ولكن أيضًا من شراء روبوت جاهز ومتكامل يعتمد على هذه اللوحة. للأطفال مدرسة إبتدائيةأو سن ما قبل المدرسةمستعد مشاريع اردوينوحتى أكثر الأفضل، لأن تبدو اللوحة "غير المتحركة" مملة بعض الشيء. من هنا مناسبة لأولئك الذين الدوائر الكهربائيةليست جذابة بشكل خاص.

من خلال شراء نموذج روبوت عامل، أي. في الواقع، لعبة جاهزة عالية التقنية، يمكنك إثارة الاهتمام بها تصميم مستقلوإنشاء الروبوتات. بعد أن لعبت ما يكفي من هذه اللعبة وفهمت كيفية عملها، يمكنك البدء في تحسين النموذج وتفكيك كل شيء والبدء في تجميع مشاريع جديدة على Arduino باستخدام اللوحة ومحركات الأقراص وأجهزة الاستشعار التي تم تحريرها. إن انفتاح منصة Arduino يسمح بذلك عناصراصنع لنفسك ألعابًا جديدة.

نحن نقدم مراجعة قصيرة الروبوتات الجاهزةعلى لوحة اردوينو.

آلة اردوينو يتم التحكم بها عن طريق البلوتوث

التحكم بالسيارة عن طريق البلوتوث، بتكلفة أقل بقليل من 100 دولار. الموردة غير مجمعة. بالإضافة إلى الجسم والمحرك والعجلات، بطارية ليثيومو شاحن، نحصل على لوحة Arduino UNO328، وحدة تحكم المحرك، محول بلوتوث، جهاز التحكم جهاز التحكموما إلى ذلك وهلم جرا.

فيديو يظهر هذا الروبوت وروبوت آخر:

أكثر وصف تفصيليالألعاب وفرصة الشراء على موقع متجر DealExtreme عبر الإنترنت.

اردوينو السلحفاة روبوت

مجموعة تجميع السلاحف الروبوتيةتكلف حوالي 90 دولارا. الشيء الوحيد المفقود هو الصدفة، وكل شيء آخر ضروري لحياة هذا البطل متضمن: اللوحة اردوينو أونو، الماكينات، أجهزة الاستشعار، وحدات التتبع، جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء وجهاز التحكم عن بعد، البطارية.

يمكن شراء السلحفاة من موقع DealExtreme الإلكتروني، كما هو الحال مع المزيد روبوت رخيصعلى Aliexpress.

اردوينو تتبع المركبات التي يتم التحكم فيها من الهاتف الخليوي

مركبة مجنزرة، يتم التحكم بها عن طريق البلوتوث الهاتف الخلوي ، بتكلفة 94 دولارًا. بالإضافة إلى قاعدة المسار، نحصل على لوحة Arduino Uno ولوحة توسيع ولوحة Bluetooth وبطارية وشاحن.

يمكن أيضًا شراء السيارة المتعقبة على موقع DealExtreme، ويوجد أيضًا وصف تفصيلي هناك. ربما حديد أكثر إثارة للاهتمام خزان اردوينوعلى Aliexpress.

سيارة اردوينو تسير عبر متاهات

قيادة السيارة عبر متاهات، بتكلفة 83 دولارًا. بالإضافة إلى المحركات ولوحة Arduino Uno وغيرها من العناصر الضرورية، فهي تحتوي على وحدات تتبع ووحدات تجنب العوائق.

روبوت جاهز أو إطار للروبوت

بالإضافة إلى حالة الاستخدام التي تمت مناقشتها في المراجعة مجموعات جاهزةمن أجل خلق روبوتات الاردوينو، يمكنك شراء إطار الروبوت (الجسم) بشكل منفصل - يمكن أن يكون منصة على عجلات أو كاتربيلر أو إنسان أو عنكبوت أو نماذج أخرى. في هذه الحالة، سيتعين عليك القيام بملء الروبوت بنفسك. وترد لمحة عامة عن مثل هذه الحالات في بلدنا.

