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
 
(96 medziľahlých úprav od 2 ďalších používateľov nie je zobrazených)
Riadok 1: Riadok 1:
=== Vitajte v prvom kole 3D ligy! ===
=== Vitajte v prvom kole 3D ligy! ===


Riadok 5: Riadok 6:
Komplexnejším projektom sa budeme venovať v 2. kole.
Komplexnejším projektom sa budeme venovať v 2. kole.


==== Pravidlá kola ====
==== Pravidlá prípravy ====
 
* Počas kola budete dostávať jednoduché zadania, ktoré budete musieť zdokumentovať (odfotiť alebo natočiť) a odovzdať na mail <code>insert mail</code>.
* Každý tím má k dispozícii určitý počet bodov, ktoré môže využiť na nápovedy.
* Nápovedy môžu mať formu priameho kódu alebo vás nasmerujú správnym smerom.
* Hodnotiť sa bude: <code>insert conditions</code>
* Za každú použitú nápovedu sa príslušný počet bodov odpočíta. Na konci kola sa prihliada aj na celkový zostatok bodov.
 
==== Postup bude nasledovný: ====
 
# Nastavenie Arduino IDE
# Zoznámenie sa s komponentmi:
#* RP2350-zero
#* Vytlačenou stavebnicou
#* Servo motorčekmi
#* Senzormi
#  Medzitým si zložíme:
#* Jednoduché ovládajúce sa auto
#* Stopára
#* Sednoduché robotické rameno
 
== Arduino IDE ==
 
Na programovanie stavebnice 3D Ligy budeme používať vývojové prostredie '''Arduino IDE 2'''.
 
Stiahnuť ho môžete na oficiálnej [https://www.arduino.cc/en/software/ stránke Arduina].
Vyberte verziu zodpovedajúcu vášmu operačnému systému (Windows, macOS alebo Linux).
 
[[Image:Arduino Download.png|400px]]
 
=== Mikrokontrolér ===
 
Ako riadiaci čip stavebnice používame '''Waveshare RP2350-Zero'''.
Aby s ním Arduino IDE vedelo komunikovať, je potrebné doinštalovať príslušnú knižnicu (board package).
 
==== Inštalácia knižnice ====
 
# Otvorte Arduino IDE a prejdite do '''File → Preferences'''.
# Do poľa "'''Additional boards manager URLs'''" pridajte nasledujúci odkaz:
<nowiki>https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/4.5.2/package_rp2040_index.json</nowiki>
# Potvrďte tlačidlom OK.
# Otvorte '''Tools → Board → Boards Manager''' a vyhľadajte '''"Raspberry Pi Pico/RP2040"''' (obsahuje aj '''RP2350''').
# Nainštalujte knižnicu od autora '''Earle F. Philhower, III'''.
 
[[Image:Pico Get Start 06.png|300px]]
 
==== Výber dosky a portu ====
 
Po inštalácii knižnice je nutné zvoliť správnu dosku a port – bez toho počítač nerozpozná pripojený mikrokontrolér.
 
# V menu '''Tools → Board''' vyhľadajte a vyberte '''"Raspberry Pi Pico"'''.
# Pripojte mikrokontrolér k počítaču pomocou USB kábla.
# V menu '''Tools → Port''' vyberte port, na ktorom sa zariadenie objavilo (napr. <code>COM3</code> na Windows alebo <code>/dev/ttyACM0</code> na Linuxe).
 
Mikrokontrolér očakáva program vo formáte '''.uf2'''. Existujú dva spôsoby, ako ho získať:
 
* '''Priamo z Arduino IDE:''' Použite '''Sketch → Export Compiled Binary''' (alebo skratku <code>Ctrl+Alt+S</code>). Arduino IDE skompiluje kód a uloží súbor <code>.uf2</code> do priečinka projektu.
* '''Drag & drop:''' Skompilovaný súbor <code>.uf2</code> jednoducho presuňte myšou na jednotku RP2350. Po nahratí sa mikrokontrolér automaticky reštartuje a program sa spustí.


