ربات های مسیر یاب

[1nafar]

ربات مسیریاب رباتی است که می تواند در یک مسیر از قبل تعیین شده حرکت کند ، این مسیر میتواند یک خط سیاه در زمینه سفید یا یک خط سفید در زمینه سیاه باشد .ربات باید بتواند انواع مسیرهای موجود مانند پیچ، بریدگی، خطوط زاویه دار و مهم تر از همه حلقه را در کمترین زمان ممکن طی کند .

ساخت ربات های مسیر یاب کاری نسبتا ساده میباشد ، برای ساخت ربات شما نیاز به دانش برنامه نویسی برای پردازنده و رباتیک برای ساخت قسمت متحرک دارید ، شما همچنین باید طریقه کار با سنسور ها را بدانید ، در ادامه شما را با کلیه مراحل ساخت ربات مسیر یاب اشنا میکنیم .
یک ربات مسیر یاب از بخش های کلی زیر تشکیل میشود که در ادامه هر یک را بررسی میکنیم :
بدنه ربات
مدار تغذیه
قسمت حرکت
بخش سنسور ها و فرمان
پردازنده و برنامه نویسی
بدنه ربات:
برای بدنه ربات ، شما میتوانید از هر جسمی استفاده کنید اما این جسم باید دارای شرایط زیر باشد:
- سبک باشد
- محکم باشد
- امکان سوار کردن اجزا روی ان وجود داشته باشد.
- امکان ایجاد تغیر در شکل ان باشد .
-جمع جور باشد.
با توجه به مطالب بالا بهترین گزینه برای بدنه ربات پلاستیک میباشد ، شما میتوانید از شاسی ماشین های اسباب بازی یا از شاسی های اماده موجود در بازار استفاده کنید . در یک ربات معمولا پردازنده و قسمت فرمان در وسط بدنه ، موتور ها در طرفین ، سنسور ها در جلو ، و باطری در عقب قرار میگیرد . همچنین کلیه اجزا توسط پیچ و مهره یا چسپ حراراتی یا .. (بهتر است از پیچ و مهره استفاده شود )محکم به بدنه چسبانده میشوند . برای حفاظت از پردازنده در مقابل نویز یک روکش فلزی روی قسمت فرمان قرار میگیرد . همچنین برای جلوگیری از دستگاری مدارات و اجزای ربات حتما برای بدنه یک روکش مناسب تهیه کنید ، بطوری که فقط چرخ ها بیرون باشد و بس .

مدار تغذیه :
برای تغذیه ربات میتوانید از ولتاژ مستقیم منبع تغذیه DC و یا از باطری استفاده نمایید که در این قسمت طریقه استفاده از منبع تغذیه DC گفته میشود (طریقه استفاده از باطری در قسمت ربات میکرو موس توضیح داده شده است )
از انجا که ولتاژ ورودی شما از یک منبع تغذیه گرفته میشود ، شما باید نصبت به صاف و رگوله بودن ان اطمینان حاصل کنید . ممکن است شما خود را برای یک مسابقه اماده کنید و در مکان مسابقه یک منبع تغذیه بدون اصل ونصب در اختیار شما قرار گیرد ، که به ازای ولتاژ 12 ولت ، 14 ولت با نوسان زیاد میدهد ، بنابرای باید خودتان دست به کار شوید و برای رباتتان یک بخش تغذیه مجزا بسازید . معمولا ولتاژ تغذیه موتور ها 12 ولت و ولتاژ تغذیه پردازنده و سنسور ها و ... 5 ولت میباشد .
شما میتوانید از یک رگولاتور 12 و 5 ولت مطابق شکل زیر استفاده کنید :
[attachment=32]

توجه داشته باشید که به هیچ عنوان ورودی تغذیه رگولاتور 5 ولت را از خروجی رگولاتور 12 نگیرید ، این کار علاوه بر ایجاد گرما در رگولاتور باعث افت ولتاژ در خروجی ان میشود .
ولتاژ ورودی مدار بالا میتواند از 12 تا 15 ولت متغیر باش و در صورتی که از مدار بالا استفاده نکنید ، نوسانات ولتاژ باعث خرابی پردازنده و تغییر قدرت و سرعت موتور ها میشود .
برای اینکه ربات خود را در برابر ولتاژ معکوس (برعکس بودن پلاریته ی ورودی ) حفظ کنید میتوانید از یک پل دیود در ورودی استفاده نمایید
در قسمت بعدی در مورد قسمت حرکت بحث خواهیم کرد

[1nafar]

قسمت حرکت :
این قسمت در اقلب ربات ها مشتر ک هست و بسته به امکانات موجود میتوانید از هر روش استفاده کنید .
1- سیستم حرکت چهار چرخ (اگه اسمش این نیست بگید )
در این روش ربات دارای چهار چرخ میباشد ، چرخ های سمت راست توصط چرخدنده های به هم متصل شده اند ، دو چرخ سمت چپ نیز همین گونه اند ، برای گردش ربات ، چرخ های یک سمت برعکس میچرخند ، مثلا فرض کنید ربات به سمت راست گردش میکند ، در این صورت چرخ های سمت راست ، برعکس میچرخد ، چرخ های سمت چپ نیز به صورت عادی گردش میکند .

