Prvé kolo: Rozdiel medzi revíziami

Zo stránky 3D liga wiki
Prejsť na navigáciu Prejsť na vyhľadávanie
← Predchádzajúca úprava
Sebastian (diskusia | príspevky)
248 editací
Sebastian (diskusia | príspevky)
248 editací
Sebastian (diskusia | príspevky)
248 editací
 
(37 medziľahlých úprav od 2 ďalších používateľov nie je zobrazených)
Riadok 1: Riadok 1:
== Druhá stavebnica ==


=== VL53L0X senzor ===
=== Vitajte v prvom kole 3D ligy! ===
 
V tomto kole sa zoznámite so súčiastkami, programovacím prostredím a samotnou konštrukciou stavebnice.
Zvládnutie základov je kľúčové – bez nich by sme nedokázali stavať zložitejšie a zaujímavejšie roboty.
Komplexnejším projektom sa budeme venovať v 2. kole.
 
==== Pravidlá prípravy ====
 
Pre začiatok na setupnutie si vlastnej stavebnice budeme musiet si pripravit:
 
- Hadrver
- Softver
 
== Príprava hardvéru ==
 
[[Príprava elektroniky - hardware setup | Celkový setup elektorniky a HW súčiastok]]
 
 
== Príprava arduino rozhrania==  


Dostali ste malý, ale účinný senzor na meranie vzdialenosti. '''VL53L0X''' funguje na princípe vysielania infračerveného svetla – lúč sa odrazí od objektu a vráti sa späť za rádovo nanosekundy. Zmeria sa čas letu (Time of Flight) a vypočíta sa vzdialenosť.
[[Príprava programovacieho prostredia - sofrware setup | Arduino IDE setup]]


Táto technológia je výrazne presnejšia a rýchlejšia ako ultrazvukový senzor – pracujeme so svetlom, ktoré je niekoľkonásobne rýchlejšie ako zvuk.
Pred začatím odporúčame prezrieť si [[Základy programovania | prehľad premenných a operátorov]].


[[Image:VL53L0X.jpg|300px]]
== Vytlačená stavebnica ==


''' Zapojenie '''
Súčasťou vašej sady je aj 3D tlačená stavebnica – podobne ako Merkur, skladá sa z rôznych dielikov, ktoré sa dajú spájať skrutkami M3 do ľubovoľných tvarov a konštrukcií.


Senzor komunikuje cez zbernicu '''I2C''' – potrebuje iba 4 vodiče:
''' Prehľad dielikov '''


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
! Pin senzora !! Pin na RP2350-Zero
! Farba !! Typ dielikov !! Popis
|-
|-
| '''VCC''' || 3.3V
| <span style="background:#e8e8e8; padding:2px 8px;">'''Biela'''</span> || Základné stavebné prvky || Nosné diely s dierami pre skrutky M3 (8mm od seba) vo veľkostiach 1×N dier, ohnuté spoje (90° vertikálne aj horizontálne)
|-
|-
| '''GND''' || GND
| <span style="background:#ffd401; padding:2px 8px;">'''Žltá'''</span> || Základné doskly || Ploché dosky s dierami pre skrutky M3 (8mm od seba) vo veľkostiach 3×N a 4×N dier.
|-
|-
| '''SDA''' || GP4
| <span style="background:#ffcccc; padding:2px 8px;">'''Červená'''</span> || Moduly pre senzory a joystick a držiaky na káble || Držiaky elektronických komponentov – napájajú sa priamo na biele časti
|-
|-
| '''SCL''' || GP5
| <span style="background:#cccccc; padding:2px 8px;">'''Čierna'''</span> || Elektronické krabičky a ohnuté dosky || Krabička pre napájanie (batérie), modul pre mikrokontrolér RP2350-Zero a ohnuté dosky M×N dier v tvare '''U''' s odierkovanými bočnými hranami na skrutky M3 (8mm od seba).
|-
| <span style="background:#cce0ff; padding:2px 8px;">'''Modrá'''</span> || Moduly a ramienka pre servo motorčeky || Niektoré majú diery pre M3 matice, ktoré spolu so skrutkou spájajú modul s bielimi/žltími/čiernymi súčiastkami.
|}
|}


