Een robot die rondrijdt en obstakels ontwijkt. — Magnetische sensoren

In dit artikel zullen we verschillende robotontwerpen bekijken die het volgende gedrag implementeren:
1. Hij gaat om een ​​obstakel heen wanneer hij ermee in contact komt met zijn “antennes”.
2. Vermijdt obstakels zonder contact (IR-bumper).
3. Hij laat zijn “antennes” op het obstakel rusten, beweegt achteruit, maakt een bocht en gaat dan verder.
4. Vermijdt obstakels met een bocht (IR-bumper).
5. Volgt het object met behoud van afstand (IR-bumper).

Voordat we naar de circuits gaan kijken, laten we kort kijken naar de kenmerken van de L293-chip.

Afb.1. Pinout van de L293D-chip

Binnenin bevinden zich twee stuurprogramma's voor het aansturen van elektromotoren.
De motoren zijn aangesloten op de OUTPUT-uitgangen. Wij hebben de mogelijkheid om twee DC-motoren aan te sluiten.
De 8e en 16e pin van de microschakeling zijn verbonden met de positieve voeding. Er wordt een aparte voeding ondersteund, d.w.z. De 16e pin (Vss) is bedoeld om de chip zelf van stroom te voorzien (5 volt), en de Vs pin (8e pin) kan worden aangesloten op de voeding van de motoren. De maximale spanning van het vermogensgedeelte bedraagt ​​36 volt.
Ik ga ze niet scheiden en sluit ze in alle circuits aan op een gemeenschappelijke stroombron.
De negatieve voeding of aarde (GND) is verbonden met pinnen nr. 4, 5, 12, 13. Deze contacten zorgen bovendien voor warmteafvoer voor de microschakeling, dus bij het solderen aan het bord is het raadzaam om een ​​vergrote gemetalliseerd gebied voor deze pinnen.
De microschakeling heeft ook ingangen ENABLE1 en ENABLE2.
Om de drivers in te schakelen, moet er een logische eenheid op deze pinnen zitten; met andere woorden, we verbinden de 1e en 9e pin met de positieve voeding.
Er zijn ook INPUT-ingangen voor het aansturen van motoren.

Afb.2. Tabel met correspondentie tussen logische niveaus bij in- en uitgangen.

Hierboven ziet u een tabel waaruit u kunt begrijpen dat als er een logische wordt toegepast op de INPUT1-ingang, d.w.z. sluit aan op de positieve kant van de stroombron en de INPUT2-ingang op de negatieve, dan begint de motor M1 te draaien bepaalde kant. En als je op deze ingangen de logische niveaus verwisselt, draait motor M1 de andere kant op.
Hetzelfde gebeurt met het tweede deel, waarop de M2-motor is aangesloten.

Het is deze functie die wordt gebruikt in de gepresenteerde robotschema's.

Schema nr. 1. De robot gaat om een ​​obstakel heen wanneer hij er contact mee maakt met zijn “antennes”.

Afb.3. Schema nr. 1. Met mechanische obstakelsensoren.

Nadat de stroom is ingeschakeld, zullen de motoren in een bepaalde richting draaien, waardoor de robot vooruit beweegt. Dit gebeurt vanwege het feit dat een signaal via weerstand R2 aan INGANG1 wordt geleverd hoog niveau, hetzelfde als bij de INPUT4-ingang. Transistor VT1 is veilig gesloten, de basis wordt naar de min van de voeding getrokken en er vloeit geen stroom naar de collector.
Ik zal het aan de linkerkant uitleggen, omdat... beide delen zijn symmetrisch.
Op de ingang INPUT2 wordt via weerstand R3 een logische 0 ingesteld. Afgaande op de tabel (Fig. 2) draait de motor in een bepaalde richting. Aan de rechterkant van het diagram gebeurt hetzelfde en beweegt de robot vooruit.
Het circuit bevat toetsen (SB1, SB2), die SPDT-schakelaars gebruiken. Er worden paperclips aan bevestigd met behulp van hete lijm en er worden obstakelsensoren verkregen.

Afb.4. Antennesensoren zijn gemaakt van paperclips.

Wanneer een dergelijke sensor een obstakel raakt, sluit de sleutel en wordt de INPUT2-ingang verbonden met de positieve voeding, d.w.z. logische "1" wordt opgegeven. Op hetzelfde moment opent ook de transistor, waardoor de logische één aan ingang INPUT1 wordt vervangen door een logische nul. Wanneer de knop wordt ingedrukt, draait de motor in de andere richting. Microschakelaars treden schoksgewijs in werking en de motor draait de robot weg van het obstakel totdat de sensor geen contact meer maakt met het obstakel.

Zoals je misschien al geraden hebt, moeten de schakelaars of de motoren zelf kruislings worden geplaatst.

Schema nr. 2. Robot vermijdt obstakels zonder contact (IR-bumper)

Nog interessanter gedrag kan worden gerealiseerd als TSOP-ontvangers worden gebruikt als sensoren om infraroodsignalen te ontvangen. Dit zal een soort IR-bumper zijn.
Dus nu ziet het circuit er zo uit.

Afb.5. Schema nr. 2. Met infrarood obstakelsensoren.

De "IR-ontvangstmodule" werkt als volgt: wanneer een infraroodsignaal arriveert bij de TSOP-ontvanger, verschijnt er een negatieve spanning aan de uitgang, die de PNP-transistor ontgrendelt, en wordt de stroom van de voeding plus geleverd aan het ingangscircuit van de microschakeling. Als er de laatste keer mechanische schakelaars zijn gebruikt, met de zogenaamde antennes van paperclips, dan nieuw schema zorgt ervoor dat de robot niet tegen een obstakel botst, maar er vanaf een bepaalde afstand op reageert. Het ziet er zo uit:

Het ontvangstgedeelte is op deze manier ontworpen: twee absoluut identieke modules (links en rechts) aan elkaar bevestigd (Fig. 8).

Als ontvangers werden TSOP1136 met een werkfrequentie van 36 kHz gebruikt. De pinlocaties worden weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Afb.6. TSOP1136.

We hebben de ontvangers ontdekt, maar om obstakels te detecteren moet je zenden infrarood straling met een bepaalde frequentie. De werkfrequentie van ontvangers varieert, in mijn geval is deze 36 kHz. Daarom werd een pulsgenerator voor deze frequentie op de NE555-chip gemonteerd en werden infrarood-emitterende diodes op de uitgang aangesloten.


Afb.7. NE555 emittercircuit.

Aan het robotchassis is een fragment van een breadboard bevestigd, waarop u het gewenste aantal IR-diodes kunt installeren.
Het is raadzaam om krimpkousen of iets dergelijks op de diodes te plaatsen, zodat deze naar voren schijnen en niet in verschillende richtingen.

Afb.8. IR-bumper.

Nadat de stroom is ingeschakeld, kan het zijn dat de robot achteruit beweegt, dit komt door de te hoge gevoeligheid van de TSOP-ontvangers. Ze nemen het gereflecteerde signaal zelfs vanaf de vloer, muren en andere oppervlakken waar. Daarom wordt in het IR-signaalzendercircuit (Fig. 7) een trimweerstand gebruikt, met behulp waarvan we de helderheid van de infrarooddiodes verminderen en de gewenste gevoeligheid bereiken.

Schema nr. 3. Zo'n robot beweegt zich terug van het obstakel en maakt een bocht.

Laten we eens kijken naar een ander interessant schema.

Afb.9. Schema nr. 3.

Wanneer zo’n robot met een van zijn antennes een obstakel raakt, beweegt hij zich terug en maakt een kleine bocht, waarna de robot na een korte pauze weer verder beweegt. Het gedrag wordt weergegeven in de onderstaande animatie:

Deze schakeling is tevens volledig compatibel met de infraroodbumper uit de vorige schakeling.

