Schwarmbots: Montage und kooperativer Transport - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Hallo alle zusammen, In diesem anweisbaren geht es um "Swarm Bots: Assembly and Co-operative Transport", in dem wir unseren eigenen Master- und Slave-Roboter bauen können, der Slave dem Master-Roboter folgt und wir den Master-Roboter mit unserem Smartphone steuern. Es ist ein lustiges Projekt, versuchen Sie es einfach Elektronik-Freak in dir und spiele mit Robotik. Ich werde viele Bilder, Videos und kurze Erklärungen zu diesem Projekt ausprobieren, um eine klare Vorstellung zu bekommen.

Warum sich COBOT von Swarm und normalen Bot unterscheiden, findest du hier

1. EINLEITUNG

1.1 Was ist eigentlich Schwarmrobotik

1. Schwarmrobotik ist ein neuer Ansatz zur Koordination von Mehrrobotersystemen, die aus einer großen Anzahl meist einfacher physischer Roboter bestehen.

2. Dieser Ansatz entstand im Bereich der künstlichen Schwarmintelligenz sowie der biologischen Untersuchung von Insekten, Ameisen und anderen Bereichen in der Natur, in denen ein Schwarmverhalten auftritt.

3. Schwarmrobotik ist ein aufstrebender Bereich in der kollektiven Robotik, der ein vollständig verteiltes Steuerungsparadigma und relativ einfache Roboter verwendet, um ein koordiniertes Verhalten auf Gruppenebene zu erreichen.

4. Schwarmrobotersysteme sind selbstorganisierend, das heißt, konstruktives kollektives (oder makroskopisches) Verhalten ergibt sich aus individuellen (oder mikroskopischen) Entscheidungen, die Roboter treffen.

Schritt 1: Ursprung von Schwarm & Referenz in Filmen

1.2 Ursprung des Schwarms 1. Die meisten Schwarmintelligenzforschungen sind davon inspiriert, wie die Naturschwärme, wie soziale Insekten, Fische oder Säugetiere, im echten Leben im Schwarm miteinander interagieren.

2. Die Größe dieser Schwärme reicht von wenigen Individuen, die in den kleinen Naturgebieten leben, bis hin zu hoch organisierten Kolonien, die die großen Territorien besetzen und aus mehr als Millionen von Individuen bestehen.

3. Die in den Schwärmen aufkommenden Gruppenverhaltensweisen zeigen große Flexibilität und Robustheit, wie Pfadplanung, Nestbau, Aufgabenverteilung und viele andere komplexe kollektive Verhaltensweisen in verschiedenen Naturschwärmen.

4. Die Individuen im Naturschwarm zeigen sehr geringe Fähigkeiten, dennoch können im gesamten Schwarm komplexe Gruppenverhalten auftreten, wie z bauen Kolonien, Vögel schwärmen, um Nahrung zu finden, Bienen schwärmen, um Honig zu sammeln.

Schritt 2: PROBLEMDEFINITION

1. Einleitung

In diesem Kapitel werden wir an zwei Hauptzielen unseres Projekts arbeiten, nämlich Selbstmontage und kooperativer Transport. Bei der Selbstmontage montieren zwei Roboter in Linienformation und beim kooperativen Transport transportieren diese beiden Roboter Blöcke von einem Ort zum anderen.

1..1 Selbstmontage von Schwarmrobotern

Unser Ziel ist es, eine Gruppe von S-Bots vollständig autonom so zu steuern, dass sie ein Objekt lokalisieren, annähern und mit ihm verbinden.

1.2 Genossenschaftlicher Verkehr

In dieser Arbeit wird das Problem der

a) wie man separate S-Bots steuert, um sich autonom mit einem Objekt und/oder miteinander zu verbinden, und

b) wie man einen Schwarmbot oder eine Ansammlung von Schwarmbots steuert, um ein Objekt zu einem Ziel zu transportieren.

