Arduino ব্যবহার করে Utrasonic পরিহার রোবট: 7 ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:01

এই টিউটোরিয়ালে, আমি আপনাকে দেখাব কিভাবে রোবট এড়িয়ে আপনার নিজের বাধা তৈরি করা যায়! আমরা Arduino UNO বোর্ড এবং একটি অতিস্বনক সেন্সর ব্যবহার করব। যদি রোবটটি তার সামনে একটি বস্তু সনাক্ত করে, একটি ছোট সার্ভো মোটরের সাহায্যে, এটি বাঁকানোর সর্বোত্তম উপায় খুঁজে বের করার জন্য বাম এবং ডান এলাকা স্ক্যান করে। এটিতে একটি বিজ্ঞপ্তি এলইডি, একটি বস্তু সনাক্ত করার সময় একটি সুর বাজানোর জন্য একটি বুজার এবং রোবটের কাজ পরিবর্তন করার জন্য একটি বোতাম (থামানো/এগিয়ে যাওয়া) রয়েছে।

এটা বানানো খুব সহজ!

ধাপ 1: জিনিসগুলি তৈরি করতে নারাজ

এই প্রকল্পের জন্য আপনার প্রয়োজন হবে:

1. আরডুইনো ইউএনও (এটি gearbest.com থেকে কিনুন)
2. মিনি ব্রেডবোর্ড (এটি gearbest.com থেকে কিনুন)
3. L298 মোটর ড্রাইভার মডিউল (এটি gearbest.com থেকে কিনুন)
4. HC-SR04 অতিস্বনক সেন্সর সহ 2x ডিসি মোটর (gearbest.com থেকে কিনুন)
5. মাইক্রো সার্ভো মোটর (এটি gearbest.com থেকে কিনুন)
6. বাটন লাল LED220 Ohm প্রতিরোধক 9V ব্যাটারি ধারক (পাওয়ার জ্যাক সহ বা ছাড়া)
7. 8 স্পেসার (পুরুষ-মহিলা),
8. 8 টি বাদাম এবং 8 টি স্ক্রু আপনার একটি বড় (ধাতু) প্রয়োজন হবে

পেপার ক্লিপ এবং পিছনে সহায়ক চাকা তৈরি করার জন্য একটি পুঁতি।

রোবট বেসের জন্য, আমি Aliexpress থেকে একটি এক্রাইলিক চ্যাসি ব্যবহার করেছি। আপনি কাঠ বা ধাতুর একটি টুকরা (বা দুটি বৈদ্যুতিক প্লেট) ব্যবহার করতে পারেন।

পুরো প্রকল্পের খরচ প্রায় 20 $

সরঞ্জাম: ড্রিল মেশিন সুপার আঠালো ক্রু ড্রাইভার গরম বন্দুক আঠালো (alচ্ছিক) শক্তি:

আমরা আমাদের রোবট চালানোর জন্য একটি 9V ব্যাটারি ব্যবহার করব কারণ এটি ছোট এবং সস্তা, কিন্তু এটি খুব শক্তিশালী নয় এবং প্রায় এক ঘন্টা পরে খালি হয়ে যাবে। আপনি যদি রিচার্জেবল ব্যাটারি প্যাক (মিনি 6V, সর্বোচ্চ 7V) ব্যবহার করতে চান তা বিবেচনা করুন যা আরো শক্তিশালী হবে কিন্তু এটি 9V ব্যাটারির চেয়েও বেশি ব্যয়বহুল এবং বড় হবে। আমাদের ইউটিউব চ্যানেল এখানে ক্লিক করুন

ধাপ 2: ধারণাগুলি বোঝা

লক্ষ্য হল রোবটকে তার সামনে বাধা সম্পর্কে সচেতন করা, যাতে সে দিক পরিবর্তন করতে পারে এবং সেগুলি এড়াতে পারে। আগের প্রবন্ধে আমরা রোবটকে নড়াচড়া করেছি - এখন আমরা তাকে কিছু স্বায়ত্তশাসন দেব।

অতিস্বনক সেন্সর

HC-SR04 হল একটি সার্কিট যা অতিস্বনক তরঙ্গ ব্যবহার করে 4 মিটার পর্যন্ত বস্তুর দূরত্ব পরিমাপ করতে সক্ষম। এটি একটি পিং (একটি সাবমেরিনের মত) পাঠায় এবং কিছু ফেরত পাঠানোর এবং পাওয়ার মধ্যে সময় (মাইক্রোসেকেন্ডে) পরিমাপ করে। এই সময়টি 2 দ্বারা ভাগ করা হয় কারণ তরঙ্গটি পিছনে পিছনে ভ্রমণ করে। এবং তারপর সেন্টিমিটারে (অথবা ইঞ্চির জন্য 74) দূরত্ব পেতে 29 দ্বারা ভাগ করুন, কারণ শব্দ 29.4µs প্রতি সেন্টিমিটার (340 m/s) ভ্রমণ করে। সেন্সরটি accurate 3 মিমি সহনশীলতার সাথে খুব সঠিক এবং Arduino এর সাথে সংহত করা সহজ।

AVR মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাথে ইন্টারফেসিং অতিস্বনক সেন্সর

যে কোনো স্বায়ত্তশাসিত রোবটের একটি বাধা এড়ানো এবং দূরত্ব পরিমাপের সেন্সর সংযুক্ত থাকা উচিত। একটি IR ট্রান্সসিভার পেয়ার বা একটি গ্রেস্কেল সেন্সর সহজেই 1cm-10cm পরিসরে বাধা শনাক্তকরণের জন্য কাজ করতে পারে। আইআর রেঞ্জফাইন্ডার (উদাহরণস্বরূপ তীক্ষ্ণ থেকে) 100cm পর্যন্ত পরিসীমা সহ নিকটতম বাধা থেকে দূরত্ব পরিমাপ করতে পারে। যাইহোক, IR সেন্সর সূর্যালোক এবং অন্যান্য আলোর উৎস দ্বারা প্রভাবিত হয়। আইআর রেঞ্জফাইন্ডারের কম পরিসীমা এবং এটি যা করে তার জন্য ব্যয়বহুল। অতিস্বনক সেন্সর (যা অতিস্বনক প্রক্সিমিটি সেন্সর বা গিকদের জন্য সোনার নামেও পরিচিত) এই দুটি কাজই যুক্তিসঙ্গত খরচে এবং ব্যতিক্রমী নির্ভুলতায় করে। পরিসীমা cm 3 মিমি নির্ভুলতার সাথে 3 সেমি থেকে 350 সেমি পর্যন্ত কিছু। এই অতিস্বনক সেন্সরগুলির মধ্যে একটিকে আমাদের রোবটে বেঁধে রাখা, এটি একটি বাধা এড়ানো এবং দূরত্ব পরিমাপকারী সেন্সর উভয়ই কাজ করতে পারে।

"অতিস্বনক" শব্দ শ্রবণযোগ্য শব্দের ফ্রিকোয়েন্সি উপরে কিছু বোঝায়, এবং নামমাত্র 20, 000 Hz, বা 20kHz এর বেশি কিছু অন্তর্ভুক্ত করে! রোবোটিক্সের জন্য ব্যবহৃত সস্তা অতিস্বনক সেন্সরগুলি সাধারণত 40 kHz থেকে 250 kHz এর পরিসরে কাজ করে এবং চিকিৎসা সরঞ্জামগুলিতে ব্যবহৃত 10Mhz পর্যন্ত যায়।

ধাপ 3: সরঞ্জাম প্রয়োজন

1. মাল্টিমিটার
2. ব্রেডবোর্ড
3. সুই নাকের প্লায়ার
4. তারের স্ট্রিপার
5. তার কর্তনকারী
6. আঠালো বন্দুক

মাল্টিমিটার আসলে একটি সাধারণ যন্ত্র যা মূলত ভোল্টেজ এবং রেজিস্ট্যান্স পরিমাপ করতে এবং সার্কিট বন্ধ আছে কিনা তা নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয়। কম্পিউটার কোড ডিবাগ করার মতো, মাল্টিমিটার আপনাকে আপনার ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলিকে "ডিবাগ" করতে সহায়তা করে।

নির্মাণ সামগ্রী

যান্ত্রিক ফ্রেম তৈরির জন্য পাতলা কাঠ এবং/অথবা প্লেক্সিগ্লাসের সহজলভ্য সরবরাহ খুব দরকারী। অ্যালুমিনিয়াম এবং স্টিলের মতো ধাতুগুলি প্রায়ই মেশিনের দোকানে প্রবেশাধিকারীদের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে যদিও পাতলা অ্যালুমিনিয়াম কাঁচি দিয়ে কাটা যায় এবং হাত দিয়ে বাঁকানো যায়। প্লাস্টিকের পাত্রের মতো গৃহস্থালির জিনিস থেকেও মেকানিক্যাল ফ্রেম তৈরি করা যায়।

যদিও অন্যান্য উপকরণ যেমন প্লাস্টিক (প্লেক্সিগ্লাস বাদে), বা ফাইবারগ্লাস এবং কার্বন ফাইবারের মত আরো বহিরাগত উপকরণ সম্ভব, সেগুলি এই নির্দেশিকায় বিবেচিত হবে না। বেশ কয়েকটি নির্মাতারা উল্লেখ করেছেন যে বেশিরভাগ শখের জন্য তাদের নিজস্ব যান্ত্রিক যন্ত্রাংশ তৈরি করা সহজ নয় এবং মডুলার যান্ত্রিক যন্ত্রাংশ তৈরি করেছে। এর মধ্যে একজন নেতা হলেন লিনক্সমোশন যা আপনার নিজস্ব কাস্টম রোবট তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় রোবটিক ডিজাইনের বিস্তৃত পরিসর সরবরাহ করে।

হাতের যন্ত্রপাতি

বিভিন্ন ধরণের এবং আকারের স্ক্রু ড্রাইভার এবং প্লায়ার (জুয়েলার্সের টুলসেট সহ: ডলারের দোকানে সাধারণত ছোট স্ক্রু ড্রাইভার পাওয়া যায়) প্রয়োজন। একটি ড্রিল (বিশেষত সোজা গর্তের জন্য একটি ড্রিল প্রেস) এছাড়াও গুরুত্বপূর্ণ। বিল্ডিং উপকরণ (বা রাউটার) কাটার জন্য একটি হাতের করাতও একটি গুরুত্বপূর্ণ সম্পদ। যদি বাজেট অনুমতি দেয়, একটি ছোট টেবিলটপ ব্যান্ড দেখেছি ($ 200 পরিসীমা) অবশ্যই বিবেচনা করার একটি সরঞ্জাম।

Solderless Breadboard

একটি সোল্ডারলেস ব্রেডবোর্ড আপনাকে আপনার লেআউটটি অপ্টিমাইজ করতে এবং উপাদানগুলিকে সহজেই সংযুক্ত করতে দেয়। একটি সোল্ডারলেস ব্রেডবোর্ডের পাশাপাশি, আপনার একটি প্রাক-গঠিত জাম্পার ওয়্যার কিট কেনা উচিত যা একটি সোল্ডারলেস ব্রেডবোর্ডের সাথে ব্যবহার করার উদ্দেশ্যে প্রি-কাট এবং বেন্ট ওয়্যার নিয়ে গঠিত। এটি সংযোগগুলি খুব সহজ করে তোলে।

ছোট স্ক্রু ড্রাইভার সেট

ইলেকট্রনিক্সের সাথে কাজ করার সময় এই ছোট স্ক্রু ড্রাইভারগুলি প্রয়োজনীয়। যদিও তাদের খুব বেশি জোর করবেন না - তাদের আকার তাদের আরও ভঙ্গুর করে তোলে।

নিয়মিত স্ক্রু ড্রাইভার সেট

সমস্ত কর্মশালার একটি মাল্টি-টুল বা টুলসেট প্রয়োজন যার মধ্যে রয়েছে ফ্ল্যাট / ফিলিপস এবং অন্যান্য স্ক্রু ড্রাইভার হেড।

সুই নাকের প্লায়ার

ছোট উপাদান এবং অংশগুলির সাথে কাজ করার সময় সুই নাকের প্লায়ার সেট অবিশ্বাস্যভাবে উপকারী এবং এটি আপনার টুলবক্সের জন্য একটি খুব সস্তা সংযোজন। এগুলি নিয়মিত প্লায়ার থেকে আলাদা কারণ এগুলি এমন একটি স্থানে আসে যা ছোট ছোট এলাকায় প্রবেশ করতে পারে।

তারের স্ট্রিপার/কাটার

আপনি কোন তারের কাটার পরিকল্পনা করছেন, একটি তারের স্ট্রিপার আপনাকে যথেষ্ট সময় এবং প্রচেষ্টা সাশ্রয় করবে। একটি তারের স্ট্রিপার, যখন সঠিকভাবে ব্যবহার করা হয়, কেবল একটি তারের নিরোধককে সরিয়ে দেবে এবং কোন কিঙ্ক তৈরি করবে না বা কন্ডাক্টরগুলির ক্ষতি করবে না। একটি তারের স্ট্রিপারের অন্য বিকল্প হল এক জোড়া কাঁচি, যদিও শেষ ফলাফলটি অগোছালো হতে পারে। কাঁচি, শাসক, কলম, মার্কার পেন্সিল, এক্স্যাক্টো ছুরি (বা অন্য হাতে কাটার সরঞ্জাম) এগুলি যে কোনও অফিসে অপরিহার্য।