Elektrolytische condensatoren verschenen in het circuit tussen de emitter en de basisweerstanden van de transistoren VT1 en VT2. Diodes VD1, VD2 en LED's HL1, HL2 verschenen.
Laten we eens kijken waarom deze extra componenten nodig zijn.
Dus wanneer schakelaar SB1 sluit, d.w.z. Bij de eerste sensor wordt de stroom van de positieve voeding via de diode VD1 en de stroombegrenzende weerstand R1 aan de basis van de transistor geleverd. Het opent, verandert logisch niveau aan de ingang INPUT1, aan de ingang INPUT2 verandert ook het niveau.
Op dit moment vloeit er ook stroom naar condensator C1 en deze laadt op. Motor M1 verandert plotseling van draairichting en de robot beweegt zich terug van het obstakel. In de video zie je dat de tweede motor ook van bewegingsrichting verandert, maar voor een kortere tijd. Dit komt doordat wanneer sensor SB1 gesloten is, de stroom van de voeding plus ook naar de rechterkant van het circuit vloeit, via de HL2 LED. LED's geven niet alleen een kortstondig signaal over een botsing met een obstakel, maar fungeren ook als spanningsabsorber voor de andere helft van het circuit. Simpel gezegd: wanneer schakelaar SB1 gesloten is, laadt condensator C2 minder op dan C1. En wanneer de sleutel (sensor) SB2 gesloten is, gebeurt hetzelfde, maar integendeel: C2 laadt meer op (d.w.z. de spanning op zijn platen is groter). Hierdoor kun je niet alleen van het obstakel weg bewegen, maar ook een stukje ervan wegdraaien. De hoek van deze draaiing hangt af van de capaciteit van de condensatoren C1 en C2. Condensatoren met een capaciteit van 22 uF zijn naar mijn mening optimaal. Bij een capaciteit van 47 µF zal de rotatiehoek groter zijn.
Je kunt in de video ook opmerken dat nadat de robot achteruit beweegt van een obstakel, er een korte pauze is voordat hij vooruit beweegt. Dit gebeurt als gevolg van de ontlading van condensatoren, d.w.z. op een gegeven moment zijn de logische signalen op de INPUT-ingangen gebalanceerd en begrijpt de bestuurder een seconde niet meer in welke richting de motor moet draaien. Maar wanneer C1 en C2 worden ontladen, keren de INPUT-ingangen terug naar hun oorspronkelijke logische niveaus.
Diodes VD1 en VD2 voorkomen het ontladen van condensatoren via de LED's HL1, HL2. Zonder LED's werkt de schakeling niet.

Schema nr. 4. Vorig diagram met IR-bumper.

Dit schema verschilt van het vorige doordat in plaats van mechanische sensoren hier infraroodsensoren (IR-bumper) worden gebruikt.

Afb. 10. Schema nr. 4.

De collectoren van PNP-transistoren VT1 en VT2 zullen, wanneer een obstakel wordt gedetecteerd, een signaal naar het ingangscircuit van de microschakeling sturen. Dan gebeurt alles op dezelfde manier als eerder beschreven, alleen zo'n robot, wanneer hij een obstakel voor zichzelf detecteert, achteruit beweegt, een bocht maakt en dan verder beweegt.
Het gedrag wordt weergegeven in de onderstaande animatie:

De robot zal zich abrupter gedragen als de capaciteit van condensatoren C1 en C2 wordt teruggebracht tot bijvoorbeeld 1 µF (minimale capaciteit 0,22 µF).

Hoe laat je een robot een object volgen?

In alle hierboven gepresenteerde schema's moeten de sensoren of de motoren zelf kruislings worden geplaatst. En met een directe verbinding (wanneer de linkersensor de linkermotor ‘commandeert’, stuurt de rechtersensor de rechter), zal de robot het obstakel niet vermijden, maar volgen. Dankzij de directe verbinding kun je zeer interessant gedrag van de robot bereiken: hij zal actief een object achtervolgen terwijl hij een bepaalde afstand behoudt. De afstand tot het object is afhankelijk van de helderheid van de IR-diodes op de bumper (instellen).

Nog wat foto's:

Het chassis maakt gebruik van metalen onderdelen van de ontwerper. Het breadboard klapt uit zodat de batterij gemakkelijk vervangen kan worden.

De robot wordt aangedreven door 4 AA-batterijen.

De opties voor het vervaardigen van een carrosserie en chassis voor een robot worden alleen beperkt door uw verbeeldingskracht, vooral omdat er veel kant-en-klare oplossingen te koop zijn. In mijn geval wordt het circuit overgebracht naar het bord, omdat een bos draden is niet esthetisch. Er zullen ook batterijen met een oplaadcircuit worden geïnstalleerd. En welke andere verbeteringen kunnen worden aangebracht of nieuwe functies kunnen worden toegevoegd - u kunt dit allemaal in de opmerkingen voorstellen.

Dit artikel bevat een video die de werking van de circuits in detail beschrijft en demonstreert verschillende opties robotgedrag.

Lijst met radio-elementen

Sensoren spelen een van de belangrijkste rollen in de robotica. Met behulp van verschillende sensoren voelt de robot de omgeving en kan daarin navigeren. Naar analogie met een levend organisme zijn dit sensorische organen. Zelfs een gewone zelfgemaakte robot kan niet volledig functioneren zonder de eenvoudigste sensoren. In dit artikel gaan we uitgebreid in op alle soorten sensoren die op een robot kunnen worden geïnstalleerd en het nut van het gebruik ervan.

Tactiele sensoren

Tactiele sensoren geven de robot de mogelijkheid om te reageren op contacten (krachten) die ontstaan ​​tussen hem en andere objecten werkgebied. Meestal zijn deze sensoren uitgerust met industriële manipulatoren, maar ook met robots met medische toepassingen. Machines uitgerust met tactiele sensoren kunnen op effectieve wijze montage- en inspectiewerkzaamheden uitvoeren, functies die aandacht voor detail vereisen.

Bij het ontwikkelen van moderne humanoïde robots rusten fabrikanten ze uit met deze sensoren om de machines nog ‘levendiger’ te maken, waardoor ze informatie over de wereld om hen heen letterlijk door aanraking kunnen waarnemen.

Optische sensoren

Bij het bouwen van een robot kun je simpelweg niet zonder optische sensoren. Met hun hulp zal het apparaat alles om zich heen "zien". Deze sensoren werken met behulp van een fotoresistor. Met de reflectiesensor (zender en ontvanger) kunt u witte of zwarte gebieden op het oppervlak detecteren, waardoor bijvoorbeeld een robot op wielen langs een getekende lijn kan bewegen of de nabijheid van een obstakel kan bepalen. De lichtbron is vaak een infrarood-LED met een lens, en de detector is een fotodiode of fototransistor.

Videocamera's verdienen speciale aandacht. In wezen zijn dit robotogen. Dit type sensor wordt inmiddels veel gebruikt door de groei van de technologie op het gebied van beeldverwerking. Zoals u begrijpt zijn er naast robots tal van toepassingen voor videocamera’s: autorisatiesystemen, beeldherkenning, bewegingsdetectie bij beveiligingsactiviteiten, etc.

Geluidssensoren

Deze sensoren worden gebruikt voor het veilig verplaatsen van robots in de ruimte door de afstand tot een obstakel te meten van enkele centimeters tot enkele meters. Deze omvatten een microfoon (waarmee u geluid, stem en geluid kunt opnemen), afstandsmeters, dit zijn sensoren die de afstand tot nabijgelegen objecten meten, en andere ultrasone sensoren. KM wordt vooral veel gebruikt in vrijwel alle takken van de robotica.

