प्लांट रोबोट: १० कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

घर में पौधे लगाना हर किसी को अच्छा लगता है, लेकिन कभी-कभी अपने व्यस्त जीवन में हमें उनकी देखभाल करने का समय नहीं मिल पाता है। इस समस्या से हमें एक विचार आया: क्यों न एक ऐसा रोबोट बनाया जाए जो हमारे लिए इसकी देखभाल करे?

इस प्रोजेक्ट में प्लांट-रोबोट शामिल है जो खुद की देखभाल करता है। संयंत्र रोबोट में एकीकृत है और बाधाओं से बचते हुए खुद को पानी देने और प्रकाश खोजने में सक्षम होगा। यह रोबोट और संयंत्र पर कई सेंसरों का उपयोग करके संभव हुआ है। इस निर्देशयोग्य का उद्देश्य प्लांट रोबोट बनाने की प्रक्रिया के माध्यम से आपका मार्गदर्शन करना है ताकि आपको हर दिन अपने पौधों के बारे में चिंता न करनी पड़े!

यह परियोजना ब्रुफेस मेक्ट्रोनिक्स का हिस्सा है और इसके द्वारा महसूस किया गया है:

मर्सिडीज एरेवलो सुआरेज़

डेनियल ब्लैंकेज़

बॉडॉइन कॉर्नेलिस

कात लीमांस

मार्कोस मार्टिनेज जिमनेज़ू

तुलसी थीसे

(समूह 4)

चरण 1: खरीदारी सूची

यहां उन सभी उत्पादों की सूची दी गई है जिनकी आपको इस रोबोट को बनाने के लिए आवश्यकता होगी। रेखांकित प्रत्येक अंश के लिए एक लिंक उपलब्ध है:

3डी प्रिंटेड मोटर्स X1 को सपोर्ट करती है (3डी में कॉपी)

३डी प्रिंटेड व्हील्स + व्हील-मोटर कनेक्शन एक्स२ (३डी में कॉपी)

एए निम बैटरी X8

अपघर्षक पेपर रोल X1

अरुडिनो मेगा X1

बॉल कॉस्टर व्हील X1

बैटरी धारक X2

परीक्षण के लिए ब्रेडबोर्ड X1

ब्रेडबोर्ड से सोल्डर X1

डीसी मोटर्स (एनकोडर के साथ) X2

टिका X2

हाइग्रोमीटर X1

प्रकाश आश्रित प्रतिरोधक X3

नर-नर और नर-मादा जंपर्स

मोटर शील्ड X1

प्लांट X1 (यह आप पर निर्भर है)

प्लांट पॉट X1

प्लांट सपोर्ट X1 (3D प्रिंटेड)

प्लास्टिक ट्यूब X1

विभिन्न मूल्यों के प्रतिरोधक

स्क्रैच पेपर X1

शिकंजा

तीव्र सेंसर X3 (GP2Y0A21YK0F 10-80 सेमी)

स्विच X1

पानी पंप X1

जल जलाशय टैंक (छोटा टपरवेयर) X1

तारों

कृपया ध्यान दें कि ये विकल्प समय और बजट की कमी (3 महीने और 200 €) का परिणाम हैं। अन्य विकल्प आपके अपने विवेक पर किए जा सकते हैं।

विभिन्न विकल्पों की व्याख्या

Arduino Uno पर Arduino मेगा: सबसे पहले, हमें यह भी बताना चाहिए कि हमने Arduino का उपयोग क्यों किया है। Arduino एक ओपन-सोर्स इलेक्ट्रॉनिक प्रोटोटाइप प्लेटफॉर्म है जो उपयोगकर्ताओं को इंटरैक्टिव इलेक्ट्रॉनिक ऑब्जेक्ट बनाने में सक्षम बनाता है। यह विशेषज्ञों और नौसिखियों दोनों के बीच बहुत लोकप्रिय है, जो इंटरनेट पर इसके बारे में बहुत सारी जानकारी खोजने में योगदान देता है। आपके प्रोजेक्ट में समस्या होने पर यह काम आ सकता है। हमने Uno के बजाय Arduino Mega को चुना क्योंकि इसमें अधिक पिन हैं। वास्तव में, हम जितने सेंसर का उपयोग करते हैं, उसके लिए एक ऊनो ने पर्याप्त पिन की पेशकश नहीं की। एक मेगा भी अधिक शक्तिशाली है और अगर हम वाईफ़ाई मॉड्यूल जैसे कुछ सुधार जोड़ते हैं तो यह मददगार हो सकता है।