''' Inštalácia knižnice '''
''' Inšpirácia '''


# V Arduino IDE otvorte '''Tools → Manage Libraries'''
Pozri si tieto dva modely a nechaj sa inšpirovať – čo všetko sa dá z dielikov poskladať:
# Vyhľadajte '''"VL53L0X"''' a nainštalujte knižnicu od autora '''Pololu'''


[[Image:VL53L0X-lib.png|300px]]
{|
|-
| [[Image:Model1.png|300px]] || [[Image:Model2.png|300px]]
|}


''' Kód '''
A tu je príklad toho, čo dokázali poskladať iní účastníci – srdce len zo základných dielikov:


<span style="background:#CCFFCC">'''Vyskúšaj toto:'''</span> Skopíruj a spusti nasledujúci program. Otvor sériový monitor (115200 baud) a pohybuj rukou pred senzorom.
[[Image:srdce.jpg|300px]]


<syntaxhighlight lang="C">
[[Gallery | Galéria súčiastok a ich zapojenie]]
#include <Wire.h>
#include <VL53L0X.h>


VL53L0X sensor;
''' Zadanie '''


void setup() {
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Poskladajte si z dielikov čokoľvek, čo vás napadne. Nemusí to byť funkčný robot – pokojne to môže byť zviera, písmeno, stavba alebo čokoľvek iné. Použite svoju fantáziu!
  Serial.begin(115200);
  Wire.setSDA(4);  // GP4
  Wire.setSCL(5);  // GP5
  Wire.begin();


  if (!sensor.init()) {
Hotovú konštrukciu '''odfotografujte''' a foto odošlite.
    Serial.println("Senzor nenájdený!");
    while (1);  // zastav program
  }


  sensor.setTimeout(500);
Čo sme sa naučili?
  sensor.startContinuous();
* Spoznali sme jednotlivé typy dielikov stavebnice a ich farebné označenie.
  Serial.println("VL53L0X OK");
* Vyskúšali sme si, ako sa dieliky spájajú pomocou skrutiek M3.
}
* Zistili sme, že zo stavebnice sa dá poskladať prakticky čokoľvek – od robotov až po dekorácie.


void loop() {
== Prva stavebnica ==
  int dist = sensor.readRangeContinuousMillimeters();


  if (sensor.timeoutOccurred()) {
V prvej stavebnici sa zoznámite so základnými elektronickými modulmi. Niektoré z nich sa vám budú hodiť pri ladení zložitejších robotov – napríklad LED vám vie ukázať v akom stave sa robot nachádza, bzučiak vás upozorní keď sa niečo stane. Iné moduly sú dôležité pre pochopenie základov, na ktorých budeme neskôr stavať.
    Serial.println("Timeout!");
  } else {
    Serial.print("Vzdialenosť: ");
    Serial.print(dist);
    Serial.println(" mm");
  }


  delay(100);
Budeme sa zaoberať:
}
* '''RGB LED''' – farebná dióda na vizuálnu signalizáciu
</syntaxhighlight>
* '''Bzučiak''' – jednoduchý reproduktor na zvukovú signalizáciu
* '''Mikrofón''' – zachytávanie zvuku z okolia
* '''Ultrazvukový senzor''' – meranie vzdialenosti
* '''Servo motorček''' – presné ovládanie pohybu


{| class="wikitable"
Na konci prvej stavebnice poskladáte autíčko ktoré sa samo vyhýba prekážkam – prvého autonómneho robota!
|-
! Novinka !! Vysvetlenie
|-
| <code>#include <Wire.h></code> || Knižnica pre I2C zbernicu – spôsob komunikácie medzi mikrokontrolérom a senzorom cez 2 vodiče (SDA, SCL)
|-
| <code>Wire.setSDA(4)</code> / <code>Wire.setSCL(5)</code> || Nastavíme ktoré piny budú použité pre I2C komunikáciu
|-
| <code>sensor.init()</code> || Inicializuje senzor – ak vráti <code>false</code>, senzor nie je správne zapojený
|-
| <code>sensor.startContinuous()</code> || Spustí nepretržité meranie – senzor meria stále bez čakania na príkaz
|-
| <code>sensor.timeoutOccurred()</code> || Vráti <code>true</code> ak senzor neodpovedal včas – objekt je príliš ďaleko alebo senzor nefunguje
|}


Pre hlbšie vysvetlenie ako funguje tento senzor prikladáme [https://learn.adafruit.com/adafruit-vl53l0x-micro-lidar-distance-sensor-breakout/overview článok od Adafruit].
----


<!--{{Note|Na rozdiel od HC-SR04, VL53L0X vracia vzdialenosť priamo v '''milimetroch''' – nie je potrebný žiadny prepočet.}}-->
=== Roomba ===


<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Implementujte VL53L0X senzor na svoje prvé autíčko namiesto ultrazvukového senzora. Správanie psíčka zostáva rovnaké – zmeňte iba časť kódu ktorá meria vzdialenosť.
Naučili ste sa ako narábať s hlavnými komponentmi stavebnice. Teraz využijete všetky znalosti dokopy a postavíte si robotického vysavača – '''Roombu'''.


[[Car with lasers | Štruktúra]]
Autíčko bude skúmať terén pred sebou. Keď narazí na prekážku, pozrie sa doprava a doľava, nájde voľný smer a pokračuje ďalej. Konštrukciu auta môžete nechať z predchádzajúcej úlohy – stačí pridať '''180° servo''' s ultrazvukovým senzorom na otáčanie hlavy.


<span style="background:#FF9900">'''Bonus:'''</span> Použite '''3× VL53L0X''' senzory – jeden dopredu, druhý doľava a tretí doprava. Roomba tak bude vidieť do všetkých strán naraz a nebude musieť otáčať hlavou.
Použijete:
* 2× 360° servo (kolesá)
* 1× 180° servo (otáčanie senzora)
* 1× HC-SR04
* 1× RGB LED modul (voliteľné)
* 1× bzučiak (voliteľné)


<!--{{Note|Nápoveda: Každý I2C senzor má svoju adresu. Ak zapojíte viac rovnakých senzorov, budú mať rovnakú adresu a budú si navzájom prekážať. VL53L0X umožňuje adresu zmeniť cez pin XSHUT – skúste vyhľadať ako na to.}}-->
''' Algoritmus '''


Hotový program '''nahrajte do mikrokontroléra''', natočte video a odošlite na <code>insert mail</code>.
Roomba má v každom momente nejaký '''stav''' – a podľa neho sa rozhoduje čo urobiť:


Čo sme sa naučili?
# Ide rovno – ak je pred ňou voľno (> 20 cm)
* VL53L0X meria vzdialenosť pomocou infračerveného svetla (Time of Flight) – presnejšie a rýchlejšie ako ultrazvuk.
# Narazila na prekážku – otočí senzor doprava a zmeria
* I2C je spôsob komunikácie kde viacero zariadení zdieľa iba 2 vodiče – každé má svoju jedinečnú adresu.
# Ak je doprava voľno – otočí sa doprava a pokračuje
* Knižnica môže za nás vyriešiť celú komunikáciu so senzorom – stačí zavolať správne funkcie.
# Ak nie – otočí senzor doľava a zmeria
# Ak je doľava voľno – otočí sa doľava a pokračuje
# Ak je všade prekážka – cúvne a zopakuje skenovanie


=== Gyroskop BNO055 ===
LED a bzučiak sú voliteľné – ale môžu pekne znázorniť jednotlivé stavy (napr. zelená = ide, červená = prekážka, pípnutie pri otočení).


Doteraz sme jazdili rovno bez toho, aby samotné autíčko vedelo, že ide rovno. Na to nám pomôže '''gyroskop''' – senzor ktorý zaznamenáva otáčanie v troch osiach: X, Y a Z. My budeme zatiaľ využívať os '''Z''', ktorá zaznamenáva otáčanie doprava a doľava.
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Zostrojte Roombu a naprogramujte algoritmus podľa opisu vyššie. Dostávate štruktúru na doplnenie:


Na rozdiel od predchádzajúcich senzorov, gyroskop musíme pred použitím '''skalibrovať''' – teda nechať ho chvíľu v pokoji, aby si zaznamenal svoju počiatočnú polohu.
[[Roomba structure | Štruktúra]]


''' Zapojenie '''
<span style="background:#FF9900">'''Bonus:'''</span> Roomba si môže '''pamätať históriu otočení''' – ak sa viackrát za sebou otočila doprava, skúsi to doľava a naopak. Tak sa vyhne zaseknutiu v rohu.


Senzor komunikuje cez zbernicu '''I2C''' – rovnako ako VL53L0X:
Hotový program '''nahrajte do mikrokontroléra''', natočte krátke demonštračňé video a odošlite.


{| class="wikitable"
Čo sme sa naučili?
|-
* Komplexnejšie správanie robota sa dá rozložiť na jednoduché stavy a prechody medzi nimi.
! Pin senzora !! Pin na RP2350-Zero
* 180° servo vie presne namieriť senzor na konkrétny uhol – využili sme ho ako "hlavu" robota.
|-
* Kombináciou všetkých komponentov vieme postaviť autonómneho robota schopného orientovať sa v priestore.
| '''VCC''' || 3.3V
|-
| '''GND''' || GND
|-
| '''SDA''' || GP4
|-
| '''SCL''' || GP5
|}


''' Inštalácia knižnice '''
----


# V Arduino IDE otvorte '''Tools → Manage Libraries'''
== Druhá stavebnica ==
# Vyhľadajte '''"Adafruit BNO055"''' a nainštalujte knižnicu
# Nainštalujte aj závislosť '''"Adafruit Unified Sensor"''' ak sa zobrazí výzva


''' Kód '''
V druhej stavebnici prídete do kontaktu s presnejšími a výkonnejšími senzormi. Oproti prvej stavebnici tu pracujeme s modernými komunikačnými protokolmi – '''I2C''' zbernicou a '''12-bitovými analógovými prevodníkmi''', ktoré nám dávajú oveľa presnejšie merania.
<span style="background:#CCFFCC">'''Vyskúšaj toto:'''</span> Skopíruj a spusti nasledujúci program. Otvor sériový monitor (115200 baud) a otáčaj senzorom v rôznych smeroch. Sleduj ako sa menia hodnoty osí X, Y, Z.


<!--{{Note|Pred spustením skontroluj či tvoj modul BNO055 má pin označený '''VIN''' (5V tolerantný) alebo '''VCC''' (3.3V only). Ak má iba VCC, pripoj ho na '''3.3V''' – priame napojenie na 5V môže senzor poškodiť!}}-->
Budeme sa zaoberať:
* '''VL53L0X''' – laserový senzor vzdialenosti (Time of Flight), presnejší ako ultrazvuk
* '''BNO055''' – gyroskop ktorý meria orientáciu a rotáciu robota v priestore
* '''QTR-8A + 74HC4051''' – line senzor s multiplexerom na sledovanie čiary


<syntaxhighlight lang="C">
Ku každému komponentu si postavíme jednoduché autíčko ktoré využíva jeho schopnosti – až kým na konci nebudete mať robota ktorý sleduje čiaru, vyhýba sa prekážkam a vie kde sa nachádza.
#include <Wire.h>
----
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BNO055.h>


Adafruit_BNO055 bno;
== Tretia stavebnica ==
bool active = false;


void setup() {
Najľahšie nakoniec! Túto stavebnicu sme navrhli ako oddych od programovania – aby ste si užili skladanie podľa návodu. Najprv sa zoznámime s dvoma novými ale jednoduchými elektronickými komponentmi: '''joystickom''' a '''touch senzorom'''. Po zoznámení sa s nimi sa vrhneme do stavby jednoduchého robotického ramena.
  Serial.begin(115200);
  Wire.setSDA(4);
  Wire.setSCL(5);
  Wire.begin();
  delay(1000);


  // Hľadáme senzor na I2C zbernici
Ak nájdete chyby v návode, prosíme napíšte nám ich pri odovzdávaní výsledkov.
  Serial.println("Hľadám I2C zariadenia...");
  int adresa = 0;
  for (byte addr = 1; addr < 127; addr++) {
    Wire.beginTransmission(addr);
    if (Wire.endTransmission() == 0) {
      Serial.print("Nájdené zariadenie na adrese: 0x");
      Serial.println(addr, HEX);
      adresa = addr;
    }
  }


  if (adresa > 0) {
=== Robotické rameno ===
    bno = Adafruit_BNO055(55, adresa, &Wire);
    if (bno.begin()) {
      active = true;
      Serial.println("BNO055 OK – čakám na kalibráciu...");
    } else {
      Serial.println("BNO055 begin() zlyhalo");
    }
  } else {
    Serial.println("Žiadny senzor nenájdený!");
  }
}


void loop() {
Teraz keď poznáte joystick a touch senzor, postavíte si robotické rameno ovládané joystickom. Touch senzor bude slúžiť ako tlačidlo pre uchopenie objektu (napr. otvoriť/zatvoriť kliešte).
  if (!active) {
    Serial.println("Senzor nie je pripravený");
    delay(1000);
    return;
  }


  // Kontrola kalibrácie – hodnoty 0-3, kde 3 = plne kalibrované
Rameno pozostáva z niekoľkých servo motorčekov ktoré ovládajú jednotlivé kĺby – podobne ako ľudská ruka.
  uint8_t system, gyro, accel, mag;
  bno.getCalibration(&system, &gyro, &accel, &mag);


  if (system < 1) {
Postavte rameno podľa návodu:
    Serial.println("Kalibrujem – pohni senzorom...");
    delay(100);
    return;
  }


  imu::Vector<3> euler = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_EULER);
[[Manual | Návod na skladanie ramena]]
  Serial.print("X: "); Serial.print(euler.x());
  Serial.print(" Y: "); Serial.print(euler.y());
  Serial.print("  Z: "); Serial.println(euler.z());
  delay(100);
}
</syntaxhighlight>


Program čaká kým nie je senzor aspoň čiastočne kalibrovaný (<code>system >= 1</code>) pred tým ako začne vypisovať hodnoty. Ak vidíš stále "Kalibrujem", pomaly otáčaj senzorom vo všetkých smeroch – kalibrácia by mala prísť do niekoľkých sekúnd.
''' Vaša úloha '''


{| class="wikitable"
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Naprogramujte ovládanie ramena joystickom:
|-
! Novinka !! Vysvetlenie
|-
| <code>Adafruit_BNO055</code> || Objekt reprezentujúci senzor – cez neho voláme všetky funkcie knižnice
|-
| <code>bno.begin()</code> || Inicializuje senzor – ak vráti <code>false</code>, senzor nie je správne zapojený
|-
| <code>bno.getVector(VECTOR_EULER)</code> || Vráti aktuálnu rotáciu vo forme troch uhlov (Eulerove uhly) v stupňoch
|-
| <code>euler.x()</code> / <code>.y()</code> / <code>.z()</code> || Jednotlivé osi rotácie – os Z sleduje otáčanie doprava/doľava
|-
| <code>imu::Vector<3></code> || Dátový typ pre trojrozmerný vektor – obsahuje tri hodnoty naraz
|}


{{Note|Os Z vracia hodnoty 0°–360°. Keď autíčko stojí rovno = 0°, otočenie doprava zvyšuje hodnotu, otočenie doľava ju znižuje (alebo ide k 360°). Toto treba zohľadniť v kóde.}}
* Os '''X''' joysticku otáča rameno doľava/doprava
* Os '''Y''' joysticku pohybuje ramenom nahor/nadol
* '''Stlačenie''' joysticku (SW) otvára/zatvára kliešte
* '''Dotyk''' touch senzory pohybujú ramenom dopredu/dozadu


<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Pripevnite gyroskop k autíčku '''kolmo na cestu''' (plocho, aby os Z merala otáčanie). Naprogramujte autíčko ktoré:
[[Arm structure | Štruktúra]]


* Ide '''presne rovno''' – ak gyroskop zaznamená odchýlku, autíčko sa skoriguje
<span style="background:#FF9900">'''Bonus:'''</span> Pridajte '''pamäť pohybov''' – rameno si zapamätá sekvenciu pohybov a bude ju opakovať. Každé stlačenie joysticku uloží aktuálnu pozíciu všetkých serv do poľa. Po stlačení touch senzora rameno sekvencию prehrá.
* Na príkaz cez sériový monitor sa otočí presne o '''90° doprava alebo doľava''' – otáča sa dovtedy, kým gyroskop nezaznamená 90°


[[Gyroscope structure | Štruktúra]]
Hotové rameno '''natočte pri práci''' a video odošlite.
 
{{Note|Nápoveda: Presné otáčanie na 90° vyžaduje aby ste sledovali '''zmenu uhla''' od momentu keď ste začali otáčanie – nie absolútnu hodnotu. Uložte si počiatočný uhol do premennej a sledujte rozdiel.}}
 
<span style="background:#FF9900">'''Bonus:'''</span> Použite VL53L0X senzor pripevnený na 180° servo a preskúmajte terén ako [https://cs.wikipedia.org/wiki/Lidar lidar] – servo sa otočí z jednej strany na druhú a senzor zaznamená vzdialenosť v každom uhle. Po preskúmaní sa autíčko otočí smerom k '''najbližšiemu objektu''' a príde za ním (upgrade poslušného psíčka).
 
Hotový program '''nahrajte do mikrokontroléra''', natočte video a odošlite na <code>insert mail</code>.


Čo sme sa naučili?
Čo sme sa naučili?
* Gyroskop BNO055 meria rotáciu v troch osiach – os Z sleduje otáčanie doprava/doľava.
* Joystick kombinuje dva potenciometre a tlačidlo – os X a Y dávajú analógovú hodnotu 0–4095.
* Eulerove uhly vyjadrujú orientáciu objektu v priestore pomocou troch čísel.
* Touch senzor detekuje dotyk bez mechanického tlačidla – využíva zmenu kapacitancie.
* Kombináciou gyroskopu a serv vieme autíčku dopomôcť k presnému pohybu a otáčaniu.
* Robotické rameno kombinuje všetky doterajšie znalosti – servo motorčeky, joystick aj touch senzor.
 
=== 8 line senzor ===

Aktuálna revízia z 11:21, 2. august 2026

Vitajte v prvom kole 3D ligy!

V tomto kole sa zoznámite so súčiastkami, programovacím prostredím a samotnou konštrukciou stavebnice. Zvládnutie základov je kľúčové – bez nich by sme nedokázali stavať zložitejšie a zaujímavejšie roboty. Komplexnejším projektom sa budeme venovať v 2. kole.

Pravidlá prípravy

Pre začiatok na setupnutie si vlastnej stavebnice budeme musiet si pripravit:

- Hadrver - Softver

Príprava hardvéru

Celkový setup elektorniky a HW súčiastok


Príprava arduino rozhrania

Arduino IDE setup

Pred začatím odporúčame prezrieť si prehľad premenných a operátorov.

Vytlačená stavebnica

Súčasťou vašej sady je aj 3D tlačená stavebnica – podobne ako Merkur, skladá sa z rôznych dielikov, ktoré sa dajú spájať skrutkami M3 do ľubovoľných tvarov a konštrukcií.