De werking van de ultrasone sensor is gebaseerd op het principe van echolocatie. Zo werkt het: de luidspreker van het apparaat zendt een ultrasone puls uit op een bepaalde frequentie en meet de tijd totdat deze terugkeert naar de microfoon. Geluidslocators zenden gerichte geluidsgolven uit die tegen objecten weerkaatsen, en een deel van dat geluid wordt teruggestuurd naar de sensor. In dit geval bevatten de aankomsttijd en intensiteit van een dergelijk retoursignaal informatie over de afstand tot de dichtstbijzijnde objecten.

Voor autonome onderwatervoertuigen wordt voornamelijk gebruik gemaakt van onderwatersonartechnologieën, terwijl op het land sonartechnologieën vooral alleen in de directe omgeving worden gebruikt om botsingen te vermijden, aangezien deze sensoren een beperkt bereik hebben.

Andere alternatieve apparaten voor sonische plaatsbepalers zijn onder meer radars, lasers en lidars. In plaats van geluid maakt dit type afstandsmeter gebruik van een laserstraal die wordt gereflecteerd door een obstakel. Deze sensoren worden steeds vaker gebruikt bij de ontwikkeling van autonome auto's, omdat ze ervoor zorgen dat het voertuig efficiënter met het verkeer om kan gaan.

Positiesensoren

Dit type sensor wordt vooral gebruikt in zelfrijdende voertuigen, industriële robots en apparaten die zelfbalancering vereisen. Positiesensoren omvatten GPS (global positioning system), oriëntatiepunten (fungeren als baken), gyroscopen (bepalen de rotatiehoek) en versnellingsmeters. GPS is een satellietnavigatiesysteem dat afstand en tijd meet en de locatie van de robot in de ruimte bepaalt. Met GPS kunnen onbemande land-, lucht- en watervoertuigen hun route vinden en zich gemakkelijk van het ene punt naar het andere verplaatsen.

Gyroscopen zijn ook gebruikelijk in de robotica. Zij zijn verantwoordelijk voor het balanceren en stabiliseren van elk apparaat. En omdat dit onderdeel relatief goedkoop is, kan het in elke zelfgemaakte robot worden geïnstalleerd.

Een accelerometer is een sensor waarmee een robot de versnelling van een lichaam kan meten onder invloed van externe krachten. Dit apparaat ziet eruit als een massief lichaam, dat langs een bepaalde as kan bewegen en door veren met het lichaam van het apparaat is verbonden. Als een dergelijk apparaat naar rechts wordt geduwd, beweegt de last langs de geleider links van het midden van de as.

Kantelsensoren

Deze sensoren worden gebruikt in robots waarbij het nodig is om de kanteling te controleren, het evenwicht te bewaren en te voorkomen dat het apparaat omvalt op een oneffen oppervlak. Verkrijgbaar met zowel analoge als digitale interfaces.

Infrarood sensoren

Het meest betaalbare en eenvoudigste type sensoren dat in robots wordt gebruikt om nabijheid te detecteren. De infraroodsensor zendt onafhankelijk infraroodgolven uit en bepaalt, nadat hij het gereflecteerde signaal heeft opgevangen, de aanwezigheid van een obstakel ervoor.

In de "baken"-modus zendt deze sensor constante signalen uit waarmee de robot bij benadering de richting en afstand van het baken kan bepalen. Hiermee kun je de robot zo programmeren dat hij altijd in de richting van dit baken volgt. Dankzij de lage kosten van deze sensor kan deze op bijna alle zelfgemaakte robots worden geïnstalleerd en zo worden uitgerust met de mogelijkheid om obstakels te vermijden.

Temperatuur sensoren

Een temperatuursensor is een ander handig apparaat dat vaak in moderne apparaten wordt gebruikt. Het dient voor automatische temperatuurmeting in verschillende omgevingen. Net als bij computers wordt het apparaat bij robots gebruikt om de temperatuur van de processor te regelen en deze tijdig af te koelen.

We hebben gekeken naar de meest elementaire sensoren die in de robotica worden gebruikt en die ervoor zorgen dat de robot behendiger, manoeuvreerbaarder en productiever kan zijn.

Onderdeel van de robot is een printplaat, dus je hoeft je geen zorgen te maken dat de draden van de robot vast komen te zitten in de wielen. Zelfs een beginner kan zo'n robot maken als hij het juiste niveau van enthousiasme heeft. Laten we eens nader bekijken hoe je zo'n robot kunt maken.

Materialen en gereedschappen voor de productie:
- Arduino-platform zelf;
- twee motoren met versnellingsbakken;
- indeling;
- transistor voor het besturen van motoren;
- middelgroot ontwikkelbord;
- kleine bar voor het hoofdplatform;
- IR-sensor (om afstand te bepalen);
- één duurzame bal;
- draad;
- lijm;
- wielen;
- elastiekjes;
- verzamelaars;
- lintje;
- batterijen en behuizing ervoor.

Robotproductieproces:

Stap één. Chassisproductie
Het chassis wordt gemonteerd op de plek waar de motoren gemonteerd gaan worden. En de motoren worden met lijm bevestigd. Om de wielen te bevestigen gebruikt u twee hoekbeugels. Om ze te bevestigen wordt secondelijm gebruikt, maar het zou betrouwbaarder zijn om ze met bouten en moeren te bevestigen.
Een kleine marmeren bal moet met draden worden omwikkeld, maar dat is het ook bovenste deel zou gratis moeten zijn. Er zijn twee draden aan het breadboard gesoldeerd.

Stap vier. Waarom heb je een IR-sensor nodig?
Er is een IR-sensor nodig zodat de robot obstakels ervoor kan detecteren. Zodra het zich voordoet, stuurt de sensor direct een signaal. Om de IR-sensor op elk moment van de dag en onder alle omstandigheden te laten werken, is er een rode LED op de robot geïnstalleerd. De sensor wordt aangesloten op de negende pin van de Arduino. Met behulp van andere contacten wordt de robot van stroom voorzien.

IR-obstakelsensor voor robotauto's YL-63 (FC-51)
Slimme auto-obstakelvermijdingssensormodule Infraroodbuismodule Reflecterende foto-elektrische sensor

De YL-63 contactloze sensor detecteert objecten op een bereik van afstanden van bijna nul tot een ingestelde limiet zonder er direct contact mee te maken. Diverse fabrikanten wijs verschillende namen toe aan hetzelfde apparaat. Sommigen noemen de gepresenteerde sensor de naam YL-63, anderen FC-51. De sensor is bedoeld voor gebruik wanneer informatie over de afstand tot een object niet nodig is, maar alleen over de aan- of afwezigheid ervan. De maximale detectieafstand is afhankelijk van de instelling. De YL-63-sensor heeft een discrete uitgang. Dit is een optische sensor die een toename van de intensiteit van gereflecteerde infrarood (IR) straling in een gecontroleerde ruimte registreert. Veranderingen in gereflecteerde straling treden op als gevolg van bewegende delen van mechanismen of beweging van omringende objecten. YL-63 kan op een bewegend object worden geplaatst om de positie ervan in de omringende ruimte te bepalen. Het wordt gebruikt om obstakels te detecteren bij het verplaatsen van automatische voertuigen op wielen en rupsbanden. De sensor kan onderdeel worden visueel hulpmiddel voor studenten op het gebied van besturingssystemen en automatisering.
Het apparaat bevat een IR-stralingsbron en een fotodetector. De straling wordt gereflecteerd door een obstakel en geregistreerd door een fotodetector. Het zendt een signaal naar de comparator LM393, die is geconfigureerd om te werken bij een bepaald verlichtingsniveau van de fotodetector. De comparator genereert een signaal aan de uitgang van de YL-63-sensor op een laag of hoog logisch niveau.