في أي مكان آخر يمكنك شراء الروبوتات الجاهزة؟

في المراجعة، اخترنا أرخص وأكثر إثارة للاهتمام، في رأينا، روبوتات Arduino الجاهزة من المتاجر الصينية على الانترنت. إذا لم يكن لديك الوقت لانتظار الطرود من الصين - خيار كبيرالروبوتات الجاهزة في المتاجر الإلكترونية Amperka وDESSY. أسعار منخفضةو توصيل سريعيقدم متجر ROBstore الإلكتروني. قائمة المتاجر الموصى بها.

قد تكون مهتمًا أيضًا بمراجعتنا لمشاريع Arduino:

التدريب على الاردوينو

لا تعرف من أين تبدأ في تعلم الاردوينو؟ فكر في ما هو أقرب إليك - تجميع ما هو خاص بك نماذج بسيطةوتعقيداتها التدريجية أو التعرف على حلول أكثر تعقيدًا ولكنها جاهزة؟

الوصف الببليوغرافي: Strakovsky D. A.، Simakov E. E. إنشاء متسابق روبوت على منصة Arduino // عالم شاب. 2016. رقم 3. ص120-124..03.2019).



الكلمات الدالة:

الهدف من العمل: دراسة مبادئ بناء الروبوتات على أساس لوحة ArduinoUno. إنشاء نموذج عمل لروبوت متسابق وتطوير خوارزمية لسلوكه.

أهداف الوظيفة:

1. دراسة مميزات بناء الروبوتات على أساسها لوحات الاردوينووالوحدات الخاصة بهم.
2. دراسة مميزات بيئة برمجة الروبوت بالاعتماد على منصة الاردوينو.
3. إنشاء نموذج لروبوت متسابق. تطوير خوارزمية حركة الروبوت بناءً على تحليل المعلومات المدخلة.
4. تحليل عمل الروبوت.

مقدمة. أساسيات منصة الروبوتاتاردوينو

بناء تتضمن الروبوتات التي تستخدم أي تقنية دراسة مبادئ تشغيل شرائح خاصة تسمى وحدات التحكم الدقيقة. هم مصمم للتحكم في الأجهزة الإلكترونية وهو عبارة عن جهاز كمبيوتر ذو شريحة واحدة قادر على أداء مهام بسيطة. وحدة التحكم، كونها "نسخة صغيرة" من الكمبيوتر، تحتوي على جميع الوحدات الرئيسية المتأصلة فيها: وحدة المعالجة المركزية، ذاكرة الوصول العشوائي، ذاكرة فلاش، الأجهزة الخارجية.

أرز. 1. هيكل المتحكم الدقيق

تستخدم لبناء الروبوتات منصات مختلفة. كجزء من البحث المستمر، اخترنا منصة اردوينو. تم تطوير أول نموذج أولي لاردوينو في عام 2005 من قبل المبرمج ماسيمو بانزي. اليوم، لا يتم تمثيل منصة Arduino بلوحة واحدة، بل بعائلة كاملة منها. يتيح لك هذا الأسلوب جمع جميع أنواع الأجهزة الإلكترونية، والعمل بشكل مستقل وبالاشتراك مع جهاز كمبيوتر. لوحات الاردوينو عبارة عن مجموعات تتكون من وحدة إلكترونية جاهزة و برمجة. الوحدة الإلكترونية هي لوحة الدوائر المطبوعةمع متحكم مثبت. في الحقيقة الوحدة الإلكترونيةاردوينو هو التناظرية اللوحة الأمحاسوب. لديها موصلات للاتصال الأجهزة الخارجيةبالإضافة إلى موصل للتواصل مع الكمبيوتر الذي يتم من خلاله تنفيذ البرمجة.

المنصة الأكثر شعبية والأكثر تنوعًا في العائلة هي لوحة ArduinoUno. لأنه يعتمد على معالج تردد الساعة 16 ميجا هرتز، بها 32 كيلو بايت من الذاكرة، اثنان منها مخصصان لمحمل التشغيل، مما يسمح لك بفلاش Arduino باستخدام الكمبيوتر العاديعبر USB. هناك أيضًا 2 كيلو بايت من ذاكرة SRAM، والتي تستخدم لتخزين البيانات المؤقتة (هذا كبشمنصة) وذاكرة EEPROM سعة 1 كيلو بايت لـ تخزين طويل المدىالبيانات (مماثلة للقرص الصلب).

