Swarm Bots: Lắp ráp và vận chuyển hợp tác: 13 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Chào mọi người, Tài liệu hướng dẫn này nói về 'Swarm Bots: Assembly and Co-operative Transport', trong đó chúng ta có thể chế tạo robot chủ và nô lệ của riêng mình, nô lệ sẽ đi theo robot chủ và chúng ta sẽ điều khiển robot chủ bằng điện thoại thông minh của mình. đam mê điện tử bên trong bạn và chơi với người máy. Tôi sẽ thử nhiều hình ảnh, video, giải thích ngắn gọn về dự án này để có được ý tưởng rõ ràng.

Tại sao COBOT khác với Swarm và bot bình thường, bạn có thể tìm thấy tại đây

1. GIỚI THIỆU

1.1 Thực chất là người máy Swarm!

1. Swarm robot là một cách tiếp cận mới để điều phối các hệ thống nhiều robot bao gồm một số lượng lớn các robot vật lý đơn giản.

2. Cách tiếp cận này xuất hiện trong lĩnh vực trí tuệ bầy đàn nhân tạo cũng như nghiên cứu sinh học về côn trùng, kiến và các lĩnh vực khác trong tự nhiên, nơi xảy ra hành vi bầy đàn.

3. Swarm Robotics là một lĩnh vực mới nổi trong lĩnh vực robot tập thể sử dụng mô hình điều khiển phân tán hoàn toàn và các robot tương đối đơn giản để đạt được hành vi phối hợp ở cấp độ nhóm.

4. Hệ thống rô bốt bầy đàn có khả năng tự tổ chức, có nghĩa là hành vi tập thể (hoặc vĩ mô) mang tính xây dựng xuất hiện từ các quyết định cá nhân (hoặc vi mô) mà rô bốt đưa ra.

Bước 1: Nguồn gốc của bầy & tham chiếu trong phim

1.2 Nguồn gốc của bầy đàn 1. Hầu hết các nghiên cứu về trí thông minh bầy đàn được lấy cảm hứng từ cách bầy đàn tự nhiên, chẳng hạn như côn trùng xã hội, cá hoặc động vật có vú, tương tác với nhau trong bầy đàn trong cuộc sống thực.

2. Những bầy đàn này có kích thước từ một vài cá thể sống trong các khu vực tự nhiên nhỏ đến các bầy đàn có tổ chức cao, có thể chiếm giữ các vùng lãnh thổ rộng lớn và bao gồm hơn hàng triệu cá thể.

3. Các hành vi nhóm nổi lên trong bầy thể hiện sự linh hoạt và mạnh mẽ, chẳng hạn như lập kế hoạch đường đi, xây dựng tổ, phân bổ nhiệm vụ và nhiều hành vi tập thể phức tạp khác trong các bầy tự nhiên khác nhau.

4. Các cá thể trong bầy tự nhiên thể hiện khả năng rất kém, nhưng các hành vi nhóm phức tạp có thể xuất hiện trong cả bầy, chẳng hạn như di cư theo đàn chim và trường cá, và kiếm ăn các đàn kiến và ong như trong Hình. Mối đàn đến xây dựng đàn, bầy chim đi tìm thức ăn, bầy ong bay đi lấy mật.

Bước 2: ĐỊNH NGHĨA VẤN ĐỀ

1. Giới thiệu

Trong chương này, chúng ta sẽ thực hiện hai mục tiêu chính trong dự án của chúng ta, đó là vận chuyển tự lắp ráp và vận tải hợp tác. Trong quá trình tự lắp ráp, hai robot sẽ lắp ráp theo hàng và trong quá trình vận chuyển hợp tác, hai robot này sẽ vận chuyển khối từ nơi này đến nơi khác.

1..1 Tự lắp ráp robot bầy đàn

Chúng tôi hướng tới việc kiểm soát một nhóm các bot theo cách hoàn toàn tự trị theo cách mà chúng định vị, tiếp cận và kết nối với một đối tượng.

1.2 Hợp tác vận tải

Trong công việc này giải quyết vấn đề

a) cách điều khiển các s-bot riêng biệt để tự động kết nối với một đối tượng và / hoặc với nhau, và

b) cách điều khiển một bầy bot hoặc một tập hợp các bot bầy đàn để vận chuyển một đối tượng đến mục tiêu.