De YL-63 optische sensor behoort tot de diffusieklasse. De naam van de groep sensoren is ontstaan ​​vanwege de onderliggende werking van de sensor voor de reflectie van straling in vele richtingen: de diffusie van straling door een reflecterend oppervlak.
De werking van het apparaat is het bepalen van de verlichting van de fotodetector. Omdat de YL-63 gereflecteerde straling detecteert, is er een fout in de afstandsmeting die wordt veroorzaakt door de verschillende reflectiviteit van de oppervlakken van objecten die uit verschillende materialen zijn gemaakt.

Afstandscoëfficiënten voor reflectie van verschillende materialen.

De verschillende reflectie en absorptie van straling van verschillende materialen worden gebruikt om de detectie-eenheid van de tachometer te bedienen. Laten we aannemen dat we dat hebben. U moet het aantal omwentelingen per minuut van de motoras weten. YL-63 zal ons helpen. Het volstaat om een ​​stuk wit papier op het vliegwiel te plakken, de sensorstraal op het vliegwiel te richten en we krijgen een toerentellersensor.
Om de effecten van verschillende interferenties te verminderen, verzamelt de verwerkende microcontroller de gegevens die gedurende een korte periode van de sensor worden ontvangen en voert een middeling uit. De YL-63-sensor kan werken in apparaten die geen microcontroller hebben.

Opties

Voedingsspanning 3,3-5 V
Detectieafstand tot reflecterend wit mat vlak 0,02-0,3 m
Detectiehoek 35°
Afmetingen 43 x 16 x 7 mm

Contacten

De YL-63 obstakelsensor, ook wel FC-51 genoemd, heeft een driepolige connectorstekker:
VCC - voeding,
GND - gemeenschappelijke draad,
UIT - uitgang.

Indicatoren

Er bevinden zich twee indicatoren op de modulekaart. Een groene gloed geeft aan dat de stroom is ingeschakeld. De rode LED brandt als er zich een object in de detectiezone bevindt.

De detectieafstand instellen

Het instellen van het apparaat wordt vergemakkelijkt door de detectie-indicator. Hiermee kunt u de YL-63, oftewel FC-51, configureren om onder reële omstandigheden te werken. Het instellen van de gevoeligheid van de sensor gebeurt met behulp van een variabele weerstand die op het bord is geïnstalleerd. Het obstakel wordt op de vereiste afstand van de fotografische apparaten van de sensor geïnstalleerd. Door het bewegende contact van de variabele weerstand op de YL-63 modulekaart te draaien, stelt u de responsafstand in en schakelt u de rode LED in. Vervolgens wordt de detectieafstand gecontroleerd door een reflecterend object te verplaatsen. De instelling wordt minimaal drie keer herhaald.

Programma voor Arduino-signaalverwerkingYL-63

Het sensorsignaal wordt geleverd aan pin 12 van de Arduino.

Installatie ongeldig maken() (
Serieel.begin(9600);
pinModus(12,INVOER);
}
lege lus() (
Serial.print("Signaal: ");
Serieel.println(digitalRead(12));
vertraging(500);
}

Dit artikel laat zien hoe je een eenvoudige robot kunt maken die obstakels ontwijkt met behulp van Xboard v2.0. Dit bord is zeer geschikt voor kleine slimme robots omdat het compact is, vier DC-motorcontrollers heeft, via USB kan worden geflasht en nog veel meer functies heeft. Het is ook heel gemakkelijk te leren en te gebruiken. xAPI is een reeks C-functies die zijn ontworpen om complexe programmeerproblemen op te lossen, zoals het werken met PWM, LCD-scherm, afstandsbediening, enz. Zeer goed en gemakkelijk voor beginners. Het ontwerp is open, dus als je Xboard v2.0 niet wilt kopen, kun je het zelf maken.

Het doel van onze robot is simpel: je moet overal naartoe bewegen en obstakels vermijden. De taak is eenvoudig en de robot voert deze volledig onafhankelijk uit. Het heeft hersenen die informatie van sensoren lezen, beslissingen nemen en motoren besturen.

Terwijl je een robot maakt, leer je verschillende basistechnieken die je in de toekomst van pas zullen komen.

Mechanisch deel van de robot

De robot is gemonteerd in een hoogwaardige metalen behuizing, die te koop is in een roboticawinkel. De robot wordt aangedreven door twee DC-reductiemotoren van 200 tpm. Hij maakt gebruik van een differentieel transmissiesysteem en heeft een enkel zwenkwiel aan de voorzijde. De wielen zijn rechtstreeks verbonden met de motoras.

De motoren zijn aan het chassis bevestigd met behulp van een moer die op de schroefdraad nabij de as is geschroefd.

Xboard v2.0 wordt gemonteerd met behulp van de meegeleverde montagekit, inclusief bouten, moeren en standaards. Xboard v2.0 is zo gemaakt dat de montagegaten samenvallen met de gaten in de behuizing.

Differentiële versnelling

Differentiële transmissie maakt beweging en controle mogelijk met behulp van twee wielen. Er zijn geen stuurwielen nodig zoals bij een fiets of auto. Om het voertuig (of de robot) te laten draaien, draaien de linker- en rechterwielen verschillende snelheden. Daarom heet het differentiële transmissie. Als het rechterwiel bijvoorbeeld sneller draait dan het linkerwiel, draait de robot naar links.

Op de foto is dit duidelijker te zien.

Het verplaatsen en besturen van de robot gebeurt dus door twee motoren te besturen, wat eenvoudig kan worden gedaan met behulp van xAPI. Lees meer hierover via de volgende links:
http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor1.htm
http://xboard.extremeelectronics.co.in/Motor2.htm

In de artikelen leest u hoe u de motor met de klok mee of tegen de klok in start. MotorA is de rechtermotor, MotorB is de linkermotor. Codefragmenten die laten zien hoe u met motoren kunt werken.

Voorwaartse beweging van de robot:

Robotbeweging achteruit:

Sla linksaf:
MotorA(MOTOR_CW,255); // rechtermotor draait met de klok mee (CW) met max. snelheid (255)
MotorB(MOTOR_CW,255); // linkermotor draait met de klok mee (CW) met max. snelheid (255)

Sla rechtsaf:
MotorA(MOTOR_CCW,255); // rechtermotor draait tegen de klok in (CCW) met max. snelheid
MotorB(MOTOR_CCW,255); // linkermotor draait tegen de klok in (CCW) met max. snelheid (255)

Meer informatie over MotorA en MotorB kunt u vinden door op de link te klikken

Sensoren

Contactloze sensoren helpen de robot obstakels op zijn pad te detecteren. Sensoren omvatten IR-zenders en IR-ontvangers. Als IR-zender wordt een IR-LED gebruikt, die licht uitzendt in het IR-spectrum, onzichtbaar voor het menselijk oog. De IR-ontvanger ontvangt deze stralen.

IR-sensor

Een IR-sensor bestaat uit een IR-ontvanger, een IR-zender en meerdere weerstanden. Het diagram wordt hieronder weergegeven. We hebben drie van deze sensoren nodig die op de voorkant van de robot zijn geïnstalleerd.

Zoals je kunt zien, heeft de sensor twee pinnen: stroom en uitvoer. De sensoruitgang kan een spanning hebben van 0 tot 5V, afhankelijk van de afstand tot het obstakel en het type ervan. De spanning benadert 5V als er een obstakel in de buurt is.

Waardering R1 150 Ohm, R2 22 kOhm. De kleurcode wordt weergegeven in het bovenstaande diagram. Weerstandswaarden zijn erg belangrijk, gebruik daarom alleen weerstanden met de opgegeven waarde. De korte pin van de IR-ontvanger, die zwart (doorschijnend) van kleur is, is de positieve pin. Dit is geen fout, dus sluit het op die manier aan.