يوجد 14 سنًا على المنصة يمكن استخدامها للإدخال والإخراج الرقمي. يعتمد الدور الذي تلعبه كل جهة اتصال على البرنامج. بعض جهات الاتصال لها أدوار إضافية. على سبيل المثال، يتم استخدام Serial 0 و1 - لاستقبال ونقل البيانات عبر USB؛ LED الثالث عشر - يتم توصيل مؤشر LED المدمج في اللوحة بهذا الدبوس. يوجد أيضًا 6 دبابيس إدخال تناظرية ومدخل إعادة تعيين جهة الاتصاللإعادة تعيين.

أرز. 2. لوحة اردوينو أونو

سمة مميزةاردوينو هو وجود لوحات التوسعة، ما يسمى "الدروع". وهي عبارة عن لوحات إضافية يتم وضعها على شكل "طبقات الساندويتش" أعلى الاردوينو لمنحه إمكانيات جديدة. تتصل الدروع بـ Arduino باستخدام رؤوس الدبوس المتوفرة عليها. دعونا نلقي نظرة فاحصة على الدروع التي تم استخدامها أثناء الدراسة:

- MotorShield - يوفر التحكم في المحرك التيار المباشر. إن أطراف المتحكم الدقيق ذات تيار منخفض، وبالتالي فإن تيار المحرك، إذا تم توصيله مباشرة، سوف يؤدي إلى إتلافها. ما يسمى بالجسر H يحل هذه المشكلة. يسمح لك بالتحكم في سرعة واتجاه دوران المحرك.

- TroykaShield - يساعد على الاتصال عدد كبير منالأجهزة الطرفية مثل أجهزة الاستشعار عبر حلقات قياسية مكونة من 3 أسلاك. لاتخاذ قرار بشأن اتجاه مزيد من الحركة للروبوت الذي يتم تطويره، تم استخدام أجهزة استشعار الخط الرقمي المتصلة بهذا "الدرع". تتيح لك هذه المستشعرات تحديد لون السطح المحيط بها. الحل بسيط الإشارات الرقمية: منطقي 0 أو 1 حسب اللون الذي يراه أمامه. واحد أسود أو فراغ، والصفر ليس أسود.

أرز. 3. درع المحرك ودرع الترويكا

يتم تطوير التطبيقات المعتمدة على لوحات Arduino في بيئة خاصة برمجة الاردوينوبيئة تطوير متكاملة. تم تصميم البيئة للكتابة والتحميل البرامج الخاصةفي ذاكرة المتحكم الدقيق. الأربعاء تطوير الاردوينويتكون من محرر كود البرنامجومنطقة الرسالة ونافذة النص وشريط الأدوات وشريط القوائم.

تركيب اساسييتكون برنامج Arduino من جزأين مطلوبين: وظائف الإعداد () والحلقة (). قبل الدالة setup() يوجد إعلان للمتغيرات وإدراج المكتبات المساعدة. تعمل وظيفة الإعداد () مرة واحدة بعد كل عملية تشغيل أو إعادة ضبط اللوحة. يتم استخدامه لتهيئة المتغيرات، وتعيين وضع تشغيل المنافذ، وما إلى ذلك. تعمل وظيفة الحلقة () في حلقة غير منتهيةينفذ الأوامر الموصوفة بالتتابع. للتفاعل مع أجهزة مختلفةيتم استخدام الإجراءات والوظائف المتخصصة لتوفير المدخلات والمخرجات.

تجميع متسابق الروبوت على منصةاردوينو

دعونا نفكر في الجزء العملي من المشروع - إنشاء روبوت سباق. لهذا استخدمنا لوحة ArduinoUno، "الدروع" الموصوفة أعلاه، وأجهزة استشعار الخط، والمحركات الصغيرة مع علب التروس، والعجلات، وكرات التوازن . يمكن تقسيم عملية بناء نموذج الروبوت إلى عدة مراحل.