Nimh बैटरी: पहला विचार था कि बहुत सारी रोबोटिक परियोजनाओं की तरह LiPo बैटरी का उपयोग किया जाए। LiPo की डिस्चार्ज रेट अच्छी होती है और ये आसानी से चार्ज हो जाती हैं। लेकिन हमें जल्द ही एहसास हो गया कि LiPo और चार्जर कहां महंगे हैं। इस परियोजना के लिए उपयुक्त एकमात्र अन्य बैटरियां जहां Nimh. वास्तव में वे सस्ते, रिचार्जेबल और हल्के हैं। मोटर को बिजली देने के लिए हमें 9.6V (डिस्चार्ज) से 12V (पूरी तरह से चार्ज) की आपूर्ति वोल्टेज प्राप्त करने के लिए उनमें से 8 की आवश्यकता होगी।

एनकोडर के साथ डीसी मोटर्स: इस एक्चुएटर के मुख्य लक्ष्य को ध्यान में रखते हुए, पहियों को घूर्णी ऊर्जा प्रदान करते हैं, हमने सर्वो मोटर्स के बजाय दो डीसी मोटर्स को चुना, जिनकी रोटेशन के कोण में सीमा होती है और अधिक विशिष्ट कार्यों के लिए डिज़ाइन की जाती हैं जहां स्थिति को परिभाषित करने की आवश्यकता होती है। सही ढंग से। एनकोडर होने का तथ्य जरूरत पड़ने पर उच्च परिशुद्धता होने की संभावना को भी जोड़ता है। ध्यान दें कि हमने अंततः एन्कोडर का उपयोग नहीं किया क्योंकि हमने महसूस किया कि मोटर जहां बहुत समान हैं और हमें एक सीधी रेखा का ठीक से पालन करने के लिए रोबोट की आवश्यकता नहीं है।

बाजार में बहुत सारे डीसी मोटर्स हैं और हम एक की तलाश में थे जो हमारे बजट और रोबोट के अनुकूल हो। इन बाधाओं को पूरा करने के लिए दो महत्वपूर्ण मापदंडों ने हमें मोटर चुनने में मदद की: रोबोट को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक टोक़ और रोबोट का वेग (आवश्यक आरपीएम खोजने के लिए)।

1) आरपीएम की गणना करें

इस रोबोट को साउंड बैरियर को तोड़ने की जरूरत नहीं पड़ेगी। प्रकाश का अनुसरण करने के लिए या घर में किसी का अनुसरण करने के लिए 1 मीटर/सेकेंड या 3.6 किमी/घंटा की गति उचित लगती है। इसे आरपीएम में अनुवाद करने के लिए हम पहियों के व्यास का उपयोग करते हैं: 9 सेमी। आरपीएम द्वारा दिया जाता है: आरपीएम = (60 * गति (एम / एस)) / (2 * पीआई * आर) = (60 * 1) / (2 * पीआई * 0.045) = 212 आरपीएम।

2) आवश्यक अधिकतम टोक़ की गणना करें

चूंकि यह रोबोट एक समतल वातावरण में विकसित होगा, रोबोट को गतिमान करने के लिए अधिकतम टॉर्क की जरूरत है। यदि हम मानते हैं कि प्लांट और प्रत्येक घटक के साथ रोबोट का वजन लगभग 3 किलो है और पहियों और जमीन के बीच घर्षण बल का उपयोग करके हम आसानी से टोक़ का पता लगा सकते हैं। जमीन और पहियों के बीच 1 के घर्षण गुणांक को ध्यान में रखते हुए: घर्षण बल (Fr)= घर्षण गुणांक। * N (जहाँ N रोबोट का भार है) यह हमें Fr = 1 * 3 * 10 = 30 N देता है। प्रत्येक मोटर के लिए टॉर्क निम्नानुसार पाया जा सकता है: T = (Fr * r)/2 जहाँ r है पहियों की त्रिज्या तो टी = (30*0.045)/2 = 0.675 एनएम = 6.88 किलो सेमी।

ये हमारे द्वारा चुनी गई मोटर की विशेषताएं हैं: 6V 175 rpm पर और 4 kg cm 12V 350 rpm और 8 kg cm पर। यह जानते हुए कि यह एक रैखिक प्रक्षेप करके 9.6 और 12V के बीच संचालित होगा, यह स्पष्ट रूप से प्रतीत होता है कि उपरोक्त बाधाओं को पूरा किया जाएगा।

लाइट सेंसर: हमने लाइट डिपेंडेंट रेसिस्टर्स (LDR) को चुना क्योंकि उनका प्रतिरोध प्रकाश के साथ तेजी से बदलता है और LDR पर वोल्टेज को LDR वाले वोल्टेज डिवाइडर पर एक निरंतर वोल्टेज लगाकर आसानी से मापा जा सकता है।

तीव्र सेंसर: इनका उपयोग बाधाओं से बचने के लिए किया जाता है। शार्प डिस्टेंस सेंसर सस्ते और उपयोग में आसान होते हैं, जिससे वे ऑब्जेक्ट डिटेक्शन और रेंजिंग के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बन जाते हैं। सोनार रेंज फाइंडर्स की तुलना में उनके पास आमतौर पर उच्च अद्यतन दर और कम अधिकतम पहचान सीमा होती है। बाजार में अलग-अलग ऑपरेटिंग रेंज के साथ कई अलग-अलग मॉडल उपलब्ध हैं। चूंकि उनका उपयोग इस परियोजना में बाधाओं का पता लगाने के लिए किया जाता है, इसलिए हमने 10-80 सेमी की ऑपरेटिंग रेंज वाली एक को चुना।