De IR-ontvanger en IR-zender moeten zo worden geïnstalleerd dat de IR-stralen van de IR-zender obstakels raken en worden teruggekaatst naar de IR-ontvanger. Hun juiste locatie weergegeven in de afbeelding.

De sensoruitgang is verbonden met de AVR-microcontroller ADC. ADC converteert spanning naar 10 bit digitale waarde van 0 tot 1024. Dat wil zeggen dat u op basis van de waarde van de ADC te weten kunt komen over de aanwezigheid van obstakels voor de sensor. Het werken met de Xboard v2.0 ADC is eenvoudig en wordt beschreven in de link.

Als we de sensor op ADC0 hebben aangesloten, kunnen we er informatie uit verkrijgen met behulp van de volgende functie:
int sensor_waarde;
sensor_value=LeesADC(0); //Lees kanaalnummer 0

Bij gebruik van de weerstanden die in het bovenstaande diagram zijn aangegeven, is de sensorwaarde ongeveer 660 als er geen obstakel voor de sensor is, en 745 als het obstakel zich op ongeveer 15 cm afstand bevindt. Als het obstakel dichterbij is dan 6 cm, is de waarde 1023 Dit is de maximale waarde, en zelfs als het obstakel nog dichterbij komt, neemt de waarde niet toe.

Houd er rekening mee dat deze waarden kunnen variëren afhankelijk van het type obstakel. Sommige objecten reflecteren IR-stralen beter of slechter dan andere. Sommige objecten reflecteren IR-stralen zeer slecht en kunnen niet worden gedetecteerd. Deze resultaten werden verkregen met de handpalm als obstakel. IR-stralen worden bijvoorbeeld slecht gereflecteerd door hout dat in donkere kleuren is geverfd, zoals deuren.

IR-sensoren combineren en aansluiten

Drie IR-sensoren zijn gemonteerd op een breadboard, dat aan de voorkant van de robot is gemonteerd. Eén sensor is in het midden van het bord geïnstalleerd en de andere twee bevinden zich respectievelijk rechts en links.

Eerst wordt de broodplank op de gewenste maat gesneden. Dit kan gedaan worden met behulp van een kleine ijzerzaag.

Nu moet je twee gaten boren voor montage. Vervolgens kunnen we schroeven, moeren en afstandhouders gebruiken om het bord op het chassis te installeren. Ik heb een boormachine gebruikt om de gaten in een paar seconden te maken, maar als je die niet hebt, kun je een handboor gebruiken.

Aan de andere kant van het bord plaatsen we afstandshouders op de schroeven om wat ruimte te creëren tussen het breadboard en het chassis.

Nu kan het ontwikkelbord op het chassis worden geïnstalleerd

Houd er rekening mee dat ik trimweerstanden gebruik in plaats van constante weerstanden van 22k Ohm. Maar je moet vaste weerstanden van 22k Ohm gebruiken. Het ontwikkelbord wordt aangesloten op Xboard v2.0 via een standaard 8-pins connector. Xboard v2.0 heeft een 8-pins connector voor sensoren. Deze connector heeft ook +5V- en GND-pinnen voor sensoren. De pin-out wordt hieronder weergegeven.

Sluit de rechtersensor aan op ADC0, de middelste sensor op ADC 1 en de linkersensor op ADC 2. De sensoren zijn klaar en nu kunt u doorgaan met het testen ervan.

IR-sensor testen

Hieronder staat een klein testprogramma dat de waarde van drie sensoren uitleest en op het LCD-scherm weergeeft. Om te begrijpen hoe het programma werkt, leest u het artikel Interactie met een LCD-scherm met behulp van xAPI.

#include "avr/io.h" #include "util/delay.h" #include "lcd.h" void InitADC() (ADMUX=(1

Compileer en flash het programma in Xboard v2.0. Sluit daarna het LCD-scherm en de sensorkaart aan. Het scherm zou waarden van drie sensoren moeten tonen, zoals hieronder weergegeven.

Wanneer je een obstakel dichtbij een van de sensoren brengt, zou de waarde ervan moeten stijgen, en wanneer het obstakel heel dichtbij is, zal het toenemen tot 1023. Noteer de waarden van de sensoren als er geen obstakel in zit. voorkant ervan en wanneer het obstakel zich op ongeveer 15 cm afstand ervan bevindt. Deze waarden heb je nodig om het robotprogramma te configureren.

Ik heb ook een HEX-bestand geleverd dat klaar is om de ATmega32 (of ATmega16) microcontrollerfirmware te flashen en deze in een mum van tijd aan de slag te krijgen.

Als er geen tekst op het display staat, pas dan het contrast aan met de potentiometer.

Als de sensoren niet naar verwachting werken, controleer dan de aansluitingen. Gebruik een digitale camera, zoals een Handicam of camera, om de werking van de IR-LED's te controleren mobiele telefoon. Onzichtbaar voor het menselijk oog, IR-stralen zijn duidelijk zichtbaar voor de camera. Als de LED's geen IR-stralen uitzenden, controleer dan de aansluitingen.

Softwaregedeelte

De taak van het programma is het lezen van sensorwaarden, het nemen van beslissingen en het besturen van twee motoren. De robot zal dus door de kamer rijden en alles op zijn pad omzeilen.

We hebben drie constanten gedefinieerd, namelijk RTHRES, CTHRES en LTHRES: //Drempelwaarden voor sensortriggering #define RTHRES 195 #define CTHRES 275 #define LTHRES 195

Hun constante waarden zijn de ingevoerde waarden. Ze zouden al moeten worden opgeschreven. Hoe u ze kunt verkrijgen, wordt hierboven beschreven. Wanneer de sensorwaarde deze drempel nadert, beschouwt het programma dit als een obstakel. Houd er rekening mee dat de hierboven gegeven waarden mogelijk niet overeenkomen met de uwe. Dit is prima.

Het programma begint met de initialisatie van het motorsubsysteem en het ADC-subsysteem: MotorInit(); InitADC();

Dan beginnen we de robot vooruit te bewegen. Dit wordt gedaan door functies aan te roepen MotorA en MotorB. Het eerste argument luidt vereiste richting: MOTOR_STOP MOTOR_CW MOTOR_CCW

Het tweede argument is de vereiste snelheid. De waarde kan variëren van 0 tot 255. We gebruiken 25,5 om op volle snelheid te bewegen.

Meer informatie over het werken met de engine met behulp van xAPI is te vinden in de Xboard v2.0-documentatie.

Nadat onze robot vooruit begint te rijden, gaan we in een oneindige lus en controleren of er een obstakel voor de robot is. Zo ja, dan draait de robot.

Hieronder kunt u de firmware en broncode voor het project downloaden

Mechanismebedieningssensoren zijn digitale of analoge apparaten voor het verzenden van informatie over de werking van extra voertuigcomponenten.

• Gebruikt in het GPS/GLONASS-voertuigmonitoringsysteem. Hiermee kunt u weten hoe lang het mechanisme werkte, waar het werkte, welke kilometerstand het was met het mechanisme ingeschakeld, hoeveel liter brandstof er voor elk bedrijfsuur werd verbruikt. Rotatie- of bewegingssensor
• . Wordt gebruikt in GPS/GLONASS-bewakingssystemen om roterende of bewegende mechanismen te besturen. In principe wordt de rotatiesensor gebruikt om betonwagens aan te sturen. Met de rotatiesensor kunt u alle lossingen van de betonwagen volgen en controleren wat de kilometerstand was met de “mixer” ingeschakeld. De rotatiesensor wordt ook gebruikt op bouwkranen.
• Wanneer geïnstalleerd op de lieras, is het eenvoudig om de intensiteit van het werk van de kraan te regelen. De rotatiesensor kan ook worden gebruikt op gemeentelijke voertuigen om de snelheid te regelen en het aantal omwentelingen van de transportband op zandstrooivoertuigen te tellen. Mechanisme werkelijke werking sensor

.

