描述

群機(jī)器人

讓大量機(jī)器人協(xié)同執(zhí)行任務(wù)的想法并不是什么新鮮事，因?yàn)樵谒髌鯅W運(yùn)會(huì)等活動(dòng)中，四軸飛行器用 LED 繪制設(shè)計(jì)，卡車車隊(duì)一起移動(dòng)。我想對(duì)這個(gè)項(xiàng)目做的是探索如何使用廉價(jià)的硬件和更遠(yuǎn)的距離來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，因?yàn)?a href='http://www.brongaenegriffin.com/tags/藍(lán)牙/' target='_blank' class='arckwlink_none'>藍(lán)牙在信號(hào)變得太弱之前只能達(dá)到大約 45m 的距離。

分組無線電工作原理

用于該項(xiàng)目的 Adafruit Feather M0 包含一個(gè)板載 RFM69 無線電模塊，它可以在兩種模式之一下運(yùn)行。第一個(gè)是從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的連續(xù)數(shù)據(jù)流，就像一對(duì)對(duì)講機(jī)收音機(jī)的功能一樣。這可能導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)丟失或損壞，并且在其之上構(gòu)建應(yīng)用層更加困難。

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操作無線電模塊的另一種方式是數(shù)據(jù)包模式，它收集數(shù)據(jù)緩沖區(qū)并將其以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送，類似于 UDP 協(xié)議的工作方式。這樣，信息可以被加密并檢查錯(cuò)誤，使信息傳輸更加可靠。發(fā)送數(shù)據(jù)包后，接收方會(huì)向發(fā)送方發(fā)送確認(rèn)信息，表明傳輸成功。

底盤

從頭開始設(shè)計(jì)機(jī)器人底盤并收集必要的組件需要很長(zhǎng)時(shí)間，并且可能會(huì)變得非常昂貴。相反，使用套件是一種更快、更便宜的選擇。我選擇了 Elegoo 的Smart Car V3 套件之一，其中包含機(jī)器人汽車所需的一切，包括電機(jī)、電機(jī)控制器、可充電電池和伺服支架。該套件由激光切割的亞克力面板和銑削的鋁片堅(jiān)固地構(gòu)成。如果您對(duì)如何組裝它感到好奇，可以在這里查看我的其他項(xiàng)目之一。

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硬件和PCB設(shè)計(jì)

如前所述，該項(xiàng)目使用一對(duì)帶有 RFM69 分組無線電板的 Adafruit Feather M0。一個(gè)設(shè)置為發(fā)送運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，另一個(gè)接收它。此外，每個(gè)機(jī)器人都有四個(gè)帶變速箱的直流電機(jī)、一個(gè)定制的 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)電池組。我之前的一個(gè)項(xiàng)目使用了幾塊 Particle Xenon 板來控制同一個(gè)機(jī)器人，這些板也有相同的引腳排列（都是羽毛），所以我能夠快速將更多的 PCB 焊接在一起，然后插入分組無線電羽毛。

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集會(huì)

因?yàn)槲乙呀?jīng)組裝了兩個(gè)機(jī)箱，所以我可以跳過那部分，直接將板焊接在一起。首先，我焊接了羽毛和 L298N 的接頭，以及兩個(gè)電源連接器。接下來，我在每個(gè) PCB 上添加了一個(gè) WS2812B LED 以備將來使用。最后，我連接了 5v 穩(wěn)壓器。然后將所有這些放置在底盤上，并用一個(gè) 3 毫米機(jī)械螺釘固定。

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編程

該項(xiàng)目的這一部分可能是最困難的，因?yàn)樾枰瑫r(shí)發(fā)生幾件事才能在兩輛車之間進(jìn)行任何通信和/或移動(dòng)。該程序本質(zhì)上是兩個(gè)獨(dú)立的程序，它們通過將“LEADER”或“FOLLOWER”定義為預(yù)處理器指令來定義。運(yùn)動(dòng)存儲(chǔ)為運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)象，每個(gè)都包含一個(gè)左右運(yùn)動(dòng)值，以及運(yùn)動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。如果一個(gè)機(jī)器人被指定為領(lǐng)導(dǎo)者，它有一個(gè)地址、目的地地址和一系列預(yù)先計(jì)劃好的動(dòng)作。如果它是跟隨者，它只是有一個(gè)地址（與領(lǐng)導(dǎo)者的目的地相同）和一個(gè)隊(duì)列來存儲(chǔ)其移動(dòng)歷史（稍后使用）。然后，兩個(gè)設(shè)備都會(huì)初始化它們的無線電模塊和電機(jī)引腳。

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在主循環(huán)內(nèi)部，leader 遍歷每個(gè)動(dòng)作，并以序列化數(shù)據(jù)包的形式將其發(fā)送給接收者。如果它收到成功消息，則領(lǐng)導(dǎo)者繼續(xù)其移動(dòng)。同時(shí)，follower 等待一個(gè)新的運(yùn)動(dòng)進(jìn)來，一旦一個(gè)運(yùn)動(dòng)到來，它就會(huì)將數(shù)據(jù)包解析成一個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象，然后運(yùn)行電機(jī)。

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正如你所看到的，他們工作得很好。發(fā)送者能夠?qū)⑵鋭?dòng)作傳輸給接收者，然后接收者被解碼并翻譯成相同的動(dòng)作。將來，我想讓發(fā)送者機(jī)器人自主移動(dòng)，然后讓接收者像車隊(duì)一樣在它后面移動(dòng)。

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