Pre vizualizáciu tu je [https://www.youtube.com/watch?v=Vx-Y7pCRSJY Youtune video] (fyzický postup je rovnaký pre RP2040 a RP2350)
Pre začiatok na setupnutie si vlastnej stavebnice budeme musiet si pripravit:


==== Prvé pripojenie – režim BOOTSEL ====
- Hadrver
- Softver


Pri úplne prvom nahrávaní, alebo keď mikrokontrolér neodpovedá, je potrebné ho prepnúť do režimu BOOTSEL:
== Príprava hardvéru ==


# Stlačte a '''podržte tlačidlo BOOT''' na doske RP2350-Zero.
[[Príprava elektroniky - hardware setup | Celkový setup elektorniky a HW súčiastok]]
# Počas držania tlačidla '''zapojte USB kábel''' do počítača.
# Tlačidlo '''uvoľnite'''.


Na počítači sa objaví nová jednotka (ako USB flash disk) s názvom '''RP2350''' alebo '''RPI-RP2'''.
Do tejto jednotky môžete priamo pretiahnuť (drag & drop) súbor s programom.


==== Ďalsie nahrávanie ====
== Príprava arduino rozhrania==  


Ďalšie nahrávania programov budú prirodzenejšie.
[[Príprava programovacieho prostredia - sofrware setup | Arduino IDE setup]]


* Zapojí sa doska do počítača.
Pred začatím odporúčame prezrieť si [[Základy programovania | prehľad premenných a operátorov]].
* Vyberie sa doska ('''Raspberry Pi Pico''') a port.
* Ak sa port našiel, potvrďte talčidlom '''OK'''
* Váš kód nahrajete cez tlačidlo '''->''' v ľavom hornom rohu. (skratka: '''Ctrl+U''')


[[Image:RP2350 port.png|300px]]
== Vytlačená stavebnica ==
 
== Úlohy ==
 
===1. Hello World! ===
 
<span style="background:#CCFFCC">'''Vyskúšaj toto:'''</span> Test sériovej komunikácie. Skopíruj a spusti nasledujúci program. Sleduj sériový monitor. Uisti sa, že máš v okne sériového monitora zvolených 9600 baudov.
 
<syntaxhighlight lang="C">
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
int i = 0;
void loop() {
  Serial.print("Ahoj ");
  Serial.println(i++);
  delay(1000);
}
</syntaxhighlight>
 
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Uprav program tak, aby po dosiahnutí čísla 100 začal počítať v opačnom poradí – až do 0, a potom znova do 100, atď. Použi operátor dekrementovania (''i--'') a podmienku ''if'':
 
<syntaxhighlight lang="C">
if (podmienka)
{
    príkazy, ktoré sa vykonajú keď je podmienka splnená
}
</syntaxhighlight>
 
Všimni si, ako je v kóde vyššie definovaná premenná <i>i</i> typu <i>int</i>. Možno budeš chcieť definovať ďalšiu premennú.
 
[[Image:RP2040-Zero-Pinout.jpg|400px]]
[[Image:RP2040-Zero-Board.jpg|400px]]
 
Čo sme sa naučili?
* Využívať sériový výstup na výpis informácií do sériového monitora, čo je veľmi užitočné pri ladení (debugovaní) programov.
 
=== 2. 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.
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 ====
''' Prehľad dielikov '''


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
Riadok 133: Riadok 34:
! Farba !! Typ dielikov !! Popis
! Farba !! Typ dielikov !! Popis
|-
|-
| <span style="background:#e8e8e8; padding:2px 8px;">'''Biela'''</span> || Základné stavebné prvky || Nosné diely s dierami pre skrutky M3 – tyče (1×N), ohnuté spoje (90° vertikálne aj horizontálne) a ploché dosky (M×N)
| <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)
|-
| <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.
|-
|-
| <span style="background:#ffcccc; padding:2px 8px;">'''Červená'''</span> || Moduly pre senzory a joystick || Držiaky elektronických komponentov – napájajú sa priamo na biele časti
| <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
|-
|-
| <span style="background:#cce0ff; padding:2px 8px;">'''Modrá'''</span> || Moduly pre servo motorčeky || Niektoré majú diery pre M3 matice, ktoré spolu so skrutkou spájajú modul s bielou časťou
| <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:#cccccc; padding:2px 8px;">'''Čierna'''</span> || Elektronické krabičky || Krabička pre napájanie (batérie) a modul pre mikrokontrolér RP2350-Zero
| <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.
|}
|}


==== Inšpirácia ====
''' Inšpirácia '''


Pozri si tieto dva modely a nechaj sa inšpirovať – čo všetko sa dá z dielikov poskladať:
Pozri si tieto dva modely a nechaj sa inšpirovať – čo všetko sa dá z dielikov poskladať:
Riadok 155: Riadok 58:
[[Image:srdce.jpg|300px]]
[[Image:srdce.jpg|300px]]


==== Zadanie ====
[[Gallery | Galéria súčiastok a ich zapojenie]]
 
''' Zadanie '''


<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!
<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!