पानी पंप: पानी पंप एक साधारण प्रकाश है और दोनों के लिए समान एलिमेंटेशन का उपयोग करने के लिए मोटर्स के वोल्टेज की सीमा के साथ संगत बहुत शक्तिशाली पंप नहीं है। पानी के साथ पौधे को खिलाने का एक अन्य उपाय यह था कि रोबोट से पानी का आधार अलग हो लेकिन रोबोट पर एक होना कहीं अधिक सरल है।

हाइग्रोमीटर: एक हाइग्रोमीटर एक नमी सेंसर है जिसे जमीन में लगाया जाता है। यह आवश्यक है क्योंकि पानी भेजने के लिए रोबोट को यह जानना आवश्यक है कि बर्तन कब सूख गया है।

चरण 2: यांत्रिक डिजाइन

मूल रूप से, रोबोट के डिजाइन में एक आयताकार बॉक्स होगा, जिसमें नीचे की तरफ तीन पहिए होंगे और एक ढक्कन जो ऊपर की तरफ खुलता है। संयंत्र को जल भंडार के साथ शीर्ष पर रखा जाएगा। प्लांट पॉट को प्लांट पॉट फिक्सेशन में रखा जाता है जो रोबोट के ऊपरी तख़्त पर खराब हो जाता है। पानी का भंडार रोबोट के ऊपरी तख़्त पर खरोंच वाला एक छोटा टपरवेयर है और पानी के जलाशय के नीचे पानी के पंप को भी खरोंच दिया जाता है ताकि टपरवेयर को पानी से भरते समय सब कुछ आसानी से हटाया जा सके। पानी की नली पौधे के गमले में जाने और पंप के पेटी में जाने के कारण जलाशय के ढक्कन में एक छोटा सा छेद बना दिया जाता है। इस प्रकार बॉक्स के ऊपरी तख़्त में एक छेद बना दिया जाता है और हाइग्रोमीटर के केबल भी इस छेद से गुजर रहे होते हैं।

सबसे पहले, हम चाहते थे कि रोबोट में एक आकर्षक डिजाइन हो, इसलिए हमने प्लांट और पानी के बाहर छोड़कर, एक बॉक्स के अंदर इलेक्ट्रॉनिक भाग को छिपाने का फैसला किया। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि पौधे घर की सजावट का एक हिस्सा हैं और अंतरिक्ष को दृष्टि से प्रभावित नहीं करना चाहिए। बॉक्स में घटकों को ऊपरी तरफ एक ढक्कन के माध्यम से आसानी से पहुँचा जा सकता है, और साइड कवर में आवश्यक छेद होंगे ताकि यह आसान हो, उदाहरण के लिए, रोबोट को चालू करना या Arduino को लैपटॉप से कनेक्ट करना यदि हम चाहते हैं इसे फिर से प्रोग्राम करने के लिए।

बॉक्स में घटक हैं: Arduino, मोटर नियंत्रक, मोटर्स, LDR, पाइल्स होल्डर, ब्रेडबोर्ड और टिका। Arduino छोटे खंभों पर लगाया गया है ताकि इसका निचला भाग क्षतिग्रस्त न हो और Arduino के ऊपर मोटर नियंत्रक लगा हो। मोटर्स को मोटर फिक्सेशन के लिए खराब कर दिया जाता है और फिर मोटर फिक्सेशन को बॉक्स के निचले तख़्त पर खराब कर दिया जाता है। LDR को ब्रेडबोर्ड के एक छोटे से टुकड़े पर मिलाया जाता है। रोबोट के पार्श्व चेहरों पर इसे पेंच करने के लिए मिनी वुड्स तख्तों को इस ब्रेडबोर्ड से चिपकाया जाता है। सामने एक LDR है, एक बाईं ओर और एक दाईं ओर है ताकि रोबोट अधिकतम मात्रा में प्रकाश के साथ दिशा जान सके। ढेर धारकों को आसानी से हटाने और ढेर को बदलने या उन्हें रिचार्ज करने के लिए बॉक्स के निचले हिस्से पर खरोंच कर दिया जाता है। फिर ब्रेडबोर्ड को नीचे की तख़्त पर पेंच किया जाता है जिसमें छोटे त्रिकोणीय आकार के खंभे होते हैं जिनमें ब्रेडबोर्ड के कोने के आकार के छेद होते हैं। अंत में पीछे के चेहरे और ऊपर के चेहरे पर टिका लगाया जाता है।

