Робот избегает препятствий с помощью микроконтроллера pic

Робот, избегающий препятствий, - еще один известный робот, который придает особый вкус встроенным проектам. Для тех, кто является новым роботом, избегающим препятствий, это обычный колесный робот, который может перемещаться, не сталкиваясь с какими-либо препятствиями. Есть много способов создать робота, избегающего препятствий, в проекте мы собираемся использовать один ультразвуковой датчик (спереди) и два инфракрасных датчика (слева / справа), чтобы у нашего робота были глаза во всех трех направлениях. Таким образом, вы можете сделать его намного умнее и быстрее, обнаруживая объекты со всех трех сторон и соответственно маневрируя. Здесь мы подаем в суд на микроконтроллер PIC PIC16F877A для этого робота, избегающего препятствий.

За работой робота для обхода препятствий можно в реальном времени наблюдать с помощью продукта, который называется «Роботы-уборщики». Хотя технология и датчики, используемые в них, очень сложны, концепция остается той же. Давайте посмотрим, чего мы можем добиться, используя наши обычные датчики и микроконтроллеры PIC.

Также ознакомьтесь с нашими другими роботами, избегающими препятствий:

• Робот, избегающий препятствий на основе Raspberry Pi
• Умный робот-пылесос своими руками с использованием Arduino

Необходимые материалы:

1. PIC16F877A
2. ИК-датчик (2 шт.)
3. Ультразвуковой датчик (1 шт.)
4. Редукторный двигатель постоянного тока (2Nos)
5. Драйвер двигателя L293D
6. Шезлонги (также можно построить свои собственные из картона)
7. Внешний аккумулятор (любой доступный источник питания)

Концепция робота, избегающего препятствий:

Концепция робота, избегающего препятствий, очень проста. Мы используем датчики для обнаружения объектов вокруг робота и используем эти данные, чтобы робот не сталкивался с этими объектами. Для обнаружения объекта мы можем использовать любые датчики, такие как ИК-датчик и ультразвуковой датчик.

В нашем роботе мы использовали датчик США в качестве переднего датчика и два ИК-датчика для левого и правого соответственно. Робот будет двигаться вперед, если перед ним нет никаких предметов. Таким образом, робот будет двигаться вперед, пока ультразвуковой датчик (США) не обнаружит какой-либо объект.

Когда датчик США обнаруживает объект, пора изменить направление движения робота. Мы можем повернуть налево или направо, чтобы определить направление поворота, мы используем ИК-датчик, чтобы проверить, есть ли какой-либо объект рядом с левой или правой стороной робота.

Если спереди и справа от робота обнаружен объект, робот вернется и повернет налево. Мы заставляем робота бежать назад на определенное расстояние, чтобы он не столкнулся с объектом при повороте.

Если на передней и левой стороне робота обнаружен объект, робот вернется и повернет направо.

Если робот достигнет угла комнаты, он почувствует объект, присутствующий во всех четырех. В этом случае мы должны отгонять робота назад, пока любая из сторон не освободится.

Другой возможный случай состоит в том, что впереди будет объект, но не может быть никакого объекта ни с левой, ни с правой стороны, в этом случае мы должны случайным образом повернуться в любом направлении.

Надеюсь, это дало бы приблизительное представление о том, как работает избегатель препятствий, теперь давайте перейдем к принципиальной схеме, чтобы построить этого бота и насладиться им в действии.

Принципиальная схема и пояснения:

Полная принципиальная схема этого робота для избегания препятствий на основе PIC показана на рисунке выше. Как видите, мы использовали два ИК-датчика для обнаружения объектов слева и справа от робота соответственно и ультразвуковой датчик для измерения расстояния до объекта, находящегося перед роботом. Мы также использовали модуль драйвера двигателя L293D для управления двумя двигателями, представленными в этом проекте. Это обычные мотор-редукторы постоянного тока для колес, поэтому их очень легко получить. Следующая таблица поможет вам в подключении.

S.No	Подключено от	Соединен с
1	ИК-датчик Левый вывод	RD2 (вывод 21)
2	ИК-датчик Прямой вывод	RD3 (вывод 22)
4	Мотор 1, канал A, вывод	RC4 (вывод 23)
5	Двигатель 1 Канал B, контакт	RC5 (вывод 25)
6	Мотор 2, канал A, штифт	RC6 (контакт 26)
7	Мотор 2, канал B, контакт	RC7 (вывод 27)
8	Триггерный штифт США	RB1 (вывод 34)
9	Эхо-значок США	RB2 (вывод 35)

Модуль драйвера двигателя, такой как L293D, является обязательным, потому что величина тока, необходимая для работы редукторного двигателя постоянного тока, не может быть получена через вывод ввода / вывода микроконтроллера PIC. Датчики и модуль питаются от источника + 5V, который регулируется 7805. Модуль драйвера двигателя может питаться даже от +12 В, но для этого проекта я просто придерживался доступного + 5V.

В моем случае полный робот питается от Power Bank. Вы также можете использовать любой обычный блок питания, минуя секцию регулятора, или использовать вышеуказанную схему и использовать любую батарею 9 В или 12 В для робота, как показано на схеме выше. Как только ваши соединения будут выполнены, это будет выглядеть примерно так, как показано ниже.