منصة أنا . تجميع المنصة. أولا، تحتاج إلى تجميع قاعدة الروبوت - منصة متحركة. يتم توصيل العجلات بالمحركات ثم بمنصة التثبيت. تستخدم كرات التوازن للحفاظ على توازن المنصة. يتم تثبيت أحدهما من الأسفل على الجانب الخلفي من المنصة. تلعب هذه الكرة دور العجلة الثالثة والدعم في نفس الوقت. الكرة الثانية، إذا لزم الأمر، يمكن استخدامها كصابورة. يتم تثبيت أجهزة استشعار الخط في الجزء الأمامي من المنصة.

منصة ثانيا . تثبيت اللوحة اردوينو و ربط المحركات. لوحة ArduinoUno مثبتة على الجانب الخلفي. سيضمن هذا الترتيب الوضع الصحيح للمنصة عند التحرك. يتم تثبيت MotorShield أعلى اللوحة التي تتصل بها المحركات.

منصة ثالثا . تثبيت ترويكا درع و اتصال أجهزة الاستشعار. يتم تثبيت "الدرع" التالي فوق الدرع السابق، مما يشكل نوعًا من "الساندويتش". يتم توصيل أجهزة استشعار الخط الرقمي بالدبابيس 8 و 9 للدرع

منصة رابعا . التوازن. على المرحلة الأخيرةعند التجميع، من الضروري تأمين الأسلاك الموجودة على المنصة بحيث لا تتداخل مع حركة الروبوت. يمكنك أيضًا تركيب كرات موازنة إضافية مع مراعاة وزن جميع اللوحات والبطارية.

أرز. 4. تجميع متسابق الروبوت

تطوير خوارزمية سلوك الروبوت

بعد ذلك، من الضروري تطوير خوارزمية حركة الروبوت بناءً على قراءات أجهزة الاستشعار. الفكرة الرئيسية هي ما يلي. دعونا نحصل على حقل أبيض و"طريق" للروبوت (المسار) مرسوم عليه باللون الأسود. تنتج مستشعرات الخط المستخدمة صفرًا منطقيًا عندما "يرون" اللون الأسود وواحدًا عندما "يرون" اللون الأبيض. على الخط المستقيم، يجب على الروبوت تمرير المسار بين المستشعرات، أي يجب أن يظهر كلا المستشعرين "1". عندما يتحول المسار إلى اليمين، يتحرك المستشعر الأيمن إلى المسار ويبدأ في إظهار الصفر المنطقي. عند الانعطاف إلى اليسار، يظهر المستشعر الأيسر صفرًا.

عند اختبار الروبوت، نشأت مشكلة القصور الذاتي، وهي: الروبوت يطير خارج المسار دون أن يكون لديه وقت للرد على المنعطف. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المحركات لا تستطيع الفرامل على الفور. يمكن حل هذه المشكلة بالطريقة الآتية. بعد أن تكتشف المستشعرات الانعطاف، عليك التوقف والعودة لمسافة معينة، حسب السرعة قبل التوقف. وبالتالي، من الضروري العثور على اعتماد المسافة المقطوعة عند الرجوع للخلف في الوقت المحدد. ولهذا الغرض، تم إجراء سلسلة من الاختبارات التجريبية. ونتيجة لتحليل البيانات التي تم الحصول عليها، تم العثور على مثل هذا الاعتماد. وهذا جعل من الممكن حساب المسافة التي يحتاجها الروبوت للعودة، بناءً على السرعة قبل التوقف.

ومع ذلك، ليس من الضروري أن يتوقف الروبوت قبل كل منعطف - فعند السرعة المنخفضة، فإنه يتناسب تمامًا مع المنعطف بدونه إجراءات إضافية. بالإضافة إلى ذلك، لتسريع عملية الدوران، من الممكن "الرجوع" ليس في خط مستقيم، ولكن بزاوية معينة. من الضروري أيضًا التمييز بين حالات الروبوت - عندما يتحرك في خط مستقيم وعندما يدخل في منعطف. في الحالة الأولى، يمكنك زيادة سرعة الروبوت لمرور أكثر ديناميكية للمسار؛ وفي الحالة الثانية، يمكنك إبطاء السرعة إلى قيمة كافية اكتمال موفقدور.