Der Entwurf und die Nützlichkeit einer hybriden Steuerungsarchitektur zur Steuerung einer sich selbst zusammensetzenden Gruppe von S-Bots, die an einer kooperativen Transportaufgabe beteiligt sind, wurden bereits in Simulationen untersucht. Das Problem wurde in die Teilprobleme der Steuerung der Aktionen zerlegt.

1. S-Bots, die sich selbst zusammenbauen können. Zusammengebaute S-Bots, die das Ziel während des Transports lokalisieren können.

2. Zusammengebaute S-Bots, die das Ziel während des Transports nicht lokalisieren können. Verwenden Sie einen Master- und einen Slave-Mikrocontroller.

3. Verbinden des optischen Vermeidungssensors mit dem Schwarmroboter.

4. Entwickelte SPI-Kommunikation zwischen Schwarmrobotern.

5. Synchronisation zwischen zwei Schwarmrobotern. Der eingeschränkte Transport von Objekten ist nur eine Einschränkung unseres Projekts.

Schritt 3: METHODIK

Die fünf Hauptblöcke des Schwarmprojekts bestehen aus

A) Arduino Master & Slave: Master und Slave sind zwei auf Arduino basierende Bots, die zusammenarbeiten, um die gewünschte Aufgabe zu erfüllen - in unserem Fall den Transport schwerer Gegenstände. Der Master steuert die Bewegungen und Aktionen des Slaves über das im nächsten Teil erläuterte RF-Modul.

B) RF-Modul (nrf24l01): Die Kommunikation zwischen Master und Slave erfolgt über das RF-Modul. Der Master sendet den gewünschten Befehl über das Sendermodul, der vom Slave über das daran angeschlossene Empfängermodul empfangen und gefolgt wird.

C) Hindernisvermeider: Dies ist das Auge der Bots. Der Hindernisvermeider hilft den Bots, ungewollte Hindernisse zu vermeiden und verhindert auch Kollisionen miteinander. Es besteht aus einem System von Fotodioden und LEDs, die jeweils auf dem Master und dem Slave platziert sind

D) One Sheeld: Der erste Teil ist ein Shield, das physisch mit Ihrem Arduino-Board verbunden ist und als drahtloser Mittelsmann fungiert, der Daten zwischen Arduino und jedem Android-Smartphone über Bluetooth leitet. Es ist eine Softwareplattform und App auf Android-Smartphones, die die Kommunikation zwischen unserem Shield und Ihrem Smartphone verwaltet und Ihnen die Wahl zwischen verschiedenen verfügbaren Shields lässt.

E) LV-MaxSonar: Unsere Ultraschallsensoren sind in der Luft, berührungslose Objekterkennung und Entfernungssensoren, die Objekte innerhalb eines Bereichs erkennen. Diese Sensoren werden nicht durch die Farbe oder andere visuelle Eigenschaften des erkannten Objekts beeinflusst. Ultraschallsensoren verwenden hochfrequenten Schall, um Objekte in einer Vielzahl von Umgebungen zu erkennen und zu lokalisieren.

Schritt 4: ANSCHLUSS DER KOMPONENTEN

Schwarmbots: Montage und kooperativer Transport Pin Beschreibung

A. nrf24L01 Pin-Beschreibung

1 - GND

2 - VCC 3.3V !!! NICHT 5V

3 - CE zu Arduino-Pin 9

4 - CSN zu Arduino-Pin 10

5 - SCK zu Arduino-Pin 13

6 - MOSI zu Arduino-Pin 11

7 - MISO zu Arduino-Pin 12

8 - UNBENUTZT

B. LV-MaxSonar

Vcc-5V

Masse

Datenstift - A5

C. L293D Motortreiber-IC

LeftMotorForward - D7 (Digitaler Pin 7)

LinksMotorRückwärts - D6

RechtsMotorVorwärts - D5

RightMotorReverse - D4

D. Fotodiode (optional)

VCC-5V

Masse

Datenpin - D0

Sie können den Pin gemäß Ihrem PCB-Design anschließen, aber notwendige Änderungen am Code müssen vorgenommen werden.

