Prvé kolo: Rozdiel medzi revíziami

Zo stránky 3D liga wiki
Prejsť na navigáciu Prejsť na vyhľadávanie
← Predchádzajúca úprava
Admin (diskusia | príspevky)
Byrokrati, Správcovia rozhrania, Správcovia
144 editací
Sebastian (diskusia | príspevky)
1 025 editací
dBez shrnutí editace
 
(109 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 ====
 
Pre začiatok na setupnutie si vlastnej stavebnice budeme musiet si pripravit:
 
- Hadrver
- Softver


* Počas kola budete dostávať jednoduché zadania, ktoré budete musieť zdokumentovať (odfotiť alebo natočiť) a odovzdať na mail <code>insert mail</code>.
== Príprava hardvéru ==
* 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: ====
[[Príprava elektroniky - hardware setup | Celkový setup elektorniky a HW súčiastok]]


# Nastavenie Arduino IDE
# Zoznámenie sa s:
#* RP2350-zero
#* Vytlačenou stavebnicou
#* Servo motorčekmi
#* Senzormi
#  Zložíme si:
#* samo ovládajúce sa auto
#* stopára
#* jednoduché robotické rameno


== Arduino IDE ==
== Príprava arduino rozhrania==  


Na programovanie stavebnice 3D Ligy budeme používať vývojové prostredie '''Arduino IDE 2'''.
[[Príprava programovacieho prostredia - sofrware setup | Arduino IDE setup]]


Stiahnuť ho môžete na oficiálnej [https://www.arduino.cc/en/software/ stránke Arduina].
Pred začatím odporúčame prezrieť si [[Základy programovania | prehľad premenných a operátorov]].
Vyberte verziu zodpovedajúcu vášmu operačnému systému (Windows, macOS alebo Linux).


[[Image:Arduino Download.png|400px]]
== Vytlačená stavebnica ==


=== Mikrokontrolér ===
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.


Ako riadiaci čip stavebnice používame '''Waveshare RP2350-Zero'''.
''' Prehľad dielikov '''
Aby s ním Arduino IDE vedelo komunikovať, je potrebné doinštalovať príslušnú knižnicu (board package).


==== Inštalácia knižnice ====
{| class="wikitable"
|-
! Farba !! Typ dielikov !! Popis
|-
| <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 a držiaky na káble || Držiaky elektronických komponentov – napájajú sa priamo na biele časti
|-
| <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.
|}


# Otvorte Arduino IDE a prejdite do '''File → Preferences'''.
''' Inšpirácia '''
# 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]]
Pozri si tieto dva modely a nechaj sa inšpirovať – čo všetko sa dá z dielikov poskladať:


==== Výber dosky a portu ====
{|
|-
| [[Image:Model1.png|300px]] || [[Image:Model2.png|300px]]
|}


Po inštalácii knižnice je nutné zvoliť správnu dosku a port – bez toho počítač nerozpozná pripojený mikrokontrolér.
A tu je príklad toho, čo dokázali poskladať iní účastníci – srdce len zo základných dielikov:


# V menu '''Tools → Board''' vyhľadajte a vyberte '''"Raspberry Pi Pico"'''.
[[Image:srdce.jpg|300px]]
# 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:
[[Gallery | Galéria súčiastok a ich zapojenie]]


* '''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.
''' Zadanie '''
* '''Drag & drop:''' Skompilovaný súbor <code>.uf2</code> jednoducho presuňte myšou na jednotku RP2350. Po nahratí sa mikrokontrolér automaticky reštartuje a program sa spustí.
 
<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.
 
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.


Pre vizualizáciu tu je [https://www.youtube.com/watch?v=Vx-Y7pCRSJY Youtune video] (fyzický postup je rovnaký pre RP2040 a RP2350)
== Prva stavebnica ==


==== Prvé pripojenie – režim BOOTSEL ====
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.


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


# Stlačte a '''podržte tlačidlo BOOT''' na doske RP2350-Zero.
Na konci prvej stavebnice poskladáte autíčko ktoré sa samo vyhýba prekážkam – prvého autonómneho robota!
# 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 ====
=== Roomba ===


Ďalšie nahrávania programov budú prirodzenejšie.
Naučili ste sa ako narábať s hlavnými komponentmi stavebnice. Teraz využijete všetky znalosti dokopy a postavíte si robotického vysavača – '''Roombu'''.


* Zapojí sa doska do počítača.
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.
* 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]]
Použijete:
* 2× 360° servo (kolesá)
* 1× 180° servo (otáčanie senzora)
* 1× HC-SR04
* 1× RGB LED modul (voliteľné)
* 1× bzučiak (voliteľné)


== Úlohy ==
''' Algoritmus '''


===1. Hello World! ===
Roomba má v každom momente nejaký '''stav''' – a podľa neho sa rozhoduje čo urobiť:


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


<syntaxhighlight lang="C">
LED a bzučiak sú voliteľné – ale môžu pekne znázorniť jednotlivé stavy (napr. zelená = ide, červená = prekážka, pípnutie pri otočení).
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
int i = 0;
void loop() {
  Serial.print("Ahoj ");
  Serial.println(i++);
  delay(1000);
}
</syntaxhighlight>


<span style="background:#FFFFA0">'''TVOJA 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'':
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Zostrojte Roombu a naprogramujte algoritmus podľa opisu vyššie. Dostávate štruktúru na doplnenie:


<syntaxhighlight lang="C">
[[Roomba structure | Štruktúra]]
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.
<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.


[[Image:RP2040-Zero-Pinout.jpg|400px]]
Hotový program '''nahrajte do mikrokontroléra''', natočte krátke demonštračňé video a odošlite.
[[Image:RP2040-Zero-Board.jpg|400px]]


Čo sme sa naučili?
Čo sme sa naučili?
* Využívať sériový výstup na výpis informácií do sériového monitora, čo je veľmi užitočné pri ladení (debugovaní) programov.
* 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.


=== Vytlačená stavebnica ===
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


=== Elektronické komponenty ===
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.
----




''' Vaša úloha '''


=== Prva stavebnica ===
<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Naprogramujte ovládanie ramena joystickom:


=== Druhá stavebnica ===
* 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


=== Robotické rameno ===
[[Arm structure | Štruktúra]]
 
<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.
 
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.

Aktuálna revízia z 18:03, 6. 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.


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=299“