Escape Robot: RC Car untuk Escape Game: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk membangun sebuah robot yang akan membedakan dirinya dari robot yang sudah ada, dan yang dapat digunakan di area yang nyata dan inovatif.

Berdasarkan pengalaman pribadi, diputuskan untuk membangun robot berbentuk mobil yang akan diimplementasikan dalam Escape Game. Berkat komponen yang berbeda, para pemain dapat menyalakan mobil dengan memecahkan teka-teki pada pengontrol, mengontrol lintasan mobil, dan mendapatkan kunci di jalan untuk keluar dari ruangan.

Karena proyek ini merupakan bagian dari mata kuliah Mekatronika yang diberikan di Université Libre de Bruxelles (U. L. B.) dan Vrije Universiteit Brussel (V. U. B.), Belgia, beberapa persyaratan disampaikan di awal, seperti:

• Menggunakan dan menggabungkan bidang mekanika, elektronik, dan pemrograman
• Anggaran 200€
• Memiliki robot yang sudah jadi dan bekerja yang membawa sesuatu yang baru

Dan karena akan digunakan dalam sesi permainan melarikan diri kehidupan nyata, terkadang beberapa sesi berturut-turut, beberapa persyaratan lagi harus dipenuhi:

• Otonomi: menemukan cara untuk membuat robot semi-otonom untuk menghormati batasan permainan
• Ramah pengguna: mudah digunakan, kehadiran layar dengan umpan balik kamera
• Robustness: bahan kuat yang mampu meredam goncangan
• Keamanan: pemain tidak bersentuhan langsung dengan robot

Langkah 1: Konsep & Motivasi Utama

Seperti yang dijelaskan dalam pendahuluan, konsep utama dari proyek ini adalah membuat dan membangun robot semi-otonom, pertama dikendalikan oleh para pemain dari permainan melarikan diri, kemudian mampu mengambil kendali kembali dari para pemain.

Prinsipnya adalah sebagai berikut: Bayangkan Anda terkunci di sebuah ruangan bersama sekelompok teman. Satu-satunya kemungkinan untuk keluar dari kamar adalah menemukan kunci. Kuncinya tersembunyi di labirin yang terletak di bawah kaki Anda, di lantai tengah yang gelap. Untuk mendapatkan kunci itu, Anda memiliki tiga hal: pengendali jarak jauh, peta, dan layar. Remote kontrol memungkinkan Anda untuk mengontrol mobil yang sudah berada di lantai tengah, dengan memecahkan teka-teki yang dibayangkan pada tombol kontrol remote yang ada. Setelah Anda memecahkan teka-teki itu, mobil dihidupkan (lih. Langkah 5: Pengkodean - fungsi utama bernama 'loop()'), dan Anda dapat mulai memandu mobil melalui labirin dengan bantuan peta yang diberikan. Layar ada untuk menampilkan secara langsung apa yang dilihat mobil, berkat kamera yang dipasang di depan robot, dan karenanya membantu Anda melihat lintasan dan yang lebih penting kuncinya. Setelah Anda mendapatkan kunci berkat magnet di bagian bawah robot, dan setelah Anda mencapai ujung labirin, Anda dapat mengambil kunci dan melarikan diri dari ruangan tempat Anda terkunci.

Oleh karena itu, komponen utama robot adalah:

1. Teka-teki yang harus dipecahkan pada remote kontrol
2. Kontrol robot oleh para pemain dengan remote kontrol
3. Kontrol tampilan berdasarkan video yang difilmkan langsung oleh kamera

Karena dalam permainan seperti itu kendala utamanya adalah waktu (di sebagian besar permainan melarikan diri Anda memiliki waktu antara 30 menit dan 1 jam untuk keluar agar berhasil), sebuah sensor dipasang dan dihubungkan di dasar robot sehingga jika Anda, sebagai pemain, melebihi waktu tertentu (dalam kasus kami 30 menit), robot mengambil kendali kembali dan menyelesaikan parcours dengan sendirinya, sehingga Anda memiliki kesempatan untuk mendapatkan kunci kamar sebelum timer permainan berbunyi (dalam kasus kami 1 jam)

Selain itu, karena mobil berada di ruangan yang benar-benar gelap, LED dipasang tidak jauh dari sensor untuk membantunya membaca sinyal dari tanah.