सामने के चेहरे पर, बाधाओं का यथासंभव अच्छा पता लगाने और उनसे बचने के लिए तीन शार्प सीधे स्क्रू किए जाएंगे।

यद्यपि भौतिक डिजाइन महत्वपूर्ण है, हम तकनीकी भाग के बारे में नहीं भूल सकते हैं, हम एक रोबोट का निर्माण कर रहे हैं और यह व्यावहारिक होना चाहिए और जहां तक संभव हो हमें अंतरिक्ष का अनुकूलन करना चाहिए। आयताकार आकार के लिए जाने का यही कारण है, यह सभी घटकों को व्यवस्थित करने का सबसे अच्छा तरीका था।

अंत में, आंदोलन के लिए, डिवाइस में तीन पहिए होंगे: दो मानक मोटर चालित पीछे और एक बॉल कॉस्टर सामने। वे एक त्रि-चक्र ड्राइव, कॉन्फ़िगरेशन, फ्रंट स्टीयरिंग और रियर ड्राइविंग में प्रदर्शित होते हैं।

चरण 3: विनिर्माण भागों

आपकी रुचि के आधार पर रोबोट की शारीरिक बनावट को बदला जा सकता है। तकनीकी चित्र प्रदान किए जाते हैं, जो अपना खुद का डिजाइन करते समय एक अच्छी ग्राउंडिंग के रूप में काम कर सकते हैं।

लेजर कट भागों:

रोबोट के मामले को बनाने वाले सभी छह हिस्सों को लेजर से काटा गया है। इसके लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री को पुनर्नवीनीकरण लकड़ी की गई है। यह बॉक्स Plexiglas से भी बनाया जा सकता है जो थोड़ा अधिक महंगा है।

3 डी प्रिंटेड भाग:

रोबोट के पिछले हिस्से में रखे गए दो स्टैंडर्ड व्हील्स को PLA में 3डी प्रिंटेड किया गया है। कारण यह है कि सभी जरूरतों को पूरा करने वाले पहियों को खोजने का एकमात्र तरीका (डीसी मोटर्स, आकार, वजन … में फिट) उन्हें स्वयं डिजाइन करना था। बजट कारणों से मोटर निर्धारण भी 3 डी प्रिंटेड थे। फिर प्लांट पॉट सपोर्ट, Arduino को सपोर्ट करने वाले पिलर और ब्रेडबोर्ड को सपोर्ट करने वाले कॉर्नर भी 3D प्रिंटेड थे क्योंकि हमें अपने रोबोट में एक खास शेप फिटिंग की जरूरत थी।

चरण 4: इलेक्ट्रॉनिक्स

शार्प सेंसर्स: शार्प सेंसर्स में तीन पिन होते हैं। उनमें से दो एलिमेंटेशन (वीसीसी और ग्राउंड) के लिए हैं और आखिरी एक मापा संकेत (वीओ) है। एलिमेंटेशन के लिए हमारे पास सकारात्मक वोल्टेज है जो 4.5 और 5.5 V के बीच हो सकता है इसलिए हम Arduino से 5V का उपयोग करेंगे। Vo को Arduino के एक एनालॉग पिन से जोड़ा जाएगा।

लाइट सेंसर: काम करने में सक्षम होने के लिए लाइट सेंसर को थोड़ा सर्किट चाहिए। वोल्टेज विभक्त बनाने के लिए LDR को 900 kOhm रोकनेवाला के साथ श्रृंखला में रखा गया है। ग्राउंड एलडीआर से नहीं जुड़े रेसिस्टर के पिन से जुड़ा है और अरुडिनो का 5 वी एलडीआर के पिन से जुड़ा है जो रेसिस्टर से जुड़ा नहीं है। इस वोल्टेज को मापने के लिए रोकनेवाला का पिन और एक दूसरे से जुड़े LDR को Arduino के एक एनालॉग पिन से तार दिया जाता है। यह वोल्टेज पूर्ण प्रकाश के अनुरूप 5V के साथ 0 और 5V के बीच भिन्न होगा और अंधेरे के अनुरूप शून्य के करीब होगा। फिर पूरे सर्किट को ब्रेडबोर्ड के एक छोटे से टुकड़े पर मिलाया जाएगा जो रोबोट के पार्श्व तख्तों में फिट हो सकता है।

बैटरियों: बैटरियों में 1.2 और 1.5 V के बीच 4 ढेर होते हैं और 4.8 और 6V के बीच होते हैं। दो ढेर धारकों को श्रृंखला में रखकर हमारे पास 9.6 और 12 वी के बीच है।

पानी पंप: पानी के पंप में उसी प्रकार का एक कनेक्शन (पावर जैक) होता है, जो Arduino के एलिमेंटेशन के रूप में होता है। जमीन के लिए तार और सकारात्मक वोल्टेज के लिए तार रखने के लिए पहला कदम कनेक्शन को काटना और तार को निरूपित करना है। जैसा कि हम पंप को नियंत्रित करना चाहते हैं, हम इसे एक स्विच के रूप में उपयोग किए जाने वाले वर्तमान नियंत्रणीय ट्रांजिस्टर के साथ श्रृंखला में रखेंगे। फिर पम्प के साथ समानांतर में एक डायोड लगाया जाएगा ताकि पिछड़े धाराओं को रोका जा सके। ट्रांजिस्टर का निचला पैर Arduino/बैटरियों के सामान्य मैदान से जुड़ा होता है, मध्य एक Arduino के एक डिजिटल पिन के साथ श्रृंखला में 1kOhm रोकनेवाला के साथ Arduino के वोल्टेज को करंट में बदलने के लिए और ऊपरी पैर की काली केबल से जुड़ा होता है। पंप। फिर पंप की लाल केबल बैटरी के सकारात्मक वोल्टेज से जुड़ी होती है।

मोटर्स और शील्ड: शील्ड को सोल्डर करने की जरूरत है, इसे नॉन सोल्डर भेज दिया जाता है। एक बार यह हो जाने के बाद इसे Arduino के पिन में ढाल के सभी शीर्षकों को क्लिप करके Arduino पर रखा जाता है। ढाल को बैटरी से संचालित किया जाएगा और यदि एक जम्पर चालू है (आकृति में नारंगी पिन) तो यह Arduino को शक्ति देगा। सावधान रहें कि जम्पर न डालें जब Arduino ढाल के अलावा किसी अन्य माध्यम से संचालित होता है क्योंकि Arduino तब ढाल को शक्ति देगा और यह कनेक्शन को जला सकता है।

ब्रेडबोर्ड: सभी घटकों को अब ब्रेडबोर्ड पर मिलाया जाएगा। एक ढेर धारक, Arduino, मोटर नियंत्रक और सभी सेंसर की जमीन को एक ही पंक्ति में मिलाया जाएगा (हमारी ब्रेडबोर्ड पंक्तियों में समान क्षमता है)। फिर दूसरे पाइल होल्डर की काली केबल को उसी पंक्ति में टांका जाएगा जैसे पहले पाइल होल्डर के लाल को जिसकी जमीन पहले से ही सोल्डर है। फिर एक केबल को उसी पंक्ति में मिलाप किया जाएगा जैसे श्रृंखला में दो के अनुरूप दूसरे पाइल होल्डर की लाल केबल। यह केबल स्विच के एक सिरे से जुड़ी होगी और दूसरे सिरे को फ्री रो पर ब्रेडबोर्ड पर लगे तार से जोड़ा जाएगा। पंप की लाल केबल और मोटर कंट्रोलर के एलिमेंटेशन को इस पंक्ति में मिलाया जाएगा (स्विच को आकृति पर नहीं दर्शाया गया है)। फिर Arduino के 5V को दूसरी पंक्ति में मिलाया जाएगा और प्रत्येक सेंसर का एलिमेंटेशन वोल्टेज एक ही पंक्ति में सोल्डर होगा। जब संभव हो तो ब्रेडबोर्ड पर एक जम्पर और घटक पर एक जम्पर मिलाप करने का प्रयास करें ताकि आप उन्हें आसानी से डिस्कनेक्ट कर सकें और बिजली के घटकों की असेंबली आसान हो जाएगी।

चरण 5: प्रोग्रामिंग

कार्यक्रम फ़्लोचार्ट:

राज्य चर की धारणा का उपयोग करते हुए कार्यक्रम को सरल रखा गया है। जैसा कि आप फ़्लोचार्ट में देख सकते हैं, ये राज्य प्राथमिकता की धारणा को भी प्रेरित करते हैं। रोबोट इस क्रम में शर्तों को सत्यापित करेगा:

१) अवस्था २ में: क्या पौधे में नमी_स्तर के कार्य के साथ पर्याप्त पानी है? यदि आर्द्रतामापी द्वारा मापी गई नमी का स्तर 500 से कम है, तो पंप को तब तक संचालित किया जाएगा जब तक कि नमी का स्तर 500 से ऊपर न हो जाए। जब संयंत्र में पर्याप्त पानी हो तो रोबोट 3 अवस्था में चला जाता है।

२) अवस्था ३ में: सबसे अधिक प्रकाश वाली दिशा ज्ञात कीजिए। इस अवस्था में पौधे में पर्याप्त पानी होता है और बाधाओं से बचते हुए इसे सबसे अधिक प्रकाश के साथ दिशा का पालन करने की आवश्यकता होती है। फ़ंक्शन light_direction उन तीन प्रकाश संवेदकों की दिशा देता है जो सबसे अधिक प्रकाश प्राप्त कर रहे हैं। फिर रोबोट फॉलो_लाइट फ़ंक्शन के साथ उस दिशा का अनुसरण करने के लिए मोटर्स को संचालित करेगा। यदि प्रकाश का स्तर एक निश्चित सीमा (पर्याप्त_प्रकाश) से ऊपर है, तो रोबोट प्रकाश का अनुसरण करना बंद कर देता है क्योंकि उसके पास इस स्थिति (stop_motors) पर पर्याप्त है। प्रकाश का अनुसरण करते समय 15 सेमी से कम की बाधाओं से बचने के लिए, बाधा की दिशा वापस करने के लिए एक फ़ंक्शन बाधा लागू की गई है। बाधाओं से ठीक से बचने के लिए फंक्शन से बचने के लिए क्रियान्वित किया गया है। यह फ़ंक्शन मोटर को यह जानकर संचालित करता है कि बाधा कहाँ है।

चरण 6: विधानसभा

इस रोबोट की असेंबली वास्तव में काफी आसान है। अधिकांश घटकों को बॉक्स में खराब कर दिया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे अपनी जगह बनाए रखें। फिर पाइल्स होल्डर, जलाशय और पंप को खरोंच दिया जाता है।

चरण 7: प्रयोग

आमतौर पर, रोबोट बनाते समय चीजें सुचारू रूप से नहीं चलती हैं। सही परिणाम प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित परिवर्तनों के साथ बहुत सारे परीक्षणों की आवश्यकता होती है। यहाँ प्लांट रोबोट की प्रक्रिया का एक प्रदर्शन है!

पहला कदम रोबोट को मोटर्स, अरुडिनो, मोटर कंट्रोलर और प्रोटोटाइप ब्रेडबोर्ड के साथ लाइट सेंसर के साथ माउंट करना था। रोबोट उस दिशा में जा रहा है जहां उसने सबसे अधिक प्रकाश मापा है। पर्याप्त रोशनी होने पर रोबोट को रोकने के लिए एक सीमा तय की गई थी। जैसे ही रोबोट फर्श पर फिसल रहा था, हमने टायर का अनुकरण करने के लिए पहियों पर अपघर्षक कागज जोड़ा।

फिर बाधाओं से बचने की कोशिश करने के लिए संरचना में तेज सेंसर जोड़े गए। शुरू में दो सेंसर फ्रंट फेस पर लगाए गए थे लेकिन एक तीसरा सेंसर बीच में जोड़ा गया था क्योंकि शार्प सेंसर्स में डिटेक्शन का एंगल बहुत सीमित होता है। अंत में, हमारे पास रोबोट के छोर पर दो सेंसर हैं जो बाएँ या दाएँ बाधाओं का पता लगाते हैं और एक बीच में यह पता लगाने के लिए कि क्या सामने कोई बाधा है। बाधाओं का पता तब चलता है जब शार्प पर वोल्टेज रोबोट से 15 सेमी की दूरी के अनुरूप एक निश्चित मूल्य से ऊपर चला जाता है। जब बाधा एक तरफ होती है तो रोबोट उससे बचता है और जब बीच में कोई बाधा होती है तो रोबोट रुक जाता है। कृपया ध्यान दें कि शार्प के नीचे की बाधाओं का पता नहीं लगाया जा सकता है, इसलिए बाधाओं से बचने के लिए एक निश्चित ऊंचाई की आवश्यकता होती है।

उसके बाद, पंप और हाइग्रोमीटर का परीक्षण किया गया। जब तक हाइग्रोमीटर का वोल्टेज सूखे बर्तन के अनुरूप एक निश्चित मूल्य से कम है, तब तक पंप पानी भेज रहा है। इस मान को सूखे और आर्द्र पॉट पौधों के साथ परीक्षण करके प्रयोगात्मक रूप से मापा और निर्धारित किया गया था।

अंत में सब कुछ एक साथ परीक्षण किया गया। पौधा पहले जाँचता है कि उसके पास पर्याप्त पानी है या नहीं और फिर बाधाओं से बचते हुए प्रकाश का अनुसरण करना शुरू कर देता है।

चरण 8: अंतिम परीक्षा

रोबोट आखिरकार कैसे काम करता है, इसके वीडियो यहां दिए गए हैं। आशा है कि आप इसका आनंद लें!

चरण 9: हमने इस परियोजना से क्या सीखा?

हालाँकि इस परियोजना की समग्र प्रतिक्रिया बहुत अच्छी है क्योंकि हमने बहुत कुछ सीखा है, लेकिन समय सीमा के कारण इसे बनाते समय हम काफी तनाव में रहे हैं।

समस्यांए सामने आई है

हमारे मामले में प्रक्रिया के दौरान हमारे सामने कई मुद्दे थे। उनमें से कुछ को हल करना आसान था, उदाहरण के लिए जब घटकों की डिलीवरी में देरी हुई तो हमने बस शहर में दुकानों की तलाश की, हम उन्हें खरीद सकते थे। दूसरों को थोड़ा और सोचने की जरूरत है।

दुर्भाग्य से, हर समस्या का समाधान नहीं हुआ। हमारा पहला विचार पालतू जानवरों और पौधों की विशेषताओं को संयोजित करना था, प्रत्येक का सर्वश्रेष्ठ प्राप्त करना। जिन पौधों के लिए हम यह कर सकते थे, इस रोबोट से हम एक ऐसा पौधा लगा सकेंगे जो हमारे घरों को सजाएगा और हमें उसकी देखभाल नहीं करनी पड़ेगी। लेकिन पालतू जानवरों के लिए, हमने उनके द्वारा बनाई गई कंपनी का अनुकरण करने का कोई तरीका नहीं निकाला। हमने इसे लोगों का अनुसरण करने के लिए अलग-अलग तरीकों के बारे में सोचा, और हमने एक को लागू करना शुरू कर दिया लेकिन हमारे पास इसे खत्म करने के लिए समय नहीं था।

आगे सुधार

हालाँकि हम वह सब कुछ प्राप्त करना पसंद करते जो हम चाहते थे, इस परियोजना के साथ सीखना अद्भुत रहा है। हो सकता है कि अधिक समय के साथ हमें और भी बेहतर रोबोट मिल जाए। यहां हम अपने रोबोट को बेहतर बनाने के लिए कुछ उपाय सुझाते हैं जिन्हें शायद आप में से कुछ लोग आजमाना चाहते हैं:

- विभिन्न रंगों (लाल, हरा, …) के एलईडी जोड़ना जो उपयोगकर्ता को बताता है कि रोबोट को कब चार्ज किया जाना चाहिए। बैटरी की माप 5V के अधिकतम वोल्टेज वाले वोल्टेज डिवाइडर के साथ की जा सकती है, जब एक Arduino के साथ इस वोल्टेज को मापने के लिए बैटरी पूरी तरह से चार्ज हो जाती है। फिर संबंधित एलईडी चालू है।

- एक पानी सेंसर जोड़ना जो उपयोगकर्ता को बताता है कि जलाशय को कब भरना चाहिए (पानी की ऊंचाई सेंसर)।

- एक इंटरफ़ेस बनाना ताकि रोबोट उपयोगकर्ता को संदेश भेज सके।

और जाहिर है, हम इसे लोगों का अनुसरण करने के लक्ष्य को नहीं भूल सकते। पालतू जानवर उन चीजों में से एक हैं जिन्हें लोग सबसे ज्यादा पसंद करते हैं, और यह बहुत अच्छा होगा यदि कोई यह हासिल कर सके कि रोबोट इस व्यवहार का अनुकरण करता है। इसे सुविधाजनक बनाने के लिए, हम यहां वह सब कुछ प्रदान करने जा रहे हैं जो हमें मिला है।

चरण 10: लोगों का अनुसरण करने के लिए रोबोट कैसे प्राप्त करें?

हमने सोचा कि ऐसा करने का सबसे अच्छा तरीका तीन अल्ट्रासोनिक सेंसर, एक एमिटर और दो रिसीवर का उपयोग करना होगा।

ट्रांसमीटर

ट्रांसमीटर के लिए, हम 50% कर्तव्य चक्र रखना चाहेंगे। ऐसा करने के लिए, आपको 555 टाइमर का उपयोग करना होगा, हमने NE555N का उपयोग किया था। तस्वीर में, आप देख सकते हैं कि सर्किट कैसे बनाया जाना चाहिए। लेकिन आपको उदाहरण के लिए आउटपुट 3, 1μF पर एक अतिरिक्त कैपेसिटर जोड़ना होगा। प्रतिरोधों और कैपेसिटर की गणना निम्नलिखित सूत्रों के साथ की जाती है: (चित्र 1 और 2)

क्योंकि 50% कर्तव्य चक्र वांछनीय है, t1 और t2 एक दूसरे के बराबर होंगे। तो 40 kHz ट्रांसमीटर के साथ, t1 और t2 1.25*10-5 s के बराबर होंगे। जब आप C1 = C2 = 1 nF लेते हैं, तो R1 और R2 की गणना की जा सकती है। हमने R1= 15 kΩ और R2= 6.8 kΩ लिया, सुनिश्चित करें कि R1>2R2!