Hinweis: Die Leute werden beim ersten Versuch auf einige Probleme stoßen, wenn sie das Programm verbinden und ausführen. Bitte gehen Sie alle Verbindungen und Codes richtig durch und versuchen Sie es dann erneut.

Schritt 5: PROGRAMMIERUNG

Hackster.io

Hinweis: Die folgende angehängte TXT-Datei enthält das Programm Master.ino und Slave.ino. Nehmen Sie Bezug auf den Code, verstehen Sie die Arbeit und laden Sie sie dann auf das jeweilige Master-Arduino und Slave-Arduino hoch:)

Schritt 6: GEHÄUSE & PCB & PROTOTYPING

Sie können jeden Fall für Ihren Roboter übernehmen

PCB enthält nrF, Hindernisvermeidungssensor, Batterie, L293D IC. Sie müssen keine Leiterplatte herstellen, sondern nur jede Komponente auf der Purf-Platine anschließen und verlöten

Schritt 7: TESTEN DES HINDERNISVERMEIDUNGSSENSORS

Schritt 8: NRF24L01 TRANSRECEIVER TESTEN

Hinweis: Entschuldigung für das Wasserzeichen im Video;)

Schritt 9: TESTEN EINES EINZELNEN BOT & 1SHEELD FUNKTION

Schritt 10: AVENGERS ZUM ENDGÜLTIGEN TEST ZUSAMMENBAUEN

Schritt 11: ABSCHLIESSENDE PRÜFUNG

Schritt 12: SCHLUSSFOLGERUNG

1. Unser Projekt basiert im Wesentlichen auf dem natürlichen Verhalten eines Bienen- oder Ameisenschwarms, der die ihm übertragene Aufgabe effektiv und effizient erfüllt.

2. Die Koordination zwischen dem Master- und dem Slave-Bot ist effektiv, um die Aufgabe des Objekttransports zu erfüllen

3. Hier werden nur 1 Master- und 1 Slave-Bot verwendet, was die Größe des Objekts, das von Quelle zu Ziel transportiert werden kann, beschränkt.

4. Sobald die Selbstmontage abgeschlossen ist, ist der Transport des Objekts ein einfacher und zuverlässiger Prozess.

5. Die Verwendung von Wireless Bots macht die Verwendung des Master- und Slave-Bot-Paares praktisch.

ZUKÜNFTIGER UMFANG

1. Durch Erhöhung der Anzahl der Sklaven kann der Transport von größeren und schwereren Gegenständen durchgeführt werden.

2. Diese Schwarmroboter können für verschiedene Rettungseinsätze verwendet werden, bei denen die Situationen für das Eingreifen von Menschen nicht günstig sind.

3. Der Einsatz von Schwarmrobotik kann durch Militärdienste auf eine Nation ausgeweitet werden. Dadurch wird die Zahl der Kriegsopfer verringert.

Schritt 13: DANKE:)

Vielen Dank für Ihre Zeit, einen Blick auf dieses instructable zu werfen

Ich hoffe, ich habe eine kurze Erklärung für dieses Projekt gegeben, damit jeder das Projekt leicht verstehen und selbst erstellen kann. Da es sich um ein wenig komplexes Projekt handelt, können Sie anfangs beim Schnittstellen, Codieren und Testen auf Probleme stoßen. Folgen Sie einfach Schritt für Schritt und beseitigen Sie die Fehlerzeile, laden Sie den Code nicht direkt hoch und starten Sie die Ausführung. Code ist auch ein allgemeiner Code. Möglicherweise müssen die Benutzer gemäß Ihren Anforderungen Änderungen vornehmen.

Was ich vorschlage, ist, zuerst eine Komponente zu codieren und zu testen, dann eine andere hinzuzufügen und zu testen. Dies wird besser helfen. Nehmen Sie eine Referenz von Google, da mein Code auch nicht 100% korrekt ist. Endlich bin ich auch Neuling in Arduino und Programmierung, daher habe ich mein Bestes gegeben, so viel wie möglich.

Hoffe es hat dir gefallen:)

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