Keinginan di balik proyek kelompok ini adalah untuk mendasarkan diri pada apa yang sudah ada di pasar, memodifikasinya dengan menambahkan nilai pribadi, dan dapat menggunakannya dalam bidang yang menyenangkan dan interaktif. Faktanya, setelah berhubungan dengan Escape Room yang sukses di Brussel, Belgia, kami menemukan bahwa permainan melarikan diri tidak hanya semakin terkenal, tetapi juga sering kekurangan interaktivitas dan pelanggan mengeluh tidak cukup "bagian dari " permainan.

Oleh karena itu, kami mencoba memunculkan ide tentang robot yang akan memenuhi persyaratan yang diberikan sambil mengundang para pemain untuk benar-benar menjadi bagian dari permainan.

Berikut adalah ringkasan dari apa yang terjadi di robot:

- Bagian non-otonom: pengontrol jarak jauh terhubung ke Arduino melalui penerima. Pemain mengontrol remote dan karena itu mengontrol Arduino yang mengontrol motor. Arduino dihidupkan sebelum permainan dimulai, tetapi memasuki fungsi utama ketika pemain memecahkan teka-teki pada remote kontrol. Kamera nirkabel IR sudah dihidupkan (dihidupkan bersamaan dengan "keseluruhan" (dikendalikan oleh Arduino) saat sakelar on/off dihidupkan). Pemain memandu mobil dengan remote kontrol: mereka mengontrol kecepatan dan arah (lihat Langkah 5: diagram alur). Ketika timer yang dimulai saat fungsi utama dimasukkan sama dengan 30 menit, kontrol dari pengontrol dinonaktifkan.

- Bagian otonom: kontrol kemudian dikelola oleh Arduino. Setelah 30 menit, sensor pelacak garis IR mulai mengikuti garis di tanah untuk menyelesaikan parcours.

Langkah 2: Bahan & Alat

BAHAN

Bagian elektronik

• Mikrokontroler:

  • Arduino UNO
  • Pelindung motor Arduino - Reichelt - 22.52€

• Sensor:

  Pelacak garis IR - Mc Hobby - 16,54€

• Baterai:

  Baterai 6x1.5V

• Lainnya:

  • Protoboard
  • Kamera nirkabel (penerima) - Banggood - 21.63€
  • Pengontrol jarak jauh (pemancar + penerima) - Amazon - 36,99€
  • Dok pengisi daya (penerima Qi) - Reichelt - 22,33€ (tidak digunakan - lihat Langkah 7: Kesimpulan)
  • LED - Amazon - 23,60€

Bagian mekanik

• Kit sasis mobil DIY - Amazon - 14,99€

  • Digunakan:

    • 1x sakelar
    • 1x roda kastor
    • 2x roda
    • 2x motor DC
    • 1x dudukan baterai

  • Tidak digunakan:

    • 1x sasis mobil
    • 4x M3 * 30 sekrup
    • 4x L12 pengatur jarak
    • 4x pengencang
    • 8x M3 * 6 sekrup
    • kacang M3
• Magnet - Amazon - 9,99€

• Baut, mur, sekrup

  • M2 * 20
  • M3*12
  • M4 * 40
  • M12 * 30
  • semua kacang masing-masing

• Potongan cetak 3D:

  • 5x pegas
  • 2x fiksasi motorik
  • 1x fiksasi pelacak garis bentuk-L

• Potongan laser:

  • 2x piring datar bulat
  • 5x persegi panjang piring datar kecil

ALAT

• Mesin:

  • pencetak 3D
  • Pemotong laser
• Obeng
• Pengebor tangan
• jeruk nipis
• Solder elektronik