Het wordt gebruikt in satellietbewakingssystemen om de werking van speciale apparatuur te controleren. Het wordt op het bewegende deel geïnstalleerd en stelt u in staat te bepalen hoe efficiënt de apparatuur werd gebruikt. Met de sensor kunt u met behulp van bijvoorbeeld een pijl het moment en de duur van het tillen bepalen en zien hoe lang uw apparatuur is gebruikt.

Kantelsensor

. De kantelhoeksensor is eenvoudig te installeren en eenvoudig te configureren.

De kantelhoeksensor wordt gebruikt om voertuigen met een hefmechanisme te monitoren.

Met zijn hulp kunt u de efficiëntie van een vrachtwagenkraan en graafmachine controleren en het aantal geladen containers op afvalinzamelingsapparatuur tellen. Sensor (sensor, van het Engelse sensor) is een concept in besturingssystemen, een primaire transducer, een onderdeel van een meet-, signalerings-, regel- of regelapparaat van een systeem dat een gecontroleerde grootheid omzet in een signaal dat handig is voor gebruik.

Er is ook veel andere informatie, maar ik heb mijn eigen, op techniek-elektronica toegepaste, visie op de kwestie.

Er is een grote verscheidenheid aan sensoren. Ik zal alleen die soorten sensoren noemen waar elektriciens en elektronica-ingenieurs mee te maken krijgen.

Inductief. Geactiveerd door de aanwezigheid van metaal in de triggerzone. Andere namen zijn naderingssensor, positiesensor, inductief, aanwezigheidssensor, inductieve schakelaar, naderingssensor of schakelaar. De betekenis is hetzelfde en het is niet nodig om deze te verwarren. In het Engels schrijven ze ‘proximity sensor’. In feite is dit een metalen sensor.

Optisch. Andere namen zijn fotosensor, foto-elektrische sensor, optische schakelaar. Deze worden ook in het dagelijks leven gebruikt, ze worden “lichtsensoren” genoemd

Capacitief. Activeert de aanwezigheid van vrijwel elk object of elke substantie op het gebied van activiteit.

Druk. Er is geen lucht- of oliedruk - het signaal naar de controller of deze geeft over. Dit is als het discreet is. Er kan een sensor zijn met een stroomuitgang, waarvan de stroom evenredig is met de absolute druk of het drukverschil.

Eindschakelaars(elektrische sensor). Dit is een eenvoudige passieve schakelaar die uitschakelt als er een voorwerp overheen rijdt of er tegenaan drukt.

Sensoren kunnen ook worden opgeroepen sensoren of initiatiefnemers.

Dat is genoeg voor nu, laten we verder gaan met het onderwerp van het artikel.

De inductieve sensor is discreet. Het signaal aan de uitgang verschijnt wanneer metaal in een bepaalde zone aanwezig is.

De nabijheidssensor is gebaseerd op een generator met een inductiespoel. Vandaar de naam. Wanneer metaal in het elektromagnetische veld van de spoel verschijnt, verandert dit veld dramatisch, wat de werking van het circuit beïnvloedt.

Inductief sensorveld. De metalen plaat verandert de resonantiefrequentie van het oscillerende circuit

Inductief npn-sensorcircuit. Er wordt een functioneel diagram getoond, dat toont: een generator met een oscillerend circuit, een drempelapparaat (comparator), een NPN-uitgangstransistor, beschermende zenerdiodes en diodes

De meeste afbeeldingen in het artikel zijn niet van mij; aan het einde kun je de bronnen downloaden.

Toepassing van inductieve sensor

Inductieve nabijheidssensoren worden veel gebruikt in industriële automatisering om de positie van een bepaald onderdeel van het mechanisme te bepalen. Het signaal van de sensoruitgang kan worden ingevoerd in een controller, frequentieomvormer, relais, starter, enzovoort. De enige voorwaarde is consistentie in stroom en spanning.

Werking van een inductieve sensor. De vlag beweegt naar rechts en wanneer deze de gevoeligheidszone van de sensor bereikt, wordt de sensor geactiveerd.

Sensorfabrikanten waarschuwen overigens dat het niet aan te raden is om een ​​gloeilamp rechtstreeks op de sensoruitgang aan te sluiten. Ik heb al geschreven over de redenen -.

Soorten inductieve sensoren

Waarin verschillen de sensoren?

Bijna alles wat hieronder wordt gezegd, is niet alleen van toepassing op inductief, maar ook op optische en capacitieve sensoren.

1. Ontwerp, type woning

Er zijn twee hoofdopties: cilindrisch en rechthoekig. Andere behuizingen worden uiterst zelden gebruikt. Materiaal behuizing - metaal (verschillende legeringen) of plastic.

2. Diameter van cilindrische sensor

Belangrijkste afmetingen - 12 en 18 mm. Andere diameters (4, 8, 22, 30 mm) worden zelden gebruikt.

Om een ​​18 mm sensor vast te zetten heb je 2 sleutels nodig van 22 of 24 mm.

3. Schakelafstand (werkafstand)

Dit is de afstand tot metalen plaat, wat een betrouwbare werking van de sensor garandeert. Voor miniatuursensoren bedraagt ​​deze afstand 0 tot 2 mm, voor sensoren met een diameter van 12 en 18 mm - tot 4 en 8 mm, voor grote sensoren - tot 20...30 mm.

4. Aantal draden dat moet worden aangesloten

Laten we naar de circuits gaan.

2-draads. De sensor wordt rechtstreeks op het belastingscircuit aangesloten (bijvoorbeeld een startspoel). Net zoals wij thuis het licht aandoen. Handig voor installatie, maar grillig qua belasting. Ze werken slecht bij zowel hoge als lage belastingsweerstand.

2-draads sensor. Aansluitschema

De belasting kan op elke draad worden aangesloten; het is belangrijk om de polariteit te behouden. Voor sensoren die zijn ontworpen om met wisselspanning te werken, zijn noch de belastingsaansluiting, noch de polariteit van belang. Je hoeft helemaal niet na te denken over hoe je ze aansluit. Het belangrijkste is om stroom te leveren.

3-draads. De meest voorkomende. Er zijn twee draden voor stroom en één voor belasting. Ik vertel je meer apart.

4- en 5-draads. Dit is mogelijk als er twee belastingsuitgangen worden gebruikt (bijvoorbeeld PNP en NPN (transistor) of schakelen (relais). De vijfde draad is de keuze van de bedrijfsmodus of uitgangsstatus.

5. Typen sensoruitgangen per polariteit

Alle discrete sensoren kunnen slechts 3 soorten uitgangen hebben, afhankelijk van het sleutelelement (uitgang):

Relais. Alles is hier duidelijk. Het relais schakelt de gewenste spanning of een van de voedingsdraden. Dit zorgt voor een volledige galvanische isolatie van het sensorstroomcircuit, wat het belangrijkste voordeel van een dergelijk circuit is. Dat wil zeggen dat u, ongeacht de voedingsspanning van de sensor, de belasting met elke spanning kunt in- en uitschakelen. Hoofdzakelijk gebruikt in grote sensoren.

Transistor PNP. Dit is een PNP-sensor. De uitgang is een PNP-transistor, dat wil zeggen dat de "positieve" draad is geschakeld. De belasting is constant verbonden met de "min"-zijde.

Transistor NPN.De uitgang is een NPN-transistor, dat wil zeggen dat de "negatieve" of neutrale draad is geschakeld. De belasting is constant verbonden met de “plus”.