Hotovú konštrukciu '''odfotografujte''' a foto odošlite na <code>insert mail</code>.
Hotovú konštrukciu '''odfotografujte''' a foto odošlite.


Čo sme sa naučili?
Čo sme sa naučili?
Riadok 166: Riadok 71:
* Zistili sme, že zo stavebnice sa dá poskladať prakticky čokoľvek – od robotov až po dekorácie.
* Zistili sme, že zo stavebnice sa dá poskladať prakticky čokoľvek – od robotov až po dekorácie.


=== Prva stavebnica ===
== Prva stavebnica ==
 
==== 3. RGB LED modul ====
 
RGB LED je súčiastka, ktorá dokáže svietiť v ľubovoľnej farbe – kombinuje totiž tri farebné diódy v jednom puzdre: <span style="color:#cc0000">'''červenú (R)'''</span>, <span style="color:#007700">'''zelenú (G)'''</span> a <span style="color:#0000cc">'''modrú (B)'''</span>. Miešaním intenzity týchto troch farieb vieme dosiahnuť akýkoľvek odtieň.


[[Image:Rgb-led-module.jpg|300px]]
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.


Používame modul [https://techfun.sk/produkt/led-rgb-modul/ LED RGB modul od Techfun.sk], ktorý má výhodou oproti holej LED dióde – '''rezistory sú už napájkované priamo na module''', takže nie je potrebné zapojiť žiadne externé rezistory.
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


Modul má '''4 piny''':
Na konci prvej stavebnice poskladáte autíčko ktoré sa samo vyhýba prekážkam – prvého autonómneho robota!


{| class="wikitable"
----
|-
! Pin !! Popis !! Zapojenie v RP2350-zero
|-
| '''-''' || GND || GND
|-
| '''R''' || Červená farba || GP0
|-
| '''G''' || Zelená farba || GP1
|-
| '''B''' || Modrá farba || GP2
|}


(Keďže modul má rezistory zabudované, zapájame ho priamo – pin '''"-"''' na GND, a piny R/G/B na GPIO piny mikrokontroléra)
=== Roomba ===


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


<span style="background:#CCFFCC">'''Vyskúšaj toto:'''</span> Nasledujúci program rozsvieti RGB LED na bielo a zhasne.
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.


<syntaxhighlight lang="C">
Použijete:
// Definujeme čísla pinov
* 2× 360° servo (kolesá)
const int PIN_R = 0;
* 1× 180° servo (otáčanie senzora)
const int PIN_G = 1;
* 1× HC-SR04
const int PIN_B = 2;
* 1× RGB LED modul (voliteľné)
* 1× bzučiak (voliteľné)


void setup() {
''' Algoritmus '''
  pinMode(PIN_R, OUTPUT);
  pinMode(PIN_G, OUTPUT);
  pinMode(PIN_B, OUTPUT);
}


void loop() {
Roomba má v každom momente nejaký '''stav''' – a podľa neho sa rozhoduje čo urobiť:
  digitalWrite(PIN_R, HIGH);
  digitalWrite(PIN_G, HIGH);
  digitalWrite(PIN_B, HIGH);
  delay(1000);


  digitalWrite(PIN_R, LOW);
# Ide rovno – ak je pred ňou voľno (> 20 cm)
  digitalWrite(PIN_G, LOW);
# Narazila na prekážku – otočí senzor doprava a zmeria
  digitalWrite(PIN_B, LOW);
# Ak je doprava voľno – otočí sa doprava a pokračuje
  delay(1000);
# Ak nie – otočí senzor doľava a zmeria
}
# Ak je doľava voľno – otočí sa doľava a pokračuje
</syntaxhighlight>
# Ak je všade prekážka – cúvne a zopakuje skenovanie


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


Princíp je rovnaký ako pri jednofarebnej LED – <code>HIGH</code> = farba svieti, <code>LOW</code> = farba nesvieti. Kombináciou troch pinov vieme získať rôzne farby:
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Zostrojte Roombu a naprogramujte algoritmus podľa opisu vyššie. Dostávate štruktúru na doplnenie:


[[Image:RGB palete.jpg|350px]]  
[[Roomba structure | Štruktúra]]


<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Doplňte program tak, aby LED postupne prechádzala všetkými farbami z palety vyššie, vždy s pauzou 1 sekundu medzi každou farbou.
<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.


