεταιριστική μεταφορά αυτά τα δύο bot θα μεταφέρουν μπλοκ από το ένα μέρος στο άλλο.

1..1 Αυτοσυναρμολόγηση ρομπότ σμήνους

Στοχεύουμε στον έλεγχο μιας ομάδας s-bots με απόλυτο αυτόνομο τρόπο με τέτοιο τρόπο ώστε να εντοπίζουν, να πλησιάζουν και να συνδέονται με ένα αντικείμενο.

1.2 Συνεργατικές μεταφορές

Σε αυτήν την εργασία αντιμετωπίζεται το πρόβλημα του

α) πώς να ελέγχετε ξεχωριστά s-bots για αυτόνομη σύνδεση με ένα αντικείμενο ή/και μεταξύ τους, και

β) πώς να ελέγξετε ένα σμήνος-bot ή μια συλλογή σμήνους-bots για να μεταφέρετε ένα αντικείμενο προς έναν στόχο.

Ο σχεδιασμός και η χρησιμότητα μιας υβριδικής αρχιτεκτονικής ελέγχου για τον έλεγχο μιας αυτοσυναρμολογούμενης ομάδας s-bots που ασχολούνται με μια συνεργασία συνεργατικής μεταφοράς έχουν ήδη μελετηθεί σε προσομοίωση. Το πρόβλημα έχει αναλυθεί σε υποπροβλήματα ελέγχου των ενεργειών.

1. S-bots που μπορούν να συναρμολογηθούν. Συναρμολογημένα s-bots που μπορούν να εντοπίσουν τον στόχο κατά τη μεταφορά.

2. Συναρμολογημένα s-bots που δεν μπορούν να εντοπίσουν τον στόχο κατά τη μεταφορά. Χρησιμοποιήστε έναν κύριο και βοηθητικό μικροελεγκτή.

3. Διασύνδεση οπτικού αισθητήρα αποφυγής με ρομπότ σμήνους.

4. Αναπτυγμένη επικοινωνία SPI μεταξύ ροών ρομπότ.

5. Συγχρονισμός μεταξύ δύο ρομπότ σμήνους. Η περιορισμένη μεταφορά αντικειμένου είναι μόνο περιορισμός του έργου μας.

Βήμα 3: ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Τα πέντε κύρια έργα του σμήνους αποτελούνται από

Α) Arduino Master & Slave: Ο κύριος και ο σκλάβος είναι δύο bots με βάση το arduino, τα οποία συνεργάζονται για να πραγματοποιήσουν το επιθυμητό έργο- στην περίπτωσή μας μεταφορά βαρέων αντικειμένων. Ο κύριος ελέγχει την κίνηση και τις ενέργειες του σκλάβου μέσω της μονάδας RF που εξηγείται στο επόμενο μέρος.

Β) Ενότητα RF (nrf24l01): Η επικοινωνία μεταξύ του κύριου και του υποτελούς πραγματοποιείται μέσω της μονάδας RF. Το Master στέλνει την επιθυμητή εντολή μέσω της μονάδας πομπού, η οποία λαμβάνεται και ακολουθείται από τον Slave μέσω της ενότητας δέκτη που είναι προσαρτημένη σε αυτήν.

Γ) Αποφυγή εμποδίων: Αυτό είναι το μάτι των bots. Η αποφυγή εμποδίων βοηθά τα bots να αποφύγουν ανεπιθύμητα εμπόδια και επίσης αποτρέπει τη σύγκρουση μεταξύ τους. Αποτελείται από ένα σύστημα φωτοδιόδων και LED, τα οποία τοποθετούνται στο master και το slave αντίστοιχα

Δ) Ένα κάλυμμα: Το πρώτο μέρος είναι μια ασπίδα που συνδέεται φυσικά με την πλακέτα Arduino σας και λειτουργεί ως ασύρματος μεσάζων, μεταφέροντας δεδομένα μεταξύ του Arduino και οποιουδήποτε smartphone Android μέσω Bluetooth. Είναι μια πλατφόρμα και εφαρμογή λογισμικού για smartphone Android που διαχειρίζεται την επικοινωνία μεταξύ της ασπίδας μας και του smartphone σας και σας επιτρέπει να επιλέξετε ανάμεσα σε διαφορετικές διαθέσιμες ασπίδες.

