روبوت المتتبع للأجسام يعتمد على لوحة ESP32 و مستشعر HC-SR04

لوحة ESP32 18-04-24

107 0

محاور الدرس

1- ما هو روبوت المتتبع للأجسام ؟

2- كيف يعمل روبوت المتتبع للأجسام الذي يتم التحكم فيه بواسطة بطاقة ESP32 ؟

3- مكونات روبوت المتتبع للأجسام

4- تجميع الروبوت المتتبع للأجسام

5- برمجة لوحة ESP32 باستخدام Micropython

ما هو روبوت المتتبع للأجسام ؟

روبوت المتتبع للأجسام هو نظام أو جهاز يستخدم التقنيات الحديثة مثل الذكاء الصناعي والرؤية الحاسوبية لتتبع ومراقبة حركة الأشخاص أو الأجسام في بيئة معينة. يتم استخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل التصوير الفوتوغرافي والأمن والمراقبة والروبوتات الذكية وغيرها. يمكن أن يتضمن النظام استخدام كاميرات وأجهزة استشعار متعددة لتحديد مواقع الأشخاص وتتبع حركتهم بدقة.

عمل روبوت المتتبع للأجسام يعتمد على تكنولوجيا متعددة، وهنا نظرة عامة على كيفية عمله:

1- الاستشعار: يستخدم روبوت المتتبع للأجسام مجموعة متنوعة من الاستشعارات لتحديد مواقع الأجسام وتتبع حركتها. من بين هذه الاستشعارات: الكاميرات، وأجهزة الليدار، وأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء، والمستشعرات الأخرى التي تعتمد على تقنيات مثل الترددات اللاسلكية أو الأمواج فوق الصوتية.

2- التصوير الحاسوبي: يستخدم روبوت المتتبع للأجسام تقنيات التصوير الحاسوبي لتحليل الصور الملتقطة من الكاميرات. يمكنه استخدام خوارزميات الرؤية الحاسوبية لتحديد أشكال ومعالم الأشخاص وتتبع حركتهم.

3- المعالجة الحاسوبية والذكاء الصناعي: بعد استشعار البيانات، يتم معالجتها باستخدام الحوسبة والذكاء الصناعي لتحليل البيانات واستخلاص المعلومات الضرورية لتحديد مواقع الأجسام وتتبعها.

4- التحكم والتفاعل: استنادًا إلى البيانات التي تم جمعها وتحليلها، يتخذ الروبوت إجراءات محددة، مثل التحرك لمتابعة الشخص أو الجسم المستهدف، أو إصدار إنذار في حالة وجود حركة مشبوهة، أو تسجيل البيانات للاستخدام المستقبلي.

باختصار، يتكون عمل روبوت المتتبع للأجسام من تكامل مجموعة من التقنيات مثل الاستشعار، والتصوير الحاسوبي، والمعالجة الحاسوبية، والذكاء الصناعي لتحديد وتتبع الأجسام بفعالية في بيئة معينة.

كيف يعمل روبوت المتتبع للأجسام الذي يتم التحكم فيه بواسطة بطاقة ESP32 ؟

روبوت المتتبع للأجسام الذي يتم التحكم فيه بواسطة بطاقة ESP32 وجهاز الاستشعار HC-SR04 ووحدة L298N يعمل بطريقة تشابه الروبوت الذي تم شرحه سابقًا، مع التركيز على مهمته الخاصة بتتبع الأجسام. إليك كيفية عمله:

1- جهاز الاستشعار HC-SR04:

يستخدم جهاز الاستشعار HC-SR04 لقياس المسافة بين الروبوت والأجسام المستهدفة.

يرسل الجهاز إشارات فوق صوتية ويقيس الزمن اللازم لعودتها بعد أن تصطدم بالجسم المستهدف. من هذا الزمن يمكن حساب المسافة بدقة.

2- لوحة ESP32:

تستخدم بطاقة ESP32 للتحكم في عمل الروبوت وتحليل البيانات من جهاز الاستشعار.

تُبرمج ESP32 لقراءة بيانات المسافة المقاسة بواسطة جهاز الاستشعار HC-SR04 واتخاذ القرارات المناسبة بناءً على هذه البيانات.

3- وحدة التحكم بالمحرك L298N:

تستخدم وحدة L298N للتحكم في حركة المحركات الموجودة في الروبوت.

يتم توصيل المحركات بوحدة L298N وبرمجة ESP32 لتحديد اتجاه الحركة وسرعة المحركات بناءً على المعلومات المقاسة من جهاز الاستشعار.

باستخدام هذه المكونات والتكامل بينها، يمكن للروبوت تحديد موقع الأجسام باستخدام جهاز الاستشعار، واستخدام بطاقة ESP32 لتحليل البيانات واتخاذ القرارات، واستخدام وحدة L298N للتحكم في حركة المحركات لمتابعة الأجسام بناءً على المعلومات المقاسة.

مكونات روبوت المتتبع للأجسام

مكونات روبوت المتتبع للأجسام الذي يتم التحكم فيه بواسطة بطاقة ESP32 وجهاز الاستشعار HC-SR04 ووحدة L298N تشمل:

1- بطاقة ESP32:

لوحة ESP32

تعتبر وحدة المعالجة الرئيسية للروبوت، حيث تتولى مهام التحكم والتنسيق بين مكونات الروبوت.

2- جهاز الاستشعار HC-SR04:

HC-SR04

يستخدم لقياس المسافة بين الروبوت والأجسام المستهدفة. يحتوي على مرسل للإشارات الفوق صوتية ومستقبل لاستقبالها وقياس الوقت اللازم لعودتها.

3- وحدة التحكم بالمحرك L298N:

تستخدم للتحكم في حركة المحركات الموجودة في الروبوت، مثل المحركات الخاصة بالتنقل والدوران. توفر واجهة قوية لتوصيل المحركات وتوفير الطاقة لها، مما يسمح بتحكم دقيق في حركة الروبوت.

4- بطارية أو مصدر طاقة:

توفير الطاقة اللازمة لتشغيل الروبوت وجميع مكوناته.

5- هيكل الروبوت:

الهيكل الذي يحتوي على جميع المكونات ويوفر الدعم اللازم لها، بما في ذلك العجلات أو المسارات والأجزاء الأخرى المطلوبة للحركة.

6- أسلاك التوصيل:

Fils de connexion

لتوصيل مكونات روبوت المتتبع للأجسام الذي يتم التحكم فيه بواسطة بطاقة ESP32

7- لوحة تجارب (Breadboard) :

plaque d'essai

لتسهيل توصيل المكونات والتجارب.

تجميع الروبوت المتتبع للأجسام

Mounting of object tracking robot based on ESP32 board and HC-SR04 sensor

توصيل المستشعر الأول HC-SR04 بلوحة ESP32:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ 3.3V الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Echo الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO17 الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Trig الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO16 الخاص بلوحة ESP32.

توصيل المستشعر الثاني HC-SR04 بلوحة ESP32:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ 3.3V الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Echo الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO4 الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Trig الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO2 الخاص بلوحة ESP32.

توصيل المستشعر الثالث HC-SR04 بلوحة ESP32:

قم بتوصيل طرف VCC الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ 3.3V الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف GND الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GND الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Echo الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO15 الخاص بلوحة ESP32.

قم بتوصيل طرف Trig الخاص بمستشعر HC-SR04 بمنفذ GPIO12 الخاص بلوحة ESP32.

توصيل وحدة L298N بلوحة ESP32

قم بتوصيل الدبوس رقم 23 من بطاقة ESP32 بمنفذ ENA الخاص بوحدة L298N

قم بتوصيل الدبوس رقم 22 من بطاقة ESP32 بالدبوس IN1 الخاص بوحدة L298N.

قم بتوصيل الدبوس رقم 21 من بطاقة ESP32 بالدبوس IN2 الخاص بوحدة L298N.

قم بتوصيل الدبوس رقم 19 من بطاقة ESP32 بالدبوس IN3 الخاص بوحدة L298N.

قم بتوصيل الدبوس رقم 18 من بطاقة ESP32 بالدبوس IN4 الخاص بوحدة L298N.

قم بتوصيل الدبوس رقم 5 من بطاقة ESP32 بدبوس ENB الخاص بوحدة L298N.

قم بتوصيل طرف GND الخاص بلوحة ESP32 بمنفذ GND الخاص بوحدة L298N.

إمدادات الطاقة للروبوت

قم بتوصيل طرف 5V الخاص بلوحة ESP32 بالطرف الموجب للبطارية 9 فولت

قم بتوصيل طرف GND الخاص بلوحة ESP32 بالطرف السالب لبطارية 9 فولت

قم بتوصيل طرف 12 فولت من وحدة L298N بالطرف الموجب للبطارية 9 فولت

قم بتوصيل محركي الروبوت بوحدة L298N

Mounting of object tracking robot based on ESP32 board and HC-SR04 sensor

برمجة لوحة ESP32 باستخدام Micropython

أولًا، تأكد قبل استخدام البرنامج MicroPython من

1- تحميل مكتبة hc-sr04

2- تحميل مكتبةDCMotor.py

from DCMotor import DCMotor 
from machine import Pin, PWM
from hcsr04 import HCSR04
import time
# ضبط دبابيس GPIO لوحدة L298N
frequency = 15000       
pin1 = Pin(22, Pin.OUT)    
pin2 = Pin(21, Pin.OUT)  
pin3 = Pin(19, Pin.OUT)    
pin4 = Pin(18, Pin.OUT)  
enable = PWM(Pin(23), frequency)  
enable1 = PWM(Pin(5), frequency)
dc_motor = DCMotor(pin1, pin2, enable)      
dc_motor = DCMotor(pin1, pin2, enable, 350, 1023)
dc_motor1 = DCMotor(pin3, pin4, enable1)      
dc_motor1 = DCMotor(pin3, pin4, enable1, 350, 1023)
# إعداد أجهزة الاستشعار الثلاثة HC-SR04
sensor_right = HCSR04(trigger_pin=16,echo_pin=17,echo_timeout_us=1000000) # مستشعر HC-SR04 على اليمين
sensor = HCSR04(trigger_pin=2,echo_pin=4,echo_timeout_us=1000000)  # مستشعر HC-SR04 في المركز
sensor_left = HCSR04(trigger_pin=12,echo_pin=15,echo_timeout_us=1000000) # مستشعر HC-SR04 على اليسار 

while True :
 # حساب المسافات بواسطة أجهزة الاستشعار الثلاثة HC-SR04
 distance_left = sensor_left.distance_cm() 
 distance = sensor.distance_cm()
 distance_right = sensor_right.distance_cm()
 if ((distance<50) and (distance>10)): # إذا كان الجسم بعيدًا
   dc_motor.forward(60) # حرك الروبوت للأمام
   dc_motor1.forward(60)
 if ((distance<10) and (distance_right>10)): # إذا كان الجسم قريبًا جدًا
   dc_motor.backwards(60) # تحريك الروبوت للخلف
   dc_motor1.backwards(60)
 if ((distance_right<50) and (distance_right>10)): # إذا كان الجسم قريبًا 
   dc_motor1.forward(60) # يستدير الروبوت إلى اليمين
   dc_motor.stop()
 if ((distance_left<50) and (distance_left>10)): # إذا كان الجسم قريبًا جدًا
   dc_motor.forward(60) # يستدير الروبوت إلى اليسار
   dc_motor1.stop() 
 if ((distance>50) and(distance_right>50)and(distance_left>50)): # لم يتم الكشف عن أي شيء
   dc_motor.stop() # يتوقف الروبوت
   dc_motor1.stop()
 time.sleep(0.5)<strong> </strong>