U kunt het verschil duidelijk begrijpen door het werkingsprincipe en de schakelcircuits van transistors te begrijpen. De volgende regel helpt: waar de zender is aangesloten, wordt die draad geschakeld. De andere draad is permanent met de belasting verbonden.

Hieronder zal worden gegeven aansluitschema's van sensoren, waaruit deze verschillen duidelijk zullen blijken.

6. Typen sensoren volgens uitgangsstatus (NC en NO)

Wat de sensor ook is, een van de belangrijkste parameters is de elektrische toestand van de uitgang op het moment dat de sensor niet is geactiveerd (er wordt geen invloed op uitgeoefend).

De uitgang kan op dit moment worden ingeschakeld (stroom wordt geleverd aan de belasting) of uitgeschakeld. Dienovereenkomstig zeggen ze - een normaal gesloten (normaal gesloten, NC) contact of een normaal open (NO) contact. In buitenlandse apparatuur - NO en NC.

Dat wil zeggen, het belangrijkste dat u moet weten over transistoruitgangen van sensoren is dat er 4 soorten kunnen zijn, afhankelijk van de polariteit van de uitgangstransistor en de beginstatus van de uitgang:

• PNP-NR
• PNP NC
• NPN-NR
• NPN NC

7. Positieve en negatieve logica van werk

Dit concept verwijst eerder naar actuatoren die zijn aangesloten op sensoren (controllers, relais).

NEGATIEVE of POSITIEVE logica verwijst naar het spanningsniveau dat de ingang activeert.

NEGATIEVE logica: De ingang van de controller wordt geactiveerd (logische "1") wanneer aangesloten op GROUND. De S/S-terminal van de controller (gemeenschappelijke draad voor discrete ingangen) moet worden aangesloten op +24 VDC. Negatieve logica wordt gebruikt voor sensoren van het NPN-type.

POSITIEVE logica: de ingang wordt geactiveerd bij aansluiting op +24 VDC. De S/S-controllerterminal moet worden aangesloten op GROUND. Gebruik positieve logica voor sensoren van het PNP-type. Positieve logica wordt het vaakst gebruikt.

Er zijn mogelijkheden voor diverse apparaten en het aansluiten van sensoren daarop, vraag het in de reacties en dan denken we er samen over na.

Vervolg van het artikel -. In het tweede deel worden echte diagrammen gegeven en besproken praktische toepassing diverse soorten sensoren met transistoruitgang.

Download instructies en handleidingen voor sommige typen inductieve sensoren:

/ Autonics Proximity Sensor Catalog, pdf, 1,73 MB, gedownload: 540 keer./

/ Catalogus van Omron-naderingssensoren, pdf, 1,14 MB, gedownload: 667 keer./

/ Hoe vervang je TEKO-sensoren, pdf, 179,92 kB, gedownload: 537 keer./

/ Sensoren van Turck, pdf, 4,13 MB, gedownload: 462 keer./

/ Schema voor het aansluiten van sensoren met behulp van PNP- en NPN-schema's in het Splan-programma/ Bronbestand., rar, 2,18 kB, gedownload: 1219 keer./

Echte sensoren

Het is problematisch om sensoren te kopen, het product is specifiek en elektriciens verkopen ze bijna nooit in winkels. Daarom geef ik voorbeelden van echte sensoren die in China kunnen worden gekocht.

• Inleiden. PNP-sensor- DC-voeding, 6-36V, normaal open, cilindrisch, diameter 12 mm, afstand tot object - 4 mm, uitgangsstroom - tot 300 mA. Geweldig voorbeeld en prijs.
• Inleiden. PNP-sensor- de sensor is ongeveer hetzelfde, maar de prijs is lager, aangezien de groothandelshoeveelheid 10 stuks is.
• Inleiden. NPN-sensor rechthoekig- deze sensor is veel beter in montage. Op sommige plekken is het onmisbaar.
• Optische sensoren infrarood diffuse reflectie (vanaf het object) - grote selectie sensoren

Onlangs is er een groot aantal op Arduino gebaseerde robots op de doe-het-zelfelektronicamarkt verschenen. Elk van hen heeft zijn eigen voor- en nadelen. Ik wil graag nog een nieuw product onder uw aandacht brengen: de set "Smart ROBO" van het bedrijf "SmartElements".

Het bouwpakket is ontworpen in de vorm van een bouwset die is ontworpen voor het assembleren van een voltooide robot die wordt bestuurd door Arduino. Binnen de standaardmogelijkheden van het product wordt niet alleen een stapsgewijze montage geboden, maar ook programmering voor gebruik in verschillende modi. De set bevat stapsgewijze instructies in het Russisch, waarin het proces van het monteren van het platform, het aansluiten van elementen en het installeren van elektronische onderdelen gedetailleerd worden beschreven.

Deze handleiding laat de gebruiker ook kennismaken met de soorten sensoren die in de robot worden gebruikt (infrarood obstakelsensoren, digitale lijnsensoren, infraroodontvanger). Het laat gedetailleerd zien hoe u sensoren op fouten kunt testen. Door de instructies te gebruiken, kunt u bovendien het werkingsprincipe van het apparaat begrijpen, leren hoe u de controller aansluit en start, en er ook de gewenste schets in laden. Voor het gemak van de gebruikers zijn alle onderdelen van de set individueel verpakt en elk ervan ondertekend.

De robot werkt in drie standaardmodi:

1. Beweging langs de lijn. In deze modus beweegt de robot zich langs een vooraf bepaald pad met behulp van twee digitale lijnsensoren. Dankzij het gebruik van dergelijke sensoren overwint de robot met gemak zowel vloeiende bochten als complexere delen van de route, die bijvoorbeeld de vorm van een acht hebben. Een kleine testbaan is bij de set inbegrepen.

1. Obstakels vermijden. Het platform is uitgerust met vier infraroodsensoren die obstakels op het pad van de robot helpen detecteren. Dankzij een speciaal bewegingsalgoritme beweegt de robot ongehinderd en blijft hij niet in hoeken steken.

1. Afstandsbediening. De voltooide robot ontvangt een commando van een afstandsbediening met behulp van een infraroodontvanger. Het apparaat gehoorzaamt commando's op dezelfde manier als een radiografisch bestuurbare speelgoedauto.

Het apparaat van de robot is gebaseerd op hoogwaardige sensoren en een microcontrollerbord van Keyestudio, dat een absoluut analoog is van het originele Arduino Uno-bord en daar niet onder doet qua uiterlijke kenmerken En technische parameters. Het chassis is gemaakt op een acrylbasis met vier N20 elektromotoren voorzien van versnellingsbakken.

De belangrijke voordelen van Smart ROBO, die de set aantrekkelijk maken ten opzichte van concurrenten, zijn onder meer:

• De kit bevat alles wat nodig is voor de montage. De kit is een compleet, gebruiksklaar apparaat. Naast de belangrijkste basiselementen bevat de kit: aanvullende elementen: schroevendraaiers voor het monteren van het platform en bevestigingselementen, evenals een batterij voor levensduur van de batterij robot;
• Er worden stapsgewijze instructies voor montage en configuratie meegeleverd. Met deze handleiding kunt u stap voor stap het hele traject doorlopen: van het in elkaar zetten van het mechanische deel van de robot tot het laden van het voltooide programma in de controller;
• Drie verschillende bedrijfsmodi. Elke modus kan naar eigen inzicht worden aangepast;
• Mogelijkheid tot montage zonder soldeerbout. Alle bedrading wordt aangesloten met behulp van snelkoppelingen en schroefklemmen. Dat wil zeggen dat de gebruiker de elementen alleen maar met elkaar hoeft te verbinden;
• Veiligheid. De robot wordt aangedreven door een gewone 9 volt batterij.
• Veelzijdigheid. De functionaliteit van de robot is niet beperkt tot drie standaardmodi. Je kunt een bestaand ontwerp zelf aanpassen of iets nieuws ontwikkelen. De montageplatforms zijn voorzien van universele bevestigingsmiddelen, waardoor u de samenstelling van modules en sensoren aanzienlijk kunt uitbreiden of volledig vervangen. De mogelijkheden van de robot zijn alleen afhankelijk van uw verbeeldingskracht.

