迷你自主機(jī)器人開(kāi)源分享

描述

介紹

我們的項(xiàng)目是在 kilobot 的基礎(chǔ)上制作一個(gè)機(jī)器人，并添加一個(gè)自主充電系統(tǒng)和一個(gè)更好的定位系統(tǒng)。該程序是工業(yè)項(xiàng)目的一部分，索邦理工大學(xué)作為工業(yè)部門(mén)，智能系統(tǒng)和機(jī)器人研究所 (ISIR) 作為客戶(hù)。

該團(tuán)隊(duì)由 Polytech Sorbonne 的五名學(xué)生組成：

• 羅曼博博特
• 瑞安·達(dá)內(nèi)卡斯
• 馬修·古里雄
• 克里斯蒂安·哈格（項(xiàng)目經(jīng)理）
• 瓦倫丁雷納爾

千洛機(jī)器人

kilobot 是哈佛大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種移動(dòng)設(shè)備。它是一個(gè)微型設(shè)備（直徑 33 毫米，高度 34 毫米），專(zhuān)為群體工作而設(shè)計(jì)。事實(shí)上，這些機(jī)器人是要成群結(jié)隊(duì)地運(yùn)作的，多達(dá)一千個(gè)單位。它們主要用于實(shí)驗(yàn)室目的以進(jìn)行研究。

?

哈佛大學(xué)開(kāi)發(fā)的 Kilobots

?

了解 kilobots

為了創(chuàng)建一個(gè)可以與實(shí)際的 kilobots 完全兼容的新機(jī)器人，我們首先需要了解它們的工作原理。我們將研究分為兩個(gè)主要部分：硬件一（電子原理圖）和軟件一（代碼）。

另一個(gè)重點(diǎn)是用于控制機(jī)器人的頂置控制器（OHC）。這就是使這個(gè)項(xiàng)目非常有趣的原因。事實(shí)上，OHC 允許您通過(guò)紅外線 (IR) 控制您的機(jī)器人，而無(wú)需將它們連接到您的計(jì)算機(jī)。您甚至可以直接通過(guò)它上傳您的代碼。

?

開(kāi)銷(xiāo)控制器

?

硬件

首先，讓我們來(lái)看看硬件部分。kilobots 原理圖可分為五個(gè)主要部分：

• 控制所有組件的微控制器（atmega328p）
• 發(fā)射器部分，由晶體管控制的 IR 發(fā)射 LED 組成。它允許 kilobot 發(fā)送消息
• 收據(jù)部分，由紅外線接收器組成。它允許 kilobot 接收消息。接收到的信號(hào)在被微控制器分析之前通過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行過(guò)濾和放大
• 允許 kilobot 移動(dòng)的兩個(gè)振動(dòng)電機(jī)。
• 充當(dāng)人機(jī)界面 (HMI) 角色的 RGB LED

軟件

要對(duì)您的 kilobot 進(jìn)行編碼，您可以使用一個(gè)非常用戶(hù)友好的界面，它看起來(lái)很像 arduino 界面。有一個(gè)設(shè)置和一個(gè)循環(huán)功能。名為“kilolib”的庫(kù)為您提供了許多簡(jiǎn)單的功能來(lái)設(shè)置 RGB LED 的顏色、發(fā)送或接收消息、讓機(jī)器人移動(dòng)……

kilobot 在不同的狀態(tài)下工作，最重要的是：

• 運(yùn)行狀態(tài)：執(zhí)行您編寫(xiě)的代碼
• 暫停狀態(tài)：什么都不做
• 睡眠狀態(tài)：睡眠
• 電壓狀態(tài)：表示電池電量
• 上傳狀態(tài)：上傳新代碼

這是 kilobot 最起碼的功能。我們現(xiàn)在的工作是創(chuàng)造一個(gè)新的機(jī)器人，它具有相同的行為，能夠與 kilobots 通信，但它也將具有以下新功能：

• 添加定位系統(tǒng)。事實(shí)上，目前 kilobot 只有一個(gè)接收器。即使它可以估計(jì)發(fā)送消息的其他機(jī)器人的距離，它也無(wú)法知道那個(gè)機(jī)器人在哪里。所以我們需要找到一種方法，這樣我們就能或多或少地知道我們正在說(shuō)話的機(jī)器人在哪里。
• 打造自主充電系統(tǒng)。目前，當(dāng) kilobot 需要加油時(shí)，必須用手將其放在充電站上。這真的很煩人，尤其是當(dāng)你有數(shù)百個(gè)機(jī)器人時(shí)。因此，我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)“自主充電系統(tǒng)”，使千葉機(jī)器人無(wú)需操縱即可加油。

新定位系統(tǒng)

新的定位系統(tǒng)有 3 個(gè)紅外線接收器，因此他可以檢測(cè)來(lái)自 6 個(gè)不同方向的信息。此功能使我們能夠在每個(gè) kilobot 收到的消息中獲得一個(gè)附加信息，即方向。因此，當(dāng)這個(gè)新的 kilobot 收到一條消息時(shí)，它會(huì)為用戶(hù)提供三個(gè)有用的信息：

• Message ：接收到的4字節(jié)數(shù)據(jù)內(nèi)容。
• 距離：兩個(gè)通信千頭機(jī)器人之間的距離。
• Position : 發(fā)送 kilobot 的相對(duì)方向，精度為 60°。

該代碼位于：https ://github.com/kristianharge/projetIndustriel

原理圖附在這篇文章中。

自主充電系統(tǒng)

自主充電系統(tǒng)由一面墻組成，它會(huì)發(fā)出特定信息，因此 kilobot 會(huì)將墻識(shí)別為充電站。然后，如果電壓低，kilobot 將在競(jìng)技場(chǎng)中搜索充電站，一旦找到，它就會(huì)嘗試靠近，直到檢測(cè)到它正在充電。

結(jié)論

這個(gè)項(xiàng)目真的很充實(shí)，我們了解了很多對(duì)我們所有人來(lái)說(shuō)都是全新的不同技術(shù)。除了龐大的技術(shù)學(xué)徒期外，我們還在管理和團(tuán)隊(duì)合作技能方面下了很多功夫。ISIR 研究實(shí)驗(yàn)室正在繼續(xù)這項(xiàng)工作，他們希望大約在兩年內(nèi)完成。