Samojezdny pojazd dla początkujących z funkcją unikania kolizji: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Cześć! Witaj w mojej przyjaznej dla początkujących instrukcji, jak stworzyć własny samojezdny pojazd zrobotyzowany z unikaniem kolizji i nawigacją GPS. Powyżej znajduje się film na YouTube prezentujący robota. To model pokazujący, jak działa prawdziwy pojazd autonomiczny. Pamiętaj, że mój robot najprawdopodobniej będzie wyglądał inaczej niż Twój produkt końcowy.

Do tej kompilacji będziesz potrzebować:

- Zestaw funkcjonalny robota OSEPP (zawiera śruby, śrubokręty, kable itp.) (98,98 USD)

- Arduino Mega 2560 Rev3 (40,30 USD)

- Kompas cyfrowy HMC5883L (6,99 USD)

- Czujnik ultradźwiękowy HC-SR04 (3,95 USD)

- NEO-6M GPS i antena (12,99 USD)

- Moduł Bluetooth HC-05 (7,99 USD)

- Kabel USB Mini B (możesz mieć to leżące) (5,02 USD)

- Smartfon z Androidem

- Sześć baterii AA po 1,5 V każda

- Każdy niemagnetyczny materiał przypominający pręt (np. aluminium), który chcesz poddać recyklingowi

- Taśma dwustronna

- Wiertarka ręczna

Krok 1: Montaż podwozia robota i mobilność

Opis: To nie jest pojazd, jeśli się nie rusza! Najbardziej podstawowy pojazd robota wymaga kół, silników i podwozia (lub „korpusu” robota). Zamiast kupować każdą z tych części z osobna, gorąco polecam zakup zestawu do startowego pojazdu zrobotyzowanego. W moim projekcie użyłem zestawu funkcjonalnego OSEPP, ponieważ zawierał mnóstwo części i dostępnych narzędzi, i uważałem, że konfiguracja zbiornika jest najlepsza dla stabilności robota, a także uproszczenia naszego programowania, wymagając tylko dwóch silników.

Procedura: Nie byłoby dla Ciebie pomocne, gdybym po prostu powtórzył instrukcję montażu, którą znajdziesz tutaj (masz też opcję konfiguracji zbiornika w kształcie trójkąta). Radziłbym po prostu trzymać wszystkie kable jak najbliżej robota i z dala od ziemi lub kół, szczególnie w przypadku kabli od silników.

Jeśli chciałbyś mieć opcję budżetową zamiast kupowania drogiego zestawu, możesz również poddać recyklingowi stary, działający samochód RC i użyć z niego silników, kół i podwozia, ale nie jestem pewien, jak kompatybilny jest Arduino i jego kod z nimi poszczególne części. Lepiej jest wybrać zestaw przez OSEPP.

Krok 2: Włączenie Arduino

Wyjaśnienie: Ponieważ jest to poradnik dla początkujących, chciałbym szybko wyjaśnić czym jest Arduino wszystkim czytelnikom, którzy mogą nie być zaznajomieni z jego zastosowaniem w elektronice. Arduino jest rodzajem mikrokontrolera, co oznacza, że robi dokładnie to – kontroluje robota. Możesz napisać instrukcje w kodzie na swoim komputerze, które zostaną przetłumaczone na język zrozumiały dla Arduino, a następnie możesz przesłać te instrukcje do Arduino, a Arduino natychmiast rozpocznie próbę wykonania tych instrukcji po włączeniu. Najpopularniejszym Arduino jest Arduino Uno, które jest zawarte w zestawie OSEPP, ale do tego projektu będziesz potrzebować Arduino Mega, ponieważ jest to projekt na większą skalę niż to, do czego zdolne jest Arduino Uno. Możesz użyć zestawu Arduino Uno do innych zabawnych projektów.

Procedura: Arduino można przymocować do robota za pomocą opasek zaciskowych lub przykręcając przekładki do podstawy robota.

Chcielibyśmy, aby Arduino sterowało silnikami naszego robota, ale silniki nie mogą łączyć się bezpośrednio z Arduino. Dlatego musimy przymocować osłonę silnika (która pochodzi z naszego zestawu) na Arduino, aby móc utworzyć połączenie z kablami silnika i Arduino. Piny wychodzące z dolnej części osłony silnika powinny pasować dokładnie do „otworów” Arduino Mega. Kable wystające z silników pasują do szczelin w osłonie silnika, jak na powyższym obrazku. Te szczeliny są otwierane i zamykane przez wkręcenie śrubokręta we wcięcie w kształcie + na samej górze szczeliny.

Następnie Arduino potrzebuje napięcia, aby działać. Robotyczny zestaw funkcjonalny OSEPP powinien być wyposażony w uchwyt na sześć akumulatorów. Po włożeniu sześciu baterii do uchwytu, włóż przewody wystające z uchwytu baterii w szczeliny na osłonie silnika przeznaczone na napięcie.

Krok 3: Dodawanie sterowania Bluetooth

Procedura: Po ustaleniu Arduino, dodanie modułu Bluetooth jest równie łatwe, jak włożenie czterech bolców modułu Bluetooth do czterootworowego gniazda na osłonie silnika, jak pokazano powyżej.

Niesamowicie proste! Ale jeszcze nie skończyliśmy. Moduł Bluetooth to tylko połowa rzeczywistej kontroli Bluetooth. Druga połowa to konfiguracja zdalnej aplikacji na naszym urządzeniu z Androidem. Będziemy korzystać z aplikacji opracowanej przez OSEPP, która jest przeznaczona dla robota złożonego z Robotic Functional Kit. Możesz użyć innej aplikacji zdalnej na swoim urządzeniu lub nawet stworzyć własną, ale dla naszych celów nie chcemy wymyślać koła na nowo. OSEPP ma również instrukcje, jak zainstalować swoją aplikację, której nie można zainstalować ze sklepu Google Play. Możesz znaleźć te instrukcje tutaj. Układ pilota, który instalujesz, może wyglądać inaczej niż w samouczku i to jest w porządku.

Krok 4: Dodawanie unikania kolizji

Wyjaśnienie: Teraz, gdy robot jest mobilny, może teraz wpadać na ściany i duże obiekty, co może potencjalnie uszