ربات تعقیب‌کننده انسان با آردوینو نانو و سنسور التراسونیک

• برد آردوینو نانو
• درایور موتور مدل L298N
• سنسور فاصله التراسونیک
• موتور سروو
• 4 عدد موتور گیربکس‌دار پلاستیکی (زرد رنگ)
• 4 عدد چرخ پلاستیکی با روکش لاستیکی
• پین‌هدر
• جاباتری
• باتری لیتیومی (می‌تونی از باتری‌های پاوربانک‌های قدیمی استفاده کنی)

+1

برای شاسی این ربات قرار نیست هزینه اضافی کنیم؛ فقط به یه تکه کارتن محکم با ابعاد حدودا 10 در 14 سانتی‌متر نیاز داریم. 4 تا موتور گیربکس‌دار رو بردار و با چسب حرارتی گوشه‌های این کارتن محکم بچسبون تا بدنه اصلی شکل بگیره.

حالا باید موتورهای یه سمت (مثلا سمت راست) رو به هم وصل کنیم تا وقتی درایور بهشون دستور داد، با هم بچرخن. برای این کار، سیم‌های موتور جلویی و عقبی سمت راست رو به صورت ضربدری به هم لحیم کن (دقیقا مثل چیزی که تو عکس مشخصه). همین کار رو برای موتورهای سمت چپ هم انجام بده. در آخر، چرخ‌های لاستیکی رو روی شفت موتورها فشار بده تا جا بیفتن. به همین سادگی شاسی رباتت آماده شد. بریم سراغ نصب قطعات الکترونیکی!

برای کنترل این 4 تا موتور به یه درایور نیاز داریم. تو این پروژه از درایور محبوب L298N استفاده می‌کنیم. ماژول رو با استفاده از چسب حرارتی روی قسمت عقبی شاسی کارتنی بچسبون.

حالا سیم‌هایی که از موتورهای سمت راست و چپ کشیده بودی رو به ترمینال‌های خروجی درایور (دو تا ترمینال آبی‌رنگ بغل ماژول) وصل کن و پیچ‌هاشون رو سفت کن. حالا شاسی رباتت آماده حرکت شده و فقط به فرمان آردوینو نیاز داره.

وقتی پروژه‌ای مثل این ربات رو می‌سازی، می‌تونی تمام سیم‌کشی‌ها رو روی بردبورد یا برد سوراخ‌دار انجام بدی. اما سیم‌های زیاد، هم ظاهر کار رو شلوغ می‌کنن و هم ممکنه موقع حرکت ربات کنده بشن. برای اینکه پروژه ظاهر حرفه‌ای‌تری داشته باشه، می‌تونی براش یه برد مدار چاپی (PCB) اختصاصی طراحی کنی.

شرکت‌های مختلفی تو دنیا هستن که فایل‌های طراحی‌شده رو می‌گیرن و برد آماده رو با بالاترین کیفیت تحویل می‌دن. طراحی برد هم اصلا کار سختی نیست؛ می‌تونی از نرم‌افزارهای رایگانی مثل EasyEDA استفاده کنی که محیطش کاملا تحت وب هست و خیلی سریع می‌تونی شماتیک مدارت رو توش رسم کنی و اون رو به نقشه PCB تبدیل کنی.

این روش باعث می‌شه قطعاتی مثل آردوینو نانو خیلی تمیز روی پین‌هدرها سوار بشن و خیالت از بابت اتصالی‌ها راحت باشه. پس اگه دوست داری پروژه‌ات یکپارچه‌تر بشه، حتما ساخت PCB رو امتحان کن.

+1

حالا باید ارتباط بین مغز ربات (آردوینو نانو) و دست‌وپاش (درایور موتور) رو برقرار کنیم. اگه از برد PCB اختصاصی استفاده می‌کنی، فقط کافیه آردوینو رو روی پین‌هدرهای لحیم‌شده سوار کنی. وگرنه باید سیم‌کشی‌ها رو دستی انجام بدی. اتصالات بین درایور موتور L298N و پین‌های آردوینو نانو به این شکل باید باشه:

پایه IN1 درایور به پین D5 آردوینو پایه IN2 درایور به پین D4 آردوینو پایه IN3 درایور به پین D3 آردوینو پایه IN4 درایور به پین D2 آردوینو پایه enA درایور به پین D6 آردوینو پایه enB درایور به پین D7 آردوینو با این اتصالات، آردوینو می‌تونه مسیر و سرعت حرکت ربات رو تعیین کنه.

تو این بخش قراره چشم‌های ربات رو روی بدنه نصب کنیم تا بتونه محیط اطرافش رو اسکن کنه. برای این کار به سنسور التراسونیک، یه موتور سروو و یه پایه نگه‌دارنده (براکت) برای سنسور نیاز داریم. اول موتور سروو رو با چسب حرارتی روی قسمت جلویی شاسی کارتنی بچسبون.

حالا سنسور التراسونیک رو داخل براکت مخصوصش قرار بده و بعد براکت رو روی شفت موتور سروو نصب کن (مثل چیزی که تو عکس می‌بینی). با این کار، سنسور می‌تونه با کمک سروو به چپ و راست بچرخه و حضور انسان رو تو مسیرهای مختلف تشخیص بده.

برای وصل کردن سروو و سنسور به آردوینو، مراحل زیر رو طی کن: پین‌های سروو رو به خروجی‌های مشخص‌شده روی برد وصل کن. سیم‌کشی سنسور التراسونیک هم خیلی ساده‌ست و به این شکل انجام می‌شه: پایه trig سنسور به پین D10 آردوینو پایه echo سنسور به پین D11 آردوینو پایه GND سنسور به پین GND برد پایه VCC سنسور به پین 5 ولت برد دیدی چقدر راحت بود؟ تمام سیم‌کشی‌ها تموم شد و حالا فقط باید کدها رو آپلود کنیم.

قبل از اینکه کابل رو به آردوینو وصل کنی و کدها رو آپلود کنی، حتما سیم‌های سنسور التراسونیک و موتور سروو رو از روی برد جدا کن تا موقع پروگرام شدن تداخلی پیش نیاد. کابل USB رو به آردوینو نانو و سیستم وصل کن. نرم‌افزار Arduino IDE رو باز کن و کدهای پروژه رو داخلش قرار بده.

از منوی Tools مطمئن شو که برد Arduino Nano و پورت درست رو انتخاب کردی؛ بعد دکمه آپلود رو بزن. وقتی آپلود تموم شد، سیم‌های سنسور و سروو رو دوباره سر جاشون وصل کن.

مرحله آخر اینه که به رباتت انرژی بدی! جاباتری رو با چسب دوطرفه یه جای مناسب روی شاسی فیکس کن و سیم‌هاش رو به ترمینال تغذیه درایور موتور و پایه VIN آردوینو نانو وصل کن تا کل مدار روشن بشه. باتری‌ها رو جا بزن و دستت رو جلوی سنسور بگیر؛ ربات بلافاصله متوجه حضورت می‌شه و دنبالت راه می‌افته.

خسته نباشی! بالاخره موفق شدی ربات هوشمند تعقیب‌کننده خودت رو با کمترین هزینه و ساده‌ترین وسایل بسازی. این پروژه یه تمرین عالی برای یادگیری کار با سنسورها و کنترل موتورها بود.

اگه تو مراحل ساخت، سیم‌کشی یا آپلود کدها به مشکلی خوردی، حتما تو بخش نظرات همین پست برامون بنویس تا سریع با هم حلش کنیم. یادت نره این آموزش رو برای دوستای علاقه‌مندت هم بفرستی. منتظر پروژه‌های باحال بعدی تو آیسی‌مدار باش!