Langkah 3: Pemotongan (Laser) & Pencetakan (3D)

Kami menggunakan teknik pemotongan laser dan pencetakan 3D untuk mendapatkan beberapa komponen kami. Anda dapat menemukan semua file CAD dalam file.langkah di bawah ini

Pemotong laser

Dua potongan fiksasi utama robot adalah potongan laser:(Bahan = karton MDF 4mm)

- 2 cakram datar bundar untuk membuat dasar (atau sasis) robot

- Beberapa lubang pada dua disk untuk mengakomodasi komponen mekanis dan elektronik

- 5 pelat kecil persegi panjang untuk memperbaiki pegas di antara dua pelat sasis

Printer 3D (Ultimakers & Prusa)

Elemen robot yang berbeda dicetak 3D, untuk memberi mereka ketahanan dan fleksibilitas pada saat yang bersamaan:(Material = PLA)- 5 pegas: perhatikan bahwa pegas dicetak sebagai balok, sehingga perlu diarsipkan untuk memberi mereka bentuk 'musim semi' mereka!

- 2 bagian berlubang persegi panjang untuk memperbaiki motor

- Bagian berbentuk L untuk mengakomodasi pelacak Garis

Langkah 4: Merakit Elektronik

Seperti yang Anda lihat pada sketsa elektronik, Arduino seperti yang diharapkan adalah bagian utama dari komponen elektronik.

Connexion Arduino - Pelacak garis:(cfr. sketsa pengikut yang sesuai)

Connexion Arduino - Motors:(cfr. sketsa umum yang sesuai - kiri)

Connexion Arduino - Penerima Remote Control:(cfr. sketsa umum yang sesuai - up)

Connexion Arduino - LED:(cfr. sketsa umum yang sesuai - kiri)

Protoboard digunakan untuk meningkatkan jumlah port 5V dan GND dan memfasilitasi semua koneksi.

Langkah ini bukan yang termudah, karena harus memenuhi persyaratan yang disebutkan di atas (otonomi, ramah pengguna, ketangguhan, keselamatan), dan sebagai sirkuit listrik perlu perhatian dan kehati-hatian khusus.

Langkah 5: Pengkodean

Bagian pengkodean menyangkut Arduino, motor, pengontrol jarak jauh, pelacak garis, dan LED.

Anda dapat menemukan pada kode:

1. Deklarasi variabel:

• Deklarasi Pin yang digunakan oleh Penerima RC
• Deklarasi Pin yang digunakan oleh Motor DC
• Deklarasi Pin yang digunakan oleh LED
• Deklarasi variabel yang digunakan oleh fungsi 'Riddle'
• Deklarasi Pin yang digunakan oleh Sensor IR
• Deklarasi variabel yang digunakan oleh IR Deck

2. Fungsi inisialisasi: inisialisasi pin dan LED yang berbeda

Fungsi 'pengaturan ()'

3. Fungsi untuk motor:

• Fungsi 'belok_kiri()'
• Fungsi 'belok_kanan()'
• Fungsi 'CaliRobot()'

4. Pelacak garis fungsi: menggunakan fungsi 'CaliRobot()' sebelumnya selama perilaku semi-otonom robot

Fungsi 'Pengikut()'

5. Fungsi pengendali jarak jauh (riddle): berisi solusi yang tepat untuk teka-teki yang disajikan kepada para pemain

Fungsi 'Riddle()'

6. Fungsi putaran utama: memungkinkan pemain untuk mengontrol mobil setelah mereka menemukan solusi untuk teka-teki, memulai pengatur waktu, dan mengalihkan input dari digital (pengendali jarak jauh) ke digital (otonom) setelah pengatur waktu berjalan di atas 30 menit

Fungsi 'loop()'

Proses utama kode dijelaskan dalam diagram alur di atas, dengan fungsi utama disorot.

Anda juga dapat menemukan seluruh kode untuk proyek ini dalam file.ino terlampir, yang ditulis menggunakan antarmuka pengembangan Arduino IDE.