2- استفاده از چرخ هرز گرد :
این روش متداولترین روش جایگزاری چرخ ها است ، در این روش دو عدد موتور به دو چرخ عقب متصل میشود ، در قسمت جلو یک عدد چرخ هرز گرد بسته میشود ، برای چرخش به چپ متور سمت چپ خاموش و موتور سمت راست روشن میماند ، برای گردش به سمت دیگر نیز برعکس .


3-روش معمولی ، در این روش مانند سیستم حرکتی اتوموبیل ، یک موتور وظیفه چرخواندن چرخ های عقب را به عهده دارد، همچنین یک پرخ زاویه دو چرخ جلو را کنترل مینماید .
[img]www.machinescience.org/.../ gallery/RC_Robot2.gif[/img]
مواد استفاده شده در سیستم حرکتی :
1- سیستم کنترل (پردازنده ) در مورد پردازنده در بخش اخر بحث میشود .
2-درایو موتور :
ازدرایور ها برای افزایش جریان و ولتاژ اعمالی به موتور و همچنین جدا کردن ان از بخش کنترل استفاده میشود .
راه اندازه های زیادی برای کنترل موتور ها وجود دارد که در زیر به بررسی دو مورد از نها یعنی uln2003 و l298 میپردازیم :
uln2003 :
حداکثر جریان خروجی این درایو 500 میلی امپر میباشد و ولتاژ خروجی ان به میزان ولتاژ تغذیه موجود بین پایه گراند ایسی و سیم مشترک موتور است و میتواند حداکثر 50 ولت باشد ، ولتاژ ورودی ان نیز حداکثر 30 ولت است و ایسی از ورودی جریان 25 میلی امپر را به ازای بیشترین ولتاژ میکشد.
این درایو قادر به ران اندازی تعداد 7 موتور میباشد . پایه های 1 تا 7 ورودی و پایه های 10 تا 16 خروجی های قطعه هستند ، همچنین پایه 8 گراند و پایه 9 ولتاژ مثبت است که باید با ولتاژ مثبت موتور ها یکی باشد

با استفاده از این درایو فقط میتوان چرخش یا عدم چرخش موتور را کنترل کرد
l298 در بخش ربات های میکرو موس بررسی میشود

[1nafar]

بخش سنسور ها و فرمان :
این قسمت از ربات باید بتواند خط مشکی را از سفید تشخیص دهد ، بنا به نوع خط و عرض ان و نوع مسیر از سنسور ها مختلف با چیدمان مختلف استفاده میشود :
سنسور ها :
در ربات های مسیر یاب از سنسور ها مادون قرمز برای تشخیص مسیر استفاده میشود ،

میدانید که سطح سفید نور را دفع و سطح مشکی نور را جذب میکند ، نور از led فرستنده منتشر میشود ، در صورتی که سطح سفید باشد ، نور به گیرنده میرسد و ان را یک میکند در غیر اینصورت خروجی گیرنده صفر است :
معرفی دو نوع سنسور مادون قرمز خوب :
اپتوکانتر CNY70

اپتوکانتر TCRT5000 :

از انجا که در هر دو قطعه بالا فرستنده وگیرنده در یک پک میباشند ، جایگزاری انها در ربات بسیار ساده است ،
اکنون شما باید خروجی سنسور را اندازه بگیرید ، برای اینکار دو راه دارید ، یا خروجی را به adc بدهید و ولتاژش را اندازه بگیرید ، یا ولتاژ خروجی را به سطح منطقی صفر ویک تبدیل کنید :

در صورتی که از روش اول استفاده میکنید op-amp را حذف نمایید .
چیدمان سنسور ها :
شما باید سنسور ها را بر روی یک بورد با ارایشی خاص بسته به نوع مسیر بچینید .
انواع مسیر ها :
1- مسیر ها تک رنگ ، چیدمان سنسور ها برای این نوع مسیر بسار ساده میباشد ، در این نوع مسیر از 3 سنسور استفاده میشود ، سنسور وسط ، وظیفه چک کردن مسیر و دو سنسور کناری وظیفه چک کردن زمینه را به عهده دارد . در صورتی که ربات از روی خط منحرف شود ، سنسور وسط خروجی خود را تغییر میدهد ، در این حالت ربات صبر میکند تا یکی از سنسور ها کناری نیز تغییر وضعیت دهد و به سمت همان گردش کند .
مثلا ربات در مسیر خود مشغول حرکت هست ، در ادامه یک پیچ به سمت راست وجود دارد ، هنگامی که ربات به پیچ میرد ، به دلیل تغییر مسیر خروجی سنسور وسط تغییر میکند ، ربات به حالت اماده باش میرود ، با ادامه یافتن حرکت ، سنسور سمت راست از روی مسیر رد میشود ، در این ربات میفهمد که باید به سمت راست گردش کند .