Hotový program '''nahrajte do mikrokontroléra''', zaznamenajte blikajúcu LED a odošlite na <code>insert mail</code>.
Hotový program '''nahrajte do mikrokontroléra''', natočte krátke demonštračňé video a odošlite.


Čo sme sa naučili?
Čo sme sa naučili?
* RGB LED modul kombinuje tri farebné diódy – miešaním HIGH/LOW vieme dosiahnuť ľubovoľnú farbu.
* Komplexnejšie správanie robota sa dá rozložiť na jednoduché stavy a prechody medzi nimi.
* Modul s napájkovanými rezistormi zjednodušuje zapojenie – žiadne externé súčiastky nie sú potrebné.
* 180° servo vie presne namieriť senzor na konkrétny uhol – využili sme ho ako "hlavu" robota.
* Každý GPIO pin ovládame samostatne pomocou <code>digitalWrite()</code>.
* Kombináciou všetkých komponentov vieme postaviť autonómneho robota schopného orientovať sa v priestore.


=== 4. Bzučiak (Buzzer) ===
----


Bzučiak, ktorý ste dostali, je jednoduchý reproduktor. Reproduktory vydávajú zvuk tak, že rýchlo rozkmitajú tenkú fóliu vo vnútri. Toto kmitanie stláča a rozťahuje vzduch okolo – a práve tieto tlakové vlny vnímame ako zvuk.
== Druhá stavebnica ==


Fóliu rozkmitáme malým elektromagnetom. Aby sa elektromagnet zapol, potrebuje elektrický prúd, ktorý mu dodá mikrokontrolér RP2350.
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.


Jeden kmit dosiahneme logickým zapnutím a následným vypnutím pinu. Zvuk je v skutočnosti niekoľko stoviek až tisíc takýchto kmitov za sekundu – čiže zapínanie a vypínanie musí prebiehať každých niekoľko '''mikrosekúnd'''. Čím rýchlejšie kmitáme, tým '''vyšší tón''' vzniká.
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


==== Zapojenie ====
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.
----


{| class="wikitable"
== Tretia stavebnica ==
|-
! Kábel !! Pin na RP2350-Zero
|-
| Čierny || GND
|-
| Červený || GP4
|}


[[Image:buzzer.png|300px]]
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.


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


Nasledujúci program prechádza rozsahom tónov od 500 Hz do 2500 Hz. Funkcia <code>playNote()</code> je zatiaľ prázdna – to je tvoja úloha ju doplniť!
=== Robotické rameno ===
 
<syntaxhighlight lang="C">
const int BUZZER = 4;
 
void setup() {
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
 
// Funkcia zahrá jeden tón o frekvencii 'note' Hz
// Trvanie tónu je pevne stanovené na 10 kmitov
void playNote(int note)
{
  // Vypočítame polovicu periódy v mikrosekundách
  // Perióda = 1 000 000 / frekvencia (us)
  // Polovica periódy = 500 000 / frekvencia (us)
  int halfPeriod = 500000 / note;
 
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    digitalWrite(BUZZER, HIGH);  // zapni bzučiak
    delayMicroseconds(halfPeriod); // počkaj pol periódy
    digitalWrite(BUZZER, LOW);    // vypni bzučiak
    delayMicroseconds(halfPeriod); // počkaj pol periódy
  }
}
 
void loop() {
  for (int i = 500; i < 2500; i++) {
    playNote(i);
    Serial.print("Hrám notu: ");
    Serial.println(i);
  }
}
</syntaxhighlight>


==== Vysvetlenie kódu ====
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).


Kľúčom je funkcia <code>playNote()</code>. Zvuk vzniká pravidelným striedaním HIGH a LOW na pine bzučiaka:
Rameno pozostáva z niekoľkých servo motorčekov ktoré ovládajú jednotlivé kĺby – podobne ako ľudská ruka.