जब हमने आस्टसीलस्कप पर सर्किट में इसका परीक्षण किया, तो हमें निम्नलिखित संकेत मिले। पैमाना ५ µs/div है इसलिए वास्तविकता में आवृत्ति लगभग ४३ kHz होगी। (चित्र 3)

रिसीवर

Arduino को सटीक रूप से संसाधित करने के लिए रिसीवर का इनपुट सिग्नल बहुत कम होगा, इसलिए इनपुट सिग्नल को बढ़ाने की आवश्यकता है। यह इनवर्टिंग एम्पलीफायर बनाकर किया जाएगा।

opamp के लिए, हमने LM318N का उपयोग किया, जिसे हमने Arduino से 0 V और 5 V से संचालित किया। ऐसा करने के लिए, हमें सिग्नल के चारों ओर वोल्टेज बढ़ाना था जो कि दोलन करता है। इस स्थिति में इसे 2.5 V तक बढ़ाना तर्कसंगत होगा। क्योंकि आपूर्ति वोल्टेज सममित नहीं है, हमें रोकनेवाला के सामने एक संधारित्र भी रखना होगा। इस तरह हमने एक हाई-पास फिल्टर भी बनाया है। हमारे द्वारा उपयोग किए गए मानों के साथ, आवृत्ति 23 kHz से अधिक होनी चाहिए। जब हमने ए = 56 के प्रवर्धन का उपयोग किया, तो संकेत संतृप्ति में चला जाएगा जो अच्छा नहीं है, इसलिए हमने इसके बजाय ए = 18 का उपयोग किया। यह अभी भी पर्याप्त होगा। (चित्र 4)

अब जब हमारे पास एक प्रवर्धित साइनस तरंग है, तो हमें एक स्थिर मान की आवश्यकता है ताकि Arduino इसे माप सके। ऐसा करने का एक तरीका पीक डिटेक्टर सर्किट बनाना है। इस तरह, हम देख सकते हैं कि ट्रांसमीटर रिसीवर से अलग है या पहले की तुलना में एक अलग कोण में एक निरंतर संकेत है जो प्राप्त संकेत की तीव्रता के समानुपाती है। क्योंकि हमें एक सटीक पीक डिटेक्टर की आवश्यकता है, हम वोल्टेज अनुयायी में डायोड, 1N4148 डालते हैं। ऐसा करने से हमें कोई डायोड हानि नहीं होती है और हमने एक आदर्श डायोड बनाया है। ओपैंप के लिए, हमने सर्किट के पहले भाग में और उसी बिजली आपूर्ति के साथ, 0 वी और 5 वी के समान उपयोग किया।

समानांतर संधारित्र को एक उच्च मूल्य की आवश्यकता होती है, इसलिए यह बहुत धीमी गति से निर्वहन करेगा और हम अभी भी वास्तविक मूल्य के समान शिखर मान को देखते हैं। रोकनेवाला भी समानांतर में रखा जाएगा और बहुत कम नहीं होगा, क्योंकि अन्यथा निर्वहन बड़ा होगा। इस मामले में, 1.5μF और 56 kΩ पर्याप्त है। (चित्र 5)

तस्वीर में कुल सर्किट देखा जा सकता है। आउटपुट कहां है, जो Arduino में जाने वाला है। और 40 किलोहर्ट्ज़ एसी सिग्नल रिसीवर होगा, जहां इसका दूसरा सिरा जमीन से जुड़ा होगा। (चित्र ६)

जैसा कि हमने पहले कहा, हम रोबोट में सेंसर को एकीकृत नहीं कर सके। लेकिन हम यह दिखाने के लिए परीक्षणों के वीडियो प्रदान करते हैं कि सर्किट काम करता है। पहले वीडियो में, प्रवर्धन (पहले OpAmp के बाद) देखा जा सकता है। आस्टसीलस्कप पर पहले से ही 2.5V की एक ऑफसेट है, इसलिए सिग्नल बीच में है, जब सेंसर दिशा बदलता है तो आयाम बदलता है। जब दो सेंसर एक-दूसरे का सामना कर रहे हों, तो साइनस का आयाम उस समय की तुलना में अधिक होगा जब सेंसर का कोण बड़ा हो या दोनों के बीच की दूरी हो। दूसरे वीडियो (सर्किट का आउटपुट) पर रेक्टिफाइड सिग्नल देखा जा सकता है। फिर, कुल वोल्टेज तब अधिक होगा जब सेंसर एक-दूसरे का सामना कर रहे हों, जब वे नहीं हों। कैपेसिटर के डिस्चार्ज होने और वोल्ट/डिव के कारण सिग्नल पूरी तरह से सीधा नहीं है। जब कोण या सेंसर के बीच की दूरी अब इष्टतम नहीं थी, तो हम लगातार घटते सिग्नल को मापने में सक्षम थे।

तब विचार यह था कि रोबोट को रिसीवर और उपयोगकर्ता को ट्रांसमीटर बनाया जाए। रोबोट किस दिशा में सबसे अधिक तीव्रता का पता लगाने के लिए खुद को चालू कर सकता है और उस दिशा में जा सकता है। एक बेहतर तरीका यह हो सकता है कि दो रिसीवर हों और उच्चतम वोल्टेज का पता लगाने वाले रिसीवर का अनुसरण करें और इससे भी बेहतर तरीका यह है कि तीन रिसीवर लगाए जाएं और उन्हें एलडीआर की तरह रखा जाए ताकि यह पता चल सके कि उपयोगकर्ता का सिग्नल किस दिशा में उत्सर्जित होता है (सीधे, बायें या दायें)।