Ε) LV-MaxSonar: Οι αισθητήρες υπερήχων μας βρίσκονται στον αέρα, ανίχνευση αντικειμένων χωρίς επαφή και αισθητήρες εμβέλειας που ανιχνεύουν αντικείμενα σε μια περιοχή. Αυτοί οι αισθητήρες δεν επηρεάζονται από το χρώμα ή άλλα οπτικά χαρακτηριστικά του ανιχνευθέντος αντικειμένου. Οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούν ήχο υψηλής συχνότητας για τον εντοπισμό και τον εντοπισμό αντικειμένων σε διάφορα περιβάλλοντα.

Βήμα 4: ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ ΤΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ

Swarm Bots: Συνέλευση και συνεταιριστική μεταφορά Pin Περιγραφή

A. nrf24L01 περιγραφή ακίδων

1 - GND

2 - VCC 3.3V !!! ΟΧΙ 5V

3 - CE έως Arduino pin 9

4 - CSN σε Arduino pin 10

5 - SCK στο Arduino pin 13

6 - MOSI προς Arduino pin 11

7 - MISO προς Arduino pin 12

8 - ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΜΕΝΟ

Β. LV-MaxSonar

Vcc-5V

GND

Καρφίτσα δεδομένων - A5

C. IC L293D Motor Driver IC

LeftMotorForward - D7 (pinηφιακή ακίδα 7)

LeftMotorReverse - D6

RightMotorForward - D5

RightMotorReverse - D4

Δ. Φωτοδίοδος (προαιρετικό)

VCC-5V

GND

Καρφίτσα δεδομένων - D0

Μπορείτε να συνδέσετε την καρφίτσα σύμφωνα με το σχέδιο του PCB σας, αλλά πρέπει να γίνουν οι απαραίτητες αλλαγές στον κώδικα.

Σημείωση: Οι άνθρωποι θα αντιμετωπίσουν κάποιο πρόβλημα κατά τη διασύνδεση και την εκτέλεση του προγράμματος στην πρώτη προσπάθεια. Παρακαλούμε περάστε σωστά από όλες τις συνδέσεις και τον κώδικα και, στη συνέχεια, δοκιμάστε το ξανά.

Βήμα 5: ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Hackster.io

Σημείωση: Το ακόλουθο συνημμένο αρχείο txt περιέχει το πρόγραμμα Master.ino και Slave.ino. Λάβετε αναφορά από τον κώδικα, κατανοήστε την εργασία και, στη συνέχεια, ανεβάστε το στο αντίστοιχο κύριο arduino και slave arduino:)

Βήμα 6: ΘΗΚΗ & PCB & ΠΡΩΤΟΤΥΠΩΣΗ

Μπορείτε να πάρετε οποιαδήποτε θήκη για το ρομπότ σας

Τα PCB περιέχουν nrF, αισθητήρα αποφυγής εμποδίων, μπαταρία, L293D IC. Δεν χρειάζεται να φτιάξετε PCB, απλώς σε καθαρό πίνακα συνδέστε κάθε εξάρτημα και κολλήστε το

Βήμα 7: ΔΟΚΙΜΑΣΤΗΣ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΚΗΣ ΑΠΟΦΥΓΗΣ

Βήμα 8: ΔΟΚΙΜΗ NRF24L01 TRANSRECEIVER

Σημείωση: Συγγνώμη για το υδατογράφημα στο βίντεο;)

Βήμα 9: ΔΟΚΙΜΑΣΗ ΕΝΟΣ ΜΠΟΤ & ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1ΤΡΟΧΟΥ