De set zal niet alleen nuttig zijn voor beginners, maar ook voor degenen die kennis hebben op het gebied van controllerprogrammering en deze willen uitbreiden. Het product kan ook de rol spelen van een lesgids bij lessen natuurkunde, informatica en elektrotechniek. Indien nodig kan het worden gebruikt als stap voor stap handleiding tot actie bij de roboticaclub.

Meer gedetailleerde informatie over de Smart ROBO-set vindt u op de officiële website

Sensoren spelen een van de belangrijkste rollen in de robotica. Met behulp van verschillende sensoren voelt de robot de omgeving en kan daarin navigeren. Naar analogie met een levend organisme zijn dit sensorische organen. Zelfs een gewone zelfgemaakte robot kan niet volledig functioneren zonder de eenvoudigste sensoren. In dit artikel gaan we uitgebreid in op alle soorten sensoren die op een robot kunnen worden geïnstalleerd en het nut van het gebruik ervan.

Tactiele sensoren

Tactiele sensoren geven de robot de mogelijkheid om te reageren op contacten (krachten) die ontstaan ​​tussen hem en andere objecten in het werkgebied. Meestal zijn deze sensoren uitgerust met industriële manipulatoren, maar ook met robots met medische toepassingen. Machines uitgerust met tactiele sensoren kunnen op effectieve wijze montage- en inspectiewerkzaamheden uitvoeren, functies die aandacht voor detail vereisen.

Bij het ontwikkelen van moderne humanoïde robots rusten fabrikanten ze uit met deze sensoren om de machines nog ‘levendiger’ te maken, waardoor ze informatie over de wereld om hen heen letterlijk door aanraking kunnen waarnemen.

Optische sensoren

Bij het bouwen van een robot kun je simpelweg niet zonder optische sensoren. Met hun hulp zal het apparaat alles om zich heen "zien". Deze sensoren werken met behulp van een fotoresistor. Met de reflectiesensor (zender en ontvanger) kunt u witte of zwarte gebieden op het oppervlak detecteren, waardoor bijvoorbeeld een robot op wielen langs een getekende lijn kan bewegen of de nabijheid van een obstakel kan bepalen. De lichtbron is vaak een infrarood-LED met een lens, en de detector is een fotodiode of fototransistor.

Videocamera's verdienen speciale aandacht. In wezen zijn dit robotogen. Dit type sensor wordt inmiddels veel gebruikt door de groei van de technologie op het gebied van beeldverwerking. Zoals u begrijpt zijn er naast robots tal van toepassingen voor videocamera’s: autorisatiesystemen, beeldherkenning, bewegingsdetectie bij beveiligingsactiviteiten, etc.

Geluidssensoren

Deze sensoren worden gebruikt voor het veilig verplaatsen van robots in de ruimte door de afstand tot een obstakel te meten van enkele centimeters tot enkele meters. Deze omvatten een microfoon (waarmee u geluid, stem en geluid kunt opnemen), afstandsmeters, dit zijn sensoren die de afstand tot nabijgelegen objecten meten, en andere ultrasone sensoren. KM wordt vooral veel gebruikt in vrijwel alle takken van de robotica.

De werking van de ultrasone sensor is gebaseerd op het principe van echolocatie. Zo werkt het: de luidspreker van het apparaat zendt een ultrasone puls uit op een bepaalde frequentie en meet de tijd totdat deze terugkeert naar de microfoon. Geluidslocators zenden gerichte geluidsgolven uit die tegen objecten weerkaatsen, en een deel van dat geluid wordt teruggestuurd naar de sensor. In dit geval bevatten de aankomsttijd en intensiteit van een dergelijk retoursignaal informatie over de afstand tot de dichtstbijzijnde objecten.

Voor autonome onderwatervoertuigen wordt voornamelijk gebruik gemaakt van onderwatersonartechnologieën, terwijl op het land sonartechnologieën vooral alleen in de directe omgeving worden gebruikt om botsingen te vermijden, aangezien deze sensoren een beperkt bereik hebben.

Andere alternatieve apparaten voor sonische plaatsbepalers zijn onder meer radars, lasers en lidars. In plaats van geluid maakt dit type afstandsmeter gebruik van een laserstraal die wordt gereflecteerd door een obstakel. Deze sensoren worden steeds vaker gebruikt bij de ontwikkeling van autonome auto's, omdat ze ervoor zorgen dat het voertuig efficiënter met het verkeer om kan gaan.

Positiesensoren

Dit type sensor wordt vooral gebruikt in zelfrijdende voertuigen, industriële robots en apparaten die zelfbalancering vereisen. Positiesensoren omvatten GPS (global positioning system), oriëntatiepunten (fungeren als baken), gyroscopen (bepalen de rotatiehoek) en versnellingsmeters. GPS is een satellietnavigatiesysteem dat afstand en tijd meet en de locatie van de robot in de ruimte bepaalt. Met GPS kunnen onbemande land-, lucht- en watervoertuigen hun route vinden en zich gemakkelijk van het ene punt naar het andere verplaatsen.

Gyroscopen zijn ook gebruikelijk in de robotica. Zij zijn verantwoordelijk voor het balanceren en stabiliseren van elk apparaat. En omdat dit onderdeel relatief goedkoop is, kan het in elke zelfgemaakte robot worden geïnstalleerd.

Een accelerometer is een sensor waarmee een robot de versnelling van een lichaam kan meten onder invloed van externe krachten. Dit apparaat ziet eruit als een massief lichaam, dat langs een bepaalde as kan bewegen en door veren met het lichaam van het apparaat is verbonden. Als een dergelijk apparaat naar rechts wordt geduwd, beweegt de last langs de geleider links van het midden van de as.

Kantelsensoren

Deze sensoren worden gebruikt in robots waarbij het nodig is om de kanteling te controleren, het evenwicht te bewaren en te voorkomen dat het apparaat omvalt op een oneffen oppervlak. Verkrijgbaar met zowel analoge als digitale interfaces.

Infrarood sensoren

Het meest betaalbare en eenvoudigste type sensoren dat in robots wordt gebruikt om nabijheid te detecteren. De infraroodsensor zendt onafhankelijk infraroodgolven uit en bepaalt, nadat hij het gereflecteerde signaal heeft opgevangen, de aanwezigheid van een obstakel ervoor.

In de "baken"-modus zendt deze sensor constante signalen uit waarmee de robot bij benadering de richting en afstand van het baken kan bepalen. Hiermee kun je de robot zo programmeren dat hij altijd in de richting van dit baken volgt. Dankzij de lage kosten van deze sensor kan deze op bijna alle zelfgemaakte robots worden geïnstalleerd en zo worden uitgerust met de mogelijkheid om obstakels te vermijden.

Temperatuur sensoren

Een temperatuursensor is een ander handig apparaat dat vaak in moderne apparaten wordt gebruikt. Het dient voor automatische temperatuurmeting in verschillende omgevingen. Net als bij computers wordt het apparaat bij robots gebruikt om de temperatuur van de processor te regelen en deze tijdig af te koelen.

We hebben gekeken naar de meest elementaire sensoren die in de robotica worden gebruikt en die ervoor zorgen dat de robot behendiger, manoeuvreerbaarder en productiever kan zijn.