Программирование микроконтроллера PIC:

Запрограммировать вашего ПОС на работу по избеганию препятствий действительно легко. Нам просто нужно прочитать значение этих трех датчиков и соответствующим образом управлять двигателями. В этом проекте мы используем ультразвуковой датчик. Мы уже узнали, как взаимодействовать ультразвуком с микроконтроллером PIC, если вы здесь новичок, пожалуйста, вернитесь к этому руководству, чтобы понять, как датчик US работает с PIC, так как я опущу подробности об этом здесь, чтобы избежать повторения.

Полная программа или этот робот приводится в конце этой страницы, я также пояснил, важные куски программы ниже.

Как мы знаем, все программы начинаются с объявлений контактов ввода и вывода. Здесь четыре контакта модуля драйвера двигателя и триггерные контакты являются выходными контактами, а контакт Echo и два контакта ИК-выхода будут входными. Мы должны инициализировать модуль Timer 1, чтобы использовать его с ультразвуковым датчиком.

TRISD = 0x00; // PORTD объявлен как выход для сопряжения с ЖК-дисплеем TRISB1 = 0; // Триггерный контакт датчика US отправляется как выходной контакт TRISB2 = 1; // Эхо-вывод датчика УЗИ устанавливается как входной вывод TRISB3 = 0; // RB3 - вывод для светодиода TRISD2 = 1; TRISD3 = 1; // Оба вывода ИК-датчика объявлены как input TRISC4 = 0; TRISC5 = 0; // Выводы двигателя 1 объявлены как выход TRISC6 = 0; TRISC7 = 0; // Выводы двигателя 2 объявлены как выход T1CON = 0x20;

В этой программе нам придется довольно часто проверять расстояние между датчиком и объектом, поэтому мы создали функцию с именем calculate_distance (), внутри которой мы будем измерять расстояние методом, описанным в руководстве по взаимодействию с американскими датчиками. Код показан ниже

void calculate_distance () // функция для расчета расстояния до США {TMR1H = 0; TMR1L = 0; // очищаем биты таймера Trigger = 1; __delay_us (10); Триггер = 0; пока (Echo == 0); TMR1ON = 1; while (Echo == 1); TMR1ON = 0; time_taken = (TMR1L - (TMR1H << 8)); расстояние = (0,0272 * взятое время) / 2; }

Следующим шагом будет сравнение значений ультразвукового датчика и ИК-датчика и соответствующее перемещение робота. В этой программе я использовал значение в см как критическое расстояние, ниже которого робот должен начать изменять направление. Вы можете использовать свои предпочтительные значения. Если нет объекта, робот просто движется вперед

если (расстояние> 5) {RC4 = 0; RC5 = 1; // Мотор 1 вперед RC6 = 1; RC7 = 0; // Двигатель 2 вперед}

Если объект обнаружен, то расстояние будет меньше см. В этом случае мы учитываем значения левого и правого ультразвукового датчика. Исходя из этого значения, мы решаем повернуть налево или направо. Задержка в мс используется, чтобы изменение направления было видимым.

if (RD2 == 0 && RD3 == 1 && distance <= 5) // Левый датчик заблокирован {back_off (); RC4 = 1; RC5 = 1; // Двигатель 1 останавливается RC6 = 1; RC7 = 0; // Мотор 2 вперед __delay_ms (500); } calculate_distance (); if (RD2 == 1 && RD3 == 0 && distance <= 5) // Правый датчик заблокирован {back_off (); RC4 = 0; RC5 = 1; // Мотор 1 вперед RC6 = 1; RC7 = 1; // Двигатель 2 останавливается __delay_ms (500); }

Иногда ультразвуковой датчик обнаруживает объект, но ИК-датчики не обнаруживают его. В этом случае робот по умолчанию поворачивает налево. Вы также можете повернуть его направо или в произвольном направлении в зависимости от ваших предпочтений. Если с обеих сторон есть объекты, мы заставляем его двигаться назад. Код для того же показан ниже.

Calcul_distance (); if (RD2 == 0 && RD3 == 0 && distance <= 5) // Оба датчика открыты {back_off (); RC4 = 0; RC5 = 1; // Мотор 1 вперед RC6 = 1; RC7 = 1; // Двигатель 2 останавливается __delay_ms (500); } calculate_distance (); if (RD2 == 1 && RD3 == 1 && distance <= 5) // Оба датчика заблокированы {back_off (); RC4 = 1; RC5 = 0; // Мотор 1 реверс RC6 = 1; RC7 = 1; // Двигатель 2 останавливается __delay_ms (1000); }

Робот-обходчик препятствий в действии:

Работать над проектом очень интересно и интересно. Как только вы закончите работу со схемой и кодом, просто включите своего бота и оставьте его на земле. Он должен уметь выявлять препятствия и умело их избегать. Но вот самое интересное. Вы можете изменить код и заставить его делать больше вещей, например, избегать лестницы, делать его умнее, сохраняя драгоценные повороты, а что нет?

Этот робот поможет вам понять основы программирования и узнать, как реальное оборудование будет реагировать на ваш код. Всегда весело программировать этого робота и наблюдать, как он ведет себя с кодом в реальном мире.

Здесь мы использовали ту же перфокарту PIC, которую мы сделали для мигания светодиода с помощью микроконтроллера PIC, и использовали эту плату в других проектах серии PIC Tutorial Series.

Ваш робот должен выглядеть примерно так, как показано на картинке выше. Полная работа этого проекта показана на видео ниже.

Надеюсь, вы поняли проект и получили удовольствие от его создания. Если у вас есть какие-либо сомнения или вы застряли, вы можете использовать раздел комментариев, чтобы разместить свои вопросы, и я постараюсь ответить на них.