自動大理石迷宮求解器

描述

主意

我從 Ahmed Azouz 項目中獲得靈感，因為它是機械工程和編程的完美結(jié)合。但我不想只是復制他的作品，我想使用一種新的功能方法。

方法

我的方法是編寫一個求解算法來找到穿過每個迷宮的方法，并計算 2 個伺服電機（X 和 Y 軸）的參數(shù)，以控制 X/Y 平臺，使大理石通過迷宮移動。

設(shè)置

我為迷宮選擇了12cmx12cm（每個正方形1cmx1cm）的尺寸。任何其他大小也可以，并且可以在代碼的標題中進行調(diào)整。無論如何，12x12 足夠大，足以顯示算法的原理，并且是可行的，因為您必須將每個迷宮粘合在一起。

迷宮的建造

我使用了一個 1cmx1cm 矩形的打印模板。然后我在上面畫一個迷宮。從起點 (S) 到終點 (E) 應該至少有一種解決方案/方式。

每個迷宮的底板 12cmx12cm

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下一步是將紙板粘在陰影區(qū)域（墻壁）上。高度應在0.5-1cm之間。確保球能夠一直通過，尤其是。邊緣。

迷宮#2。組裝完成。

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機器的構(gòu)造

主要建筑材料是紙板。隨著時間的推移，我對這些 12 毫米 3 層紙板有了很好的體驗。它易于處理且堅固耐用。對于這個項目，我使用了 OLED I2C 128x64，因為我以前從未使用過，我很高興能使用它們。OLED 的使用需要一些庫。我選擇 Adafruit 的。它們很容易處理。然而，巨大的尺寸需要一個 MEGA 板。如果您想使用沒有任何動畫的標準 LCD，Arduino UNO 就可以了。作為輸入設(shè)備，我使用了一個標準的 4x4 鍵盤，它也可以在手動模式下控制彈珠。

帶有鍵盤和 Arduino 板的底板。

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帶有膠合鍵盤和 Arduino 凹槽的底板

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下一步是為 x 和 y 維度構(gòu)建可移動平臺。標準步進電機 SG90 完全適合該用例。12 毫米厚的紙板使它們保持穩(wěn)定的位置。也使用了熱膠。電機的旋轉(zhuǎn)軸應恰好在側(cè)壁的中間。平臺。

Y軸平臺后側(cè)壁，X軸平臺用SG90電機

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X軸平臺組裝成Y軸平臺

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確保電機的孔至少在 x 軸上正好位于側(cè)壁的中間。

將 Y 軸平臺安裝到底板的主側(cè)壁上。

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Y 軸平臺安裝在 SG-90 小齒輪的左側(cè)。在右側(cè)，我用 appr 打了一個洞。6-7mm 直徑，確保 M5 螺絲穿過并可以輕松轉(zhuǎn)動，但不太容易。在墻壁之間，您應該使用一些墊圈。最后一步是 X 軸平臺的組裝。現(xiàn)在兩個平臺都可以相互獨立轉(zhuǎn)動。

就快結(jié)束了。

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迷宮可以放置在 x 軸平臺上。

終機。

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維度的一些數(shù)據(jù)。

dimension in (cm)             X    Y    Z 
Base plate:                  30   26    -
Side walls (on the bottom):  -    18   20
Side walls (on the top):     -     8   20
Y-axis-platform (outer d.):  15  16.5   6
X-axis-platform (outer d.):  13   13    4

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算法

紙板迷宮用 0 和 1 進行二進制編碼（0 - 墻壁；1 - 空格）。您可以對任何迷宮進行編碼。為了計算從起始點 (S) 到結(jié)束位置 (E) 的路徑，我使用了左手算法。該算法可能找不到最短路徑。在下一個軟件版本中，我將考慮不同的算法。在計算出方式之后，必須確定電機控制參數(shù)。為了方便起見，選擇的每個平臺的傾斜角度在每個方向上定義為 10 度。另一個參數(shù)是平臺保持在 -10/0/+10 度的時間。這個時間取決于大理石的先前運動。如果彈子已經(jīng)朝著一個特定的方向前進，那么在同一方向上下一步的時間會更短，因為彈子已經(jīng)加速到特定的速度。

看法

迷宮應該用 Pixy2 相機自動記錄。到目前為止，迷宮是用矩陣中的二進制代碼（0/1）描述的。然后計算路徑（現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)）并控制球。一種新方法是使用攝像頭監(jiān)控球的速度和位置，并在必要時調(diào)整電機參數(shù)，例如簡單版本的機器學習。一個目標可以是最快的可能速度，也可以是從開始到結(jié)束的最短時間。