Βήμα 10: ΣΥΝΕΛΕΥΣΗ ΕΚΔΙΚΗΤΩΝ ΓΙΑ ΤΕΛΙΚΗ ΔΟΚΙΜΗ

Βήμα 11: ΤΕΛΙΚΗ ΔΟΚΙΜΗ

Βήμα 12: ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

1. Το Έργο μας βασίζεται βασικά στη φυσική συμπεριφορά ενός Σμήνους μελισσών ή ενός Σμήνους μυρμηγκιών που εκτελούν αποτελεσματικά και αποτελεσματικά το έργο που τους έχει ανατεθεί.

2. Ο συντονισμός μεταξύ του Master και του Slave bot είναι αποτελεσματικός στην επίτευξη του έργου που είναι η μεταφορά αντικειμένων

3. Εδώ χρησιμοποιούνται μόνο 1 Master και 1 Slave bots που θέτουν έναν περιορισμό στο μέγεθος του αντικειμένου που μπορεί να μεταφερθεί από την Πηγή στον Προορισμό.

4. Μόλις ολοκληρωθεί η αυτοσυναρμολόγηση, η μεταφορά του αντικειμένου είναι εύκολη και αξιόπιστη διαδικασία.

5. Η χρήση Wireless Bots καθιστά το ζευγάρι Master και Slave Bot εύχρηστο για χρήση.

ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ

1. Με την αύξηση του αριθμού των Σκλάβων, μπορεί να πραγματοποιηθεί Μεταφορά Μεγαλύτερων και Βαρύτερων αντικειμένων.

2. Αυτά τα ρομπότ Swarm μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορες Επιχειρήσεις Διάσωσης όπου οι καταστάσεις δεν είναι ευνοϊκές για την παρέμβαση των Ανθρώπων.

3. Η χρήση της Swarm Robotics μπορεί να επεκταθεί για να εξυπηρετήσει ένα έθνος μέσω στρατιωτικών υπηρεσιών. Αυτό θα μειώσει τον αριθμό των θυμάτων από έναν πόλεμο.

Βήμα 13: ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ:)

Σας ευχαριστώ πολύ για τον χρόνο σας για να ρίξετε μια ματιά σε αυτό το διδακτικό

Ελπίζω να έκανα μια σύντομη εξήγηση για αυτό το έργο, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να κατανοήσει εύκολα το έργο και να φτιάξει το δικό του. Δεδομένου ότι είναι λίγο περίπλοκο έργο, ενδέχεται να αντιμετωπίσετε πρόβλημα αρχικά κατά τη διασύνδεση, την κωδικοποίηση και τον έλεγχο. Απλώς ακολουθήστε το βήμα ένα ένα και εξαλείψτε τη γραμμή σφάλματος, μην ανεβάζετε απλώς τον κώδικα και ξεκινήστε να τρέχετε. Ο κώδικας είναι επίσης ένας γενικός κώδικας, οι άνθρωποι ίσως χρειαστεί να κάνουν αλλαγές σύμφωνα με τις απαιτήσεις σας.

Αυτό που προτείνω είναι πρώτα να διασυνδέσετε ένα συστατικό κωδικοποιήστε το και δοκιμάστε το, στη συνέχεια προσθέστε ένα άλλο ένα κωδικό και δοκιμάστε το. Αυτό θα βοηθήσει καλύτερα. Πάρτε κάποια αναφορά από το google γιατί ο κωδικός μου επίσης δεν είναι 100% σωστός. Επιτέλους, είμαι επίσης αρχάριος στο arduino και τον προγραμματισμό, επομένως προσπάθησα όσο καλύτερα μπορούσα.

Ελπίζω να σας άρεσε:)

Παρακαλώ προτιμήστε αυτό το Instructable

PleaseΗΦΙΣΤΕ ΜΟΥ ΣΤΟ Διαγωνισμό ROBOT

Στην υγειά σας