2- مسیر های دورنگ ، در این نوع مسیر تغییر رنگ در بعضی از قسمت ها وجود دارد ، مثلا در 10 سانت اول مسیر به رنگ مشکی و زمینه به رنگ سفید است ، در 10 سانت بعدی رنگ عوض میشود ، یعنی مسیر به رنگ سفید زمینه مشکی در میاید
در این نوع مسیر ، از پنج سنسور استفاده میشود ، سه سنسور وظیفه کنترل کردن ربات و جلوگیری از گم کردن مسیر را به عهده دارند ، دو سنسور دیگر هم رنگ مسیر ها را کنترل میکنند ، یعنی یکی از انها رنگ زمینه و دیگری رنگ مسیر را چک میکند .
شما باید در برنامه خود خروجی سنسور اول (کنترل کننده های مسیر )را با خروجی سنسور دوم (کنترل کننده های رنگ زمینه ) مقایسه کنید ، در صورتی که هر دو سنسور یک رنگ را تشخیص دهند ربات منحرف شده است .
مثلا فرض کنید ، در ابتدا کار رنگ مسیر مشکی است و رنگ زمینه سفید ، در این صورت خروجی سنسور که رنگ مسیر را چک میکند ، یک است و خروجی سنسوری که زمینه را چک میکند صفر (ما از adc استفاده کرده ایم ) .
در این صورت باید سه سنسور اول به رنگ مشکی حساس باشند ، در صورتی که شرایط بالا برعکس باشد ، سه سنسور اول باید به رنگ سفید حساس باشند ، در صورتی خروجی دو سنسور با هم یکی باشد ربات منحرف شده است .
ادامه دارد ....

[iris]

سلام ، مطالبتون عالیه .
می خواستم بدونم می شه یه ربات مسیریاب ساخت که بدون میکرو باشه و با دو تا سنسور کار کنه؟

[morteza_rk]

سلام iris جان ، به این انجمن خوش اومدی.

بله ، میشه بدون میکرو هم ساخت. با دوتا سنسور هم میشه ، اما با این تعداد سنسور نمیشه موانع موجود بر سر راه رو پشت سر گذاشت و ربات سریعی ساخت.

[morteza01]

سلام
من ان شاء الله می خوام یکی درست کنم ولی چند تا سوال دارم .
1من چند تا مسیریاب قبلا درست کردم که اصلا خوب کار نمی کردن. مثلا همین آخری که پری روز تمومش کردم و هر چی تست می کنم، چند بار میکرو با روشن شدن موتور ها ریست میشه یا هنگ می کنه، که برای رفع نویز موتور ها طبق گفته ی آقای 1nafar به هر موتور دو خازن 104 سری رو وصل کردم و پایه وسط رو به بدنه زدم ولی هیچ فرقی نکرد حتی یه ورقه آلومینیومی متصل به زمین رو یک بار روی میکرو و یه بار روی موتور ها گذاشتم ولی باز هم فرقی نکرد
حالا که من می خوام یکی دیگه درست کنم شما چه پیشنهادی می دین ؟
آیا استفاده از pcb و فیبر خیلی بهتر از برد هزار سوراخه ؟ همین طور استاده از PIC به جای AVR خیلی موثره ؟ با توجه به اینکه اصلا با PIC کار نکردم ولی AVR رو خوب بلدم.
راستی اگه کسی تجربه ای تو مکانیک و جای بهتر موتور ها و ... تو هر چیز دیگه ای داره ، از گفتنش دریغ نکنه که زکات علم آموزش اونه
با تشکر

[mahdifah]

دوست عزيز فكنم شما ديود نزاشتين واسه موتورها و وقتي وايميستن جريان برگشتي توليد ميكنن كه ميكروتون زيست ميشه. بايد يه ديود بزارين ولي نميدونم موتورو به ترانزيستور زدين آي سي زدين؟ اينو بايد بدونم تا بگم چطوري وصلش كنين. ولتاژ 12 ولت كه نويز توليد نميكنه. موتوراي حدافل 500 وات به بالا هستن كه واسه اي وي آر مشكل درست ميكنن.12 ولت كه چيزي نيست.يا 5
من خودم پي آي سي كار كردم تاهالاهم مشكل نويز توش نداشتمو در صورتي كه درست مدارش نصب كنين همچين مشكلي نخواهي داشت

[morteza01]