ধাপ 4: কোডিং AVR এর জন্য ধারণা

অতিস্বনক সেন্সরের তুলনায় শব্দের গতি গণনা করা

ছোট্ট গণিত, কিন্তু ভয় পাবেন না। এটি আপনার ভাবার চেয়ে সহজ।

ঘরের তাপমাত্রায় শুষ্ক বাতাসে শব্দের গতি (~ 20 ° C) = 343 মিটার/সেকেন্ড

শব্দ তরঙ্গ আঘাত এবং কাছাকাছি বস্তু একটি বৃত্তাকার ট্রিপ জন্য = 343/2 = 171.5 মি/যেহেতু একটি সস্তা অতিস্বনক সেন্সর সর্বাধিক পরিসীমা 5 মিটারের (রাউন্ড ট্রিপ) বেশী নয়, এটি আরো বোধগম্য হবে ইউনিটগুলিকে সেন্টিমিটার এবং মাইক্রোসেকেন্ডে পরিবর্তন করুন।

1 মিটার = ১০০ সেন্টিমিটার 1) = 58.30903790087464 us/cm = 58.31 us/cm (হিসাব সহজ করার জন্য দুই অঙ্কে গোলাকার)অতএব, একটি স্পন্দন কোন বস্তুতে ভ্রমণ এবং 1 সেন্টিমিটার বাউন্স ব্যাক করতে সময় নেয় 58.31 মাইক্রোসেকেন্ড।

AVR ঘড়ি চক্রের সামান্য পটভূমি

AVR ঘড়ির চক্র বুঝতে সম্পূর্ণ ভিন্ন অধ্যায় লাগে, কিন্তু আমরা সংক্ষিপ্তভাবে বুঝতে পারব কিভাবে এটি আমাদের গণনা সহজ করতে কাজ করে

আমাদের উদাহরণের জন্য, আমরা AVR Draco বোর্ড ব্যবহার করব যার একটি 8-বিট AVR আছে-Atmega328P মাইক্রোকন্ট্রোলার। জিনিসগুলিকে সহজ রাখতে, আমরা মাইক্রোকন্ট্রোলারের সেটিংস পরিবর্তন করব না। কোন ফিউজ বিট স্পর্শ; কোন বাহ্যিক স্ফটিক সংযুক্ত নয়; মাথাব্যথা নেই। কারখানার সেটিংসে, এটি একটি অভ্যন্তরীণ 8MHz অসিলেটরে a /8 prescaler দিয়ে চলে; আপনি যদি এই সব না বুঝেন তবে এর সহজ অর্থ হল মাইক্রোকন্ট্রোলার 1MHz অভ্যন্তরীণ RC অসিলেটরে চলছে এবং প্রতিটি ঘড়ির চক্র 1 মাইক্রোসেকেন্ড নেয়।

1 2 1MHz = প্রতি সেকেন্ডে 1000000 চক্র অতএব, 1s/1000000 = 1/1000000 = 1us

AVR ঘড়ি এবং দূরত্ব রূপান্তর

আমরা প্রায় সেখানে! একবার আমরা জানি কিভাবে AVR ঘড়ি চক্রকে শব্দ তরঙ্গ দ্বারা ভ্রমণ করা দূরত্বে রূপান্তর করতে হয়, একটি প্রোগ্রামে যুক্তি প্রয়োগ করা সহজ।

আমরা জানি আদর্শ পরিবেশে অতিস্বনক শব্দের গতি হল: 58.31 us/cm

আমরা জানি যে AVR মাইক্রোকন্ট্রোলারের রেজোলিউশন হল 1us/ক্লক সাইকেল (CLK)

অতএব, প্রতি ঘড়ি চক্র (CLK) শব্দ দ্বারা ভ্রমণ দূরত্ব হল:

1 2 3 = (58.31 us/ cm) x (1us/ clk) = 58.31 ঘড়ির চক্র/ সেমি বা = 1/ 58.31 cm/ clk