Thiết kế và tiện ích của kiến trúc điều khiển hỗn hợp để điều khiển một nhóm bot tự lắp ráp tham gia vào nhiệm vụ vận chuyển hợp tác đã được nghiên cứu trong mô phỏng.

1. S-bot có thể tự lắp ráp Các s-bot được lắp ráp có khả năng định vị mục tiêu trong quá trình vận chuyển.

2. Các s-bot được lắp ráp không có khả năng định vị mục tiêu trong quá trình vận chuyển. Sử dụng một bộ vi điều khiển chính và phụ.

3. Giao diện cảm biến tránh quang học với robot bầy đàn.

4. Giao tiếp SPI được phát triển giữa các robot bầy đàn.

5. Đồng bộ hóa giữa hai robot bầy đàn. Việc vận chuyển đối tượng có giới hạn chỉ là hạn chế của dự án của chúng tôi.

Bước 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Năm khối chính của dự án bầy đàn bao gồm

A) Arduino Master & Slave: Master và slave là hai bot dựa trên arduino, hợp tác với nhau để thực hiện nhiệm vụ mong muốn - trong trường hợp của chúng ta là vận chuyển các vật nặng. Master điều khiển chuyển động và hành động của slave thông qua mô-đun RF được giải thích trong phần tiếp theo.

B) Mô-đun RF (nrf24l01): Giao tiếp giữa chủ và tớ diễn ra thông qua mô-đun RF. Master gửi lệnh mong muốn thông qua mô-đun phát, lệnh này được Slave nhận và theo dõi thông qua mô-đun thu gắn liền với nó.

C) Tránh chướng ngại vật: Đây là con mắt của các bot. Công cụ tránh chướng ngại vật giúp các bot tránh được những chướng ngại vật không mong muốn và cũng tránh được va chạm với nhau. Nó bao gồm một hệ thống các điốt quang và đèn LED, được đặt tương ứng trên chính và phụ

D) One Sheeld: Phần đầu tiên là một tấm chắn được kết nối vật lý với bảng Arduino của bạn và hoạt động như một người trung gian không dây, truyền dữ liệu giữa Arduino và bất kỳ điện thoại thông minh Android nào qua Bluetooth. Đây là một nền tảng phần mềm và ứng dụng trên điện thoại thông minh Android quản lý giao tiếp giữa lá chắn của chúng tôi và điện thoại thông minh của bạn và cho phép bạn lựa chọn giữa các lá chắn có sẵn khác nhau.

E) LV-MaxSonar: Cảm biến siêu âm của chúng tôi phát hiện vật thể trong không khí, không tiếp xúc và các cảm biến phát hiện vật thể trong một khu vực. Các cảm biến này không bị ảnh hưởng bởi màu sắc hoặc các đặc điểm thị giác khác của đối tượng được phát hiện. Cảm biến siêu âm sử dụng âm thanh tần số cao để phát hiện và khoanh vùng các đối tượng trong nhiều môi trường khác nhau.

Bước 4: GIAO DIỆN CÁC LINH KIỆN

Swarm Bots: Lắp ráp và vận chuyển hợp tác Ghim Mô tả

A. nrf24L01 mô tả pin

1 - GND

2 - VCC 3.3V !!! KHÔNG phải 5V

3 - CE đến chân 9 của Arduino

4 - CSN đến chân 10 của Arduino

5 - SCK đến chân 13 của Arduino

6 - MOSI đến chân 11 của Arduino

7 - MISO đến chân 12 của Arduino

8 - CHƯA ĐƯỢC SỬ DỤNG

B. LV-MaxSonar

Vcc-5V

GND

Pin dữ liệu - A5

C. IC điều khiển động cơ L293D

LeftMotorForward - D7 (Chân số 7)

LeftMotorReverse - D6

RightMotorForward - D5

RightMotorReverse - D4

D. Điốt quang (Tùy chọn)

VCC-5V

GND

Chân dữ liệu - D0

Bạn có thể kết nối pin theo thiết kế PCB của mình nhưng những thay đổi cần thiết trong mã phải được thực hiện.