{| class="wikitable"
Postavte rameno podľa návodu:
|-
! Pojem !! Vysvetlenie
|-
| '''Frekvencia''' || Počet kmitov za sekundu, udáva sa v Hz. Vyššia frekvencia = vyšší tón.
|-
| '''Perióda''' || Čas jedného celého kmitu (zapnutie + vypnutie). Perióda = 1 000 000 / frekvencia µs.
|-
| '''Polovica periódy''' || Čas, ktorý pin strávi v stave HIGH (alebo LOW). Vypočítame ju ako 500 000 / frekvencia.
|-
| <code>delayMicroseconds()</code> || Rovnaké ako <code>delay()</code>, ale čaká v '''mikrosekundách''' namiesto milisekúnd.
|}
 
Napríklad pre tón 1000 Hz:
* Perióda = 1 000 000 / 1000 = '''1000 µs'''
* Polovica periódy = '''500 µs'''
* Pin bude HIGH 500 µs, potom LOW 500 µs – a to 10-krát za sebou


<span style="background:#CCFFCC">'''Vyskúšaj toto:'''</span> Skopíruj kód, doplň funkciu <code>playNote()</code> podľa vysvetlenia vyššie a nahraj ho do mikrokontroléra. Sleduj sériový monitor – vidíš ako sa mení frekvencia? Počuješ ako zvuk stúpa nahor?
[[Manual |  Návod na skladanie ramena]]


==== Vaša úloha – Sanitka ====
''' Vaša úloha '''


<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Zapojte k bzučiaku aj '''RGB LED''' (podľa zapojenia zo sekcie 3) a napíšte program, ktorý bude simulovať '''sanitku''':
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Naprogramujte ovládanie ramena joystickom:


* Bzučiak bude striedavo hrať dva tóny (napr. 800 Hz a 1200 Hz) podobne ako siréna
* Os '''X''' joysticku otáča rameno doľava/doprava
* RGB LED bude blikať striedavo '''modrou''' a '''červenou''' farbou v rytme sirény
* Os '''Y''' joysticku pohybuje ramenom nahor/nadol
* '''Stlačenie''' joysticku (SW) otvára/zatvára kliešte
* '''Dotyk''' touch senzory pohybujú ramenom dopredu/dozadu


Vzorová štruktúra programu (doplňte chýbajúce časti):
[[Arm structure | Štruktúra]]


<syntaxhighlight lang="C">
<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.
const int BUZZER = 4;
const int PIN_R = 0;
const int PIN_G = 1;
const int PIN_B = 2;


void setup() {
Hotové rameno '''natočte pri práci''' a video odošlite.
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
  pinMode(PIN_R, OUTPUT);
  pinMode(PIN_G, OUTPUT);
  pinMode(PIN_B, OUTPUT);
}
 
void playNote(int note) {
  // --- sem doplňte kód z predchádzajúcej úlohy ---
}
 
void setColor(int r, int g, int b) {
  // --- doplňte: nastavte farbu LED pomocou digitalWrite ---
}
 
void loop() {
  // --- doplňte: siréna tón 1 + modrá farba ---
 
  // --- doplňte: siréna tón 2 + červená farba ---
}
</syntaxhighlight>
 
{{Note|Nápoveda: Siréna sanitky sa skladá z dvoch tónov, ktoré sa pravidelne striedajú. Každý tón trvá niekoľko stoviek kmitov – použite cyklus <code>for</code> vo funkcii <code>loop()</code> alebo si vytvorte vlastnú funkciu <code>playAlarm()</code>.}}
 
Hotový program '''nahrajte do mikrokontroléra''', natočte video so zvukom a odošlite na <code>insert mail</code>.


Čo sme sa naučili?
Čo sme sa naučili?
* Bzučiak generuje zvuk rýchlym striedaním HIGH/LOW – čím rýchlejšie, tým vyšší tón.
* Joystick kombinuje dva potenciometre a tlačidlo – os X a Y dávajú analógovú hodnotu 0–4095.
* Funkcia <code>delayMicroseconds()</code> umožňuje pracovať s časovými intervalmi v mikrosekundách.
* Touch senzor detekuje dotyk bez mechanického tlačidla – využíva zmenu kapacitancie.
* Kombináciou viacerých komponentov (bzučiak + LED) vieme simulovať reálne zariadenia.
* Robotické rameno kombinuje všetky doterajšie znalosti – servo motorčeky, joystick aj touch senzor.
 
=== Druhá stavebnica ===
 
=== Robotické rameno ===

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“