Prehľad dielikov

Farba Typ dielikov Popis
Biela Základné stavebné prvky Nosné diely s dierami pre skrutky M3 (8mm od seba) vo veľkostiach 1×N dier, ohnuté spoje (90° vertikálne aj horizontálne)
Žltá Základné doskly Ploché dosky s dierami pre skrutky M3 (8mm od seba) vo veľkostiach 3×N a 4×N dier.
Červená Moduly pre senzory a joystick a držiaky na káble Držiaky elektronických komponentov – napájajú sa priamo na biele časti
Čierna Elektronické krabičky a ohnuté dosky Krabička pre napájanie (batérie), modul pre mikrokontrolér RP2350-Zero a ohnuté dosky M×N dier v tvare U s odierkovanými bočnými hranami na skrutky M3 (8mm od seba).
Modrá Moduly a ramienka pre servo motorčeky Niektoré majú diery pre M3 matice, ktoré spolu so skrutkou spájajú modul s bielimi/žltími/čiernymi súčiastkami.

Inšpirácia

Pozri si tieto dva modely a nechaj sa inšpirovať – čo všetko sa dá z dielikov poskladať:

A tu je príklad toho, čo dokázali poskladať iní účastníci – srdce len zo základných dielikov:

Galéria súčiastok a ich zapojenie

Zadanie

VAŠA ÚLOHA: Poskladajte si z dielikov čokoľvek, čo vás napadne. Nemusí to byť funkčný robot – pokojne to môže byť zviera, písmeno, stavba alebo čokoľvek iné. Použite svoju fantáziu!

Hotovú konštrukciu odfotografujte a foto odošlite.

Čo sme sa naučili?

  • Spoznali sme jednotlivé typy dielikov stavebnice a ich farebné označenie.
  • Vyskúšali sme si, ako sa dieliky spájajú pomocou skrutiek M3.
  • Zistili sme, že zo stavebnice sa dá poskladať prakticky čokoľvek – od robotov až po dekorácie.

Prva stavebnica

V prvej stavebnici sa zoznámite so základnými elektronickými modulmi. Niektoré z nich sa vám budú hodiť pri ladení zložitejších robotov – napríklad LED vám vie ukázať v akom stave sa robot nachádza, bzučiak vás upozorní keď sa niečo stane. Iné moduly sú dôležité pre pochopenie základov, na ktorých budeme neskôr stavať.

Budeme sa zaoberať:

  • RGB LED – farebná dióda na vizuálnu signalizáciu
  • Bzučiak – jednoduchý reproduktor na zvukovú signalizáciu
  • Mikrofón – zachytávanie zvuku z okolia
  • Ultrazvukový senzor – meranie vzdialenosti
  • Servo motorček – presné ovládanie pohybu

Na konci prvej stavebnice poskladáte autíčko ktoré sa samo vyhýba prekážkam – prvého autonómneho robota!

Roomba

Naučili ste sa ako narábať s hlavnými komponentmi stavebnice. Teraz využijete všetky znalosti dokopy a postavíte si robotického vysavača – Roombu.

Autíčko bude skúmať terén pred sebou. Keď narazí na prekážku, pozrie sa doprava a doľava, nájde voľný smer a pokračuje ďalej. Konštrukciu auta môžete nechať z predchádzajúcej úlohy – stačí pridať 180° servo s ultrazvukovým senzorom na otáčanie hlavy.

Použijete:

  • 2× 360° servo (kolesá)
  • 1× 180° servo (otáčanie senzora)
  • 1× HC-SR04
  • 1× RGB LED modul (voliteľné)
  • 1× bzučiak (voliteľné)

Algoritmus

Roomba má v každom momente nejaký stav – a podľa neho sa rozhoduje čo urobiť:

  1. Ide rovno – ak je pred ňou voľno (> 20 cm)
  2. Narazila na prekážku – otočí senzor doprava a zmeria
  3. Ak je doprava voľno – otočí sa doprava a pokračuje
  4. Ak nie – otočí senzor doľava a zmeria
  5. Ak je doľava voľno – otočí sa doľava a pokračuje
  6. Ak je všade prekážka – cúvne a zopakuje skenovanie

LED a bzučiak sú voliteľné – ale môžu pekne znázorniť jednotlivé stavy (napr. zelená = ide, červená = prekážka, pípnutie pri otočení).