Langkah 6: Perakitan

Setelah kami memiliki semua komponen yang dipotong laser, dicetak 3D, dan siap: kami dapat merakit semuanya!

Pertama, kami memperbaiki pegas yang dicetak 3D pada pelat persegi panjang yang dipotong laser dengan baut berdiameter sama dengan diameter lubang di dalam pegas.

Setelah 5 pegas dipasang pada pelat kecilnya, kita dapat memperbaiki yang terakhir pada pelat sasis bawah dengan baut yang lebih kecil.

Kedua, kita dapat memperbaiki motor ke fiksasi motor cetak 3D, di bawah pelat sasis bawah dengan baut kecil.

Setelah itu diperbaiki, kita bisa memperbaiki 2 roda pada motor di dalam lubang pelat sasis bawah.

Ketiga, kita dapat memperbaiki roda kastor, juga di bawah pelat sasis bawah, dengan baut kecil sehingga pelat sasis bawah horizontal

Kami sekarang dapat memperbaiki semua komponen lainnya

• Pelat sasis bawah:

  • Di bawah:

    • Pelacak garis
    • LED

  • Lebih:

    • Penerima pengendali jarak jauh
    • Arduino & pelindung Motor
    • LED

• Pelat sasis atas:

  • Di bawah:

    Kamera

  • Lebih:

    • Baterai
    • Sakelar hidup/mati

Akhirnya, kita dapat merakit dua pelat sasis bersama-sama.

Catatan: Hati-hati saat merakit semua komponen! Dalam kasus kami, salah satu pelat kecil untuk pegas rusak saat merakit dua pelat sasis, karena terlalu tipis. Kami mulai lagi dengan lebar yang lebih besar. Pastikan untuk menggunakan bahan yang kuat saat menggunakan potongan laser (juga printer 3D), dan periksa dimensinya agar potongan Anda tidak terlalu tipis atau terlalu rapuh.

Langkah 7: Kesimpulan

Setelah semua komponen terpasang (pastikan semua komponen terpasang dengan baik dan tidak berisiko jatuh), penerima kamera terhubung ke layar (yaitu layar tv), dan baterai (6x 1,5V) dipasang pada dudukan baterai, Anda siap untuk menguji semuanya!

Kami telah mencoba untuk mengambil proyek satu langkah lebih jauh dengan mengganti baterai (6x 1.5V) dengan baterai portabel, dengan:

• membangun dok pengisi daya (pengisi daya nirkabel yang dipasang di stasiun pengisian daya potong laser (lihat foto));
• menambahkan penerima (penerima Qi) pada baterai portabel (lihat foto);
• menulis fungsi pada Arduino meminta robot untuk mengikuti garis di tanah dengan arah yang berlawanan untuk mencapai dok pengisian dan mengisi ulang baterai sehingga seluruh robot siap secara mandiri untuk sesi permainan berikutnya.

Karena kami mengalami masalah dalam mengganti baterai dengan baterai portabel tepat sebelum batas waktu proyek (pengingat: proyek ini diawasi oleh profesor kami di ULB/VUB, oleh karena itu kami memiliki tenggat waktu untuk dihormati), kami tidak dapat menguji yang diselesaikan robot. Anda masih dapat menemukan di sini video robot yang ditenagai dari komputer (sambungan USB) dan dikendalikan oleh remote kontrol.

Meskipun demikian, kami dapat mencapai semua nilai tambah yang kami targetkan: - Kekokohan- Bentuk bulat- Menyalakan teka-teki- Saklar kontrol (jarak jauh -> otonom)Jika proyek ini telah menarik perhatian dan rasa ingin tahu Anda, oleh karena itu kami sangat penasaran melihat apa yang Anda lakukan, melihat apakah Anda melakukan beberapa langkah yang berbeda dari yang kami lakukan, dan melihat apakah Anda berhasil dalam proses pengisian otomatis!

Jangan ragu untuk memberi tahu kami pendapat Anda tentang proyek ini!