أرز. 5. إيجاد اعتماد المسافة المقطوعة عند الرجوع للخلف في الوقت المحدد

أصبحت الأحكام المذكورة أعلاه الأساس لتطوير خوارزمية سلوك الروبوت المحسنة.

خاتمة

تناولت هذه الدراسة أساسيات تصميم الروبوتات بالاعتماد على عائلة منصات Arduino، كما قامت ببناء نموذج روبوت عامل بالاعتماد على لوحة ArduinoUno. أثناء الاختبار، تم تحديد وإزالة بعض أوجه القصور في كل من الجزء الفني وخوارزمية الحركة. النموذج الناتج قادر على إدراك المعلومات الواردة بشكل صحيح حول موقع الروبوت وتحليل الموقف واتخاذ القرار بشأن مزيد من الحركة. هناك عدة اتجاهات لتعديل هذا النموذج:

– يمكنك تجربة نظام الوزن وتحقيق التوازن المثالي.

- يعد موقع أجهزة الاستشعار وعددها أيضًا من المعالم المهمة في هذا التصميم. لا يعتمد هذا فقط على السرعة التي يتفاعل بها الروبوت مع المنعطفات، ولكن أيضًا تصميم المسارات التي يمكنه التحرك من خلالها بشكل صحيح بشكل مباشر.

ومع ذلك، فإن الأكثر صلة و حل مثاليقد يكون استخدام الشبكات العصبية. بمساعدتهم، سوف يتعلم الروبوت، بعد أن قام بدوره دون جدوى عدة مرات، ولن يكرر نفس الخطأ في المرة القادمة. سيعمل هذا مع الإجراءات الأخرى التي يقوم بها الروبوت، والتي ستخلق بمرور الوقت متسابقًا يتكيف تمامًا مع أي طريق.

العمل على دراسة النتائج التي تم الحصول عليها وتطبيقها عمليا هذه الدراسةسوف يستمر. ومن المخطط في المستقبل توسيع المعرفة المكتسبة ومحاولة بناء روبوت ذاتي التعلم، مما سيحل بعض المشكلات التي تم تناولها في هذه الدراسة.

الأدب:

1. بلوم د. دراسة اردوينو. - سانت بطرسبرغ: بي إتش في- بطرسبرغ، 2015.
2. بيتين V. A. المشاريع باستخدام تحكم اردوينو. - سانت بطرسبرغ: بي إتش في- بطرسبرغ، 2014.
3. سومر دبليو. برمجة لوحات التحكم الدقيقة Arduino/Freeduino. - سانت بطرسبرغ: بي إتش في- بطرسبورغ، 2012.
4. Terekhov S. A. محاضرات عن نظرية وتطبيقات الاصطناعي الشبكات العصبية. - سنيزينسك: VNIITF، 2003.
5. واسرمان ف. تكنولوجيا الكمبيوتر العصبي: النظرية والتطبيق. - م: مير، 1992.
6. أمبير. ويكي [مصدر إلكتروني].
7. عنوان URL: http://wiki.amperka.ru/ (تاريخ الوصول: 3 أكتوبر 2015)
8. البوابة المعلوماتية RoboCraft [المورد الإلكتروني].
9. عنوان URL: http://robocraft.ru/page/summary (تاريخ الوصول: 12/11/2015)
10. بوابة المعلومات Arduino.ru [المورد الإلكتروني].
11. عنوان URL: http://arduino.ru/ (تاريخ الوصول: 14 نوفمبر 2015)

الكلمات الدالة: الروبوتات والبرمجة, الذكاء الاصطناعي. .

حاشية. ملاحظة: من الصعب اليوم تخيل عالم بدون روبوتات. الروبوتات هي طريقة فعالةلدراسة مجالات مهمة في العلوم والتكنولوجيا والتصميم والرياضيات. من المستحيل اليوم الحديث عن الروبوتات دون التطرق إلى مفهوم مثل الذكاء الاصطناعي. وهذان المجالان مرتبطان ارتباطا وثيقا. سبق للمؤلف أن عمل على دراسة الشبكات العصبية، فضلاً عن إمكانية "تحويل" بعض جوانبها إلى "روبوتة". الحياة البشرية. هذه المقالة مخصصة للنظر في قضايا الروبوتات.