যদি ঘড়ির চক্করগুলি ভ্রমণ এবং বাউন্স ব্যাক করতে লাগে তার সংখ্যা জানা যায়, আমরা সহজেই দূরত্ব গণনা করতে পারি। উদাহরণস্বরূপ, যদি সেন্সর 1000 ঘড়ি চক্র ভ্রমণ এবং ফিরে বাউন্স লাগে, তাহলে একটি সেন্সর থেকে নিকটতম বস্তুর দূরত্ব = 1000/58.31 = 17.15 সেমি (প্রায়)

এখন কি সব কিছু বোঝা যায়? না? আবার পড়ুন

যদি আপনি উপরে উল্লিখিত সমস্ত যুক্তি সম্পর্কে স্পষ্ট হন, তাহলে আমরা আমাদের AVR Arduino বোর্ডের সাথে একটি সস্তা HC-SR04 অতিস্বনক সেন্সর সংযুক্ত করে বাস্তব জগতের দৃশ্যকল্পে এটি বাস্তবায়ন করব।

ধাপ 5: হার্ডওয়্যার সংযোগ:

আরডুইনো বোর্ড যেকোনো বাহ্যিক সেন্সরকে সংযুক্ত করা এবং LCD তে ফলাফল দেখতে সহজ করে। অতিস্বনক পরিসীমা সেন্সিংয়ের জন্য, আমরা একটি সস্তা HC-SR04 মডিউল ব্যবহার করি। মডিউলটিতে 4 টি পিন রয়েছে যা মাইক্রোকন্ট্রোলার বোর্ডের সাথে সংযুক্ত হতে পারে: VCC, TRIG, ECHO এবং GND।

VCC পিন 5V এবং GND পিন Arduino বোর্ডে স্থল সংযুক্ত করুন।

TRIG পিন এবং ECHO পিন বোর্ডের যে কোন উপলব্ধ পিনের সাথে সংযুক্ত হতে পারে। পিন ট্রিগার করতে সর্বনিম্ন 10us 'হাই' সিগন্যাল পাঠালে আট 40 kHz শব্দ তরঙ্গ পাঠায় এবং ইকো পিন উঁচু করে। যদি শব্দ কাছাকাছি কোনো বস্তু থেকে লাফিয়ে ফিরে আসে, তাহলে এটি ট্রান্সডুসার গ্রহণ করে ধরা হয় এবং ইকো পিনটি 'লো' টানা হয়।

অতিস্বনক সেন্সর মডিউলগুলির অন্যান্য রূপগুলিও মাত্র 3 পিনের সাথে উপলব্ধ। কাজের নীতি এখনও একই, কিন্তু ট্রিগার এবং ইকো পিনের কার্যকারিতা একক পিনে মিলিত হয়।

একবার সংযুক্ত হয়ে গেলে, ট্রিগার এবং ইকো পিন সফটওয়্যারের মাধ্যমে কনফিগার করা যায়। এই উদাহরণটি সহজ রাখতে, আমরা এই উদাহরণে কোন বাধা পিন (বা ইনপুট ক্যাপচার পিন) ব্যবহার করব না। নির্ধারিত ইন্টারাপ্ট পিন ব্যবহার না করাও আমাদের মডিউলকে বোর্ডের যেকোনো পাওয়া পিনের সাথে সংযুক্ত করার স্বাধীনতা দেয়।

ধাপ 6: কোড

কোড নীচের কোডটিতে পূর্ববর্তী নিবন্ধ থেকে একটি এইচ-ব্রিজ ব্যবহার করে ডিসি মোটর নিয়ন্ত্রণের একটি "অতিস্বনক" এক্সটেনশন রয়েছে। যখন রোবটটি তার সামনে একটি বাধা সনাক্ত করে, সে ঘুরে দাঁড়ায় (এলোমেলো ডিগ্রী) এবং এগিয়ে যেতে থাকে। এই কার্যকারিতাটি সহজেই বাঁকানো এবং একই সময়ে বাধাগুলি সনাক্ত করার জন্য বাড়ানো যেতে পারে - তাই রোবটটি এলোমেলোভাবে ঘুরবে না, কিন্তু যখন কোন বস্তু সনাক্ত না হয় তখনই এগিয়ে যেতে শুরু করবে।

কোড ব্যাখ্যার জন্য চ্যানেলে তালিকাভুক্ত ইউটিউব ভিডিও দেখুন।

ধাপ 7: ভিডিও

পুরো প্রক্রিয়াটির জন্য ভিডিওটি দেখুন।