VAŠA ÚLOHA: Zostrojte Roombu a naprogramujte algoritmus podľa opisu vyššie. Dostávate štruktúru na doplnenie:

Štruktúra

Bonus: Roomba si môže pamätať históriu otočení – ak sa viackrát za sebou otočila doprava, skúsi to doľava a naopak. Tak sa vyhne zaseknutiu v rohu.

Hotový program nahrajte do mikrokontroléra, natočte krátke demonštračňé video a odošlite.

Čo sme sa naučili?

  • Komplexnejšie správanie robota sa dá rozložiť na jednoduché stavy a prechody medzi nimi.
  • 180° servo vie presne namieriť senzor na konkrétny uhol – využili sme ho ako "hlavu" robota.
  • Kombináciou všetkých komponentov vieme postaviť autonómneho robota schopného orientovať sa v priestore.

Druhá stavebnica

V druhej stavebnici prídete do kontaktu s presnejšími a výkonnejšími senzormi. Oproti prvej stavebnici tu pracujeme s modernými komunikačnými protokolmi – I2C zbernicou a 12-bitovými analógovými prevodníkmi, ktoré nám dávajú oveľa presnejšie merania.

Budeme sa zaoberať:

  • VL53L0X – laserový senzor vzdialenosti (Time of Flight), presnejší ako ultrazvuk
  • BNO055 – gyroskop ktorý meria orientáciu a rotáciu robota v priestore
  • QTR-8A + 74HC4051 – line senzor s multiplexerom na sledovanie čiary

Ku každému komponentu si postavíme jednoduché autíčko ktoré využíva jeho schopnosti – až kým na konci nebudete mať robota ktorý sleduje čiaru, vyhýba sa prekážkam a vie kde sa nachádza.

Tretia stavebnica

Najľahšie nakoniec! Túto stavebnicu sme navrhli ako oddych od programovania – aby ste si užili skladanie podľa návodu. Najprv sa zoznámime s dvoma novými ale jednoduchými elektronickými komponentmi: joystickom a touch senzorom. Po zoznámení sa s nimi sa vrhneme do stavby jednoduchého robotického ramena.

Ak nájdete chyby v návode, prosíme napíšte nám ich pri odovzdávaní výsledkov.

Robotické rameno

Teraz keď poznáte joystick a touch senzor, postavíte si robotické rameno ovládané joystickom. Touch senzor bude slúžiť ako tlačidlo pre uchopenie objektu (napr. otvoriť/zatvoriť kliešte).

Rameno pozostáva z niekoľkých servo motorčekov ktoré ovládajú jednotlivé kĺby – podobne ako ľudská ruka.

Postavte rameno podľa návodu:

Návod na skladanie ramena

Vaša úloha

VAŠA ÚLOHA: Naprogramujte ovládanie ramena joystickom:

  • Os X joysticku otáča rameno doľava/doprava
  • Os Y joysticku pohybuje ramenom nahor/nadol
  • Stlačenie joysticku (SW) otvára/zatvára kliešte
  • Dotyk touch senzory pohybujú ramenom dopredu/dozadu

Štruktúra

Bonus: Pridajte pamäť pohybov – rameno si zapamätá sekvenciu pohybov a bude ju opakovať. Každé stlačenie joysticku uloží aktuálnu pozíciu všetkých serv do poľa. Po stlačení touch senzora rameno sekvencию prehrá.

Hotové rameno natočte pri práci a video odošlite.

Čo sme sa naučili?

  • Joystick kombinuje dva potenciometre a tlačidlo – os X a Y dávajú analógovú hodnotu 0–4095.
  • Touch senzor detekuje dotyk bez mechanického tlačidla – využíva zmenu kapacitancie.
  • Robotické rameno kombinuje všetky doterajšie znalosti – servo motorčeky, joystick aj touch senzor.
Zdroj: „https://3dliga.robotika.sk/wiki/index.php?title=Prvé_kolo&oldid=268“