من از L298 و ولتاژ 7.2 و موتور های گیربکس دار استفاده کردم و برای هر موتور هم 4 تا دیود لازم رو گذاشتم به تغذیه هم که دو تا باتری موبایل هست یه خازن 3300uF وصل کردم . پس اشکال کار من کجا می تونه باشه ؟
راستی به خاطر برد هزار سوراخ نمی تونه باشه ؟
یه سوال دیگه اینکه لازم نیست از PIC استفاده کنم ؟

[mahdifah]

شاید دیوداتون اشتباه گذاشتین. به نظر من خازن 3300 میکرو هم نمیخواد.ولتاپ باتری صافه صافه. به نظر منکه نمیخواد از پی آی سی استفاده کنین.به نظرم یه جای مداریتون میلنگه.شایدم برنامتون ایراد داره.ولی امکان داره پایه های کریستام شل باشن

[morteza01]

خیلی ممنون . من یه بار دیگه میخوام از نو شروع کنم ان شاء الله خوب کار کنه

[morteza01]

من می خوام از l293d استفاده کنم . آیا حتما باید دو باتری یکی برای تغذیه l293d و یکی برای تغذیه موتور ها استفاده کنیم ؟ یا اینکه یه باتری مشترک کافیه ؟

[nima_zeus]

سلام
لازم نیست دوتا باتری استفاده کنی یکی بزار با ولتاژ خوب کار میکنه.

[nima_zeus]

سلام

بهترین فاصله از زمین برای سنسور های مادون قرمز در ربات تعقیب خط چقدره؟

[ali rashidfar]

سلام من اولین پستم تو این سایته
چند تا سوال دارم اگه امکان داره کمکم کنید
1. سنسور ir بهتره یا cny70 و فاصله سنسور ها از هم چقدر باید باشه ?
2. میخوام از 24 سنسور استفاده کنم من چه جوری اینهمه سنسور رو به میکرو وصل کنم؟
3.اپ امپ بهتره یا از آی سی بافر استفاده کنم؟
4. برای اینه نویز کمتری بگیره چهکار کنم؟

[mehrdad22]

سلام من اولین پستم تو این سایته
چند تا سوال دارم اگه امکان داره کمکم کنید
1. سنسور ir بهتره یا cny70 و فاصله سنسور ها از هم چقدر باید باشه ?
2. میخوام از 24 سنسور استفاده کنم من چه جوری اینهمه سنسور رو به میکرو وصل کنم؟
3.اپ امپ بهتره یا از آی سی بافر استفاده کنم؟
4. برای اینه نویز کمتری بگیره چهکار کنم؟

1- سنسور cny70 یه نوع سنسور مادون قرمز هستش!!!!!!! که از یه فرستنده و گیرنده توی یه بسته قرار داره تشکیل شده
2- بنظر من از lm324 که یه آپ امپ هستش و 4 تا سنسور رو ساپورت میکنه میتونی استفاده کنی
3- آی سی بافر هم میتونی استفاده کنی
فقط به علت اینکه سنسورهات زیاده ، بگرد دنبال یه چیزی بگرد که سنسورهای بیشتری رو ساپورت کنه
4- این رو هم زیاد اطلاعات ندارم

[m-arm]

2. میخوام از 24 سنسور استفاده کنم من چه جوری اینهمه سنسور رو به میکرو وصل کنم؟


از گذرگاه I2C یا CAN استفاده کنید.

خانواده avr;atmega32 ازI2C و خانواده ARM;at91sam7x از هر دو پشتیبانی میکند.

[hmdrza]

4. برای اینه نویز کمتری بگیره چهکار کنم؟

برای رفع نویز تکنیک های مختلفی وجود داره
که بعضی به طراحی برد شما ربط داره
بعضی هم به عوامل خارجی
متداول ترین روش رفع نویز استفاده از پل دیودی و پل وتستونه

[gate_crasher]

سلام به نظر من برای شما استفاده از atmega64 گزینه خوبی باشه. و باید بین سنسور هاتون مدریت کنید و 8 تا از اون ها رو به adc بدید و 16 تای دیگرو با استفاده از مقایسه گر LM339 به میکرو بدید.

[cmuiran]

استفاده از مقایسه گر LM339 به میکرو بدید.

مهندس جان lm324 گزینه خوبییه برای این کار

[ali rashidfar]

1.پلکسر آنالوگ را برای من بیشتر توضیح بدین و اینکه چطوری عمل میکنه ؟
2. از شیفت ریجستر ها چیزی نمیدونم میشه راهنماییم کنین؟
3. نحوه عملکرد مالتی پلکسر ها چطوریه؟
4.اپ امپ مگه 4 ورودی و 4 خروجی نداره که به پایه های میکرو وصل میشن؟
5. ماژولی با پروتکل usart چیه ؟