Lưu ý: Mọi người sẽ gặp một số vấn đề khi giao tiếp và chạy chương trình ở lần thử đầu tiên, vui lòng thực hiện tất cả các kết nối và mã đúng cách và sau đó thử lại một lần nữa.

Bước 5: LẬP TRÌNH

Hackster.io

Lưu ý: Tệp txt đính kèm sau chứa chương trình Master.ino và Slave.ino. Tham khảo từ mã, hiểu cách làm việc và sau đó tải nó lên arduino chính và arduino nô lệ tương ứng:)

Bước 6: CASING & PCB & PROTOTYPING

Bạn có thể sử dụng bất kỳ trường hợp nào cho robot của mình

PCB chứa nrF, cảm biến tránh chướng ngại vật, pin, IC L293D. Bạn không cần phải sản xuất PCB, chỉ cần trên bảng mạch kết nối từng thành phần và hàn nó

Bước 7: KIỂM TRA CẢM BIẾN TRÁNH XA OBSTACLE

Bước 8: KIỂM TRA TRANSRECEIVER NRF24L01

Lưu ý: Xin lỗi vì Watermark trong video;)

Bước 9: KIỂM TRA SINGLE BOT & 1SHEELD WORKING

Bước 10: LẮP RÁP HÀNG KHÔNG ĐỂ KIỂM TRA CUỐI CÙNG

Bước 11: KIỂM TRA CUỐI CÙNG

Bước 12: KẾT LUẬN

1. Dự án của chúng tôi về cơ bản dựa trên hành vi tự nhiên của một bầy ong hoặc một bầy kiến thực hiện một cách hiệu quả và hiệu quả nhiệm vụ được giao cho chúng.

2. Sự phối hợp giữa Master và bot Slave có hiệu quả trong việc mang lại nhiệm vụ là Vận chuyển Vật thể

3. Ở đây chỉ có 1 bot Master và 1 bot Slave được sử dụng, điều này đặt ra một hạn chế về kích thước của đối tượng có thể được vận chuyển từ Nguồn đến Đích.

4. Một khi quá trình Tự lắp ráp được thực hiện, việc Vận chuyển Đối tượng là quá trình dễ dàng và đáng tin cậy.

5. Việc sử dụng Wireless Bots làm cho cặp Master và Slave Bot trở nên tiện lợi khi sử dụng.

PHẠM VI TƯƠNG LAI

1. Bằng cách tăng số lượng Nô lệ, việc vận chuyển các đối tượng Lớn hơn và Nặng hơn có thể được thực hiện.

2. Những Rô bốt Bầy đàn này có thể được sử dụng cho các Hoạt động Cứu hộ khác nhau trong trường hợp các tình huống không thuận lợi cho Con người can thiệp.

3. Việc sử dụng Swarm Robotics có thể được mở rộng để phục vụ một Quốc gia thông qua các Dịch vụ Quân sự. Điều này sẽ làm giảm số lượng thương vong do chiến tranh.

Bước 13: CẢM ƠN BẠN:)

Cảm ơn bạn rất nhiều cho thời gian của bạn để xem hướng dẫn này

Tôi hy vọng tôi đã giải thích ngắn gọn cho dự án này để mọi người có thể hiểu dự án một cách dễ dàng và làm cho riêng mình. Vì dự án hơi phức tạp của nó, ban đầu bạn có thể gặp vấn đề trong quá trình giao diện, mã hóa và thử nghiệm. Chỉ cần làm theo từng bước một và loại bỏ dòng lỗi, không chỉ trực tiếp tải lên mã và bắt đầu chạy. Mã cũng là mã chung, mọi người có thể phải thực hiện các thay đổi theo yêu cầu của bạn.

Những gì tôi đề xuất là đầu tiên giao diện một mã thành phần và kiểm tra nó, sau đó thêm một mã khác và kiểm tra nó. Điều này sẽ giúp tốt hơn. Tham khảo một số từ google vì mã của tôi cũng không đúng 100%. Cuối cùng, tôi cũng là một newbie trong arduino và lập trình nên tôi đã cố gắng hết sức có thể.

Hy vọng bạn thích nó:)

Hãy yêu thích điều này có thể hướng dẫn

Hãy VOTE cho tôi trong Cuộc thi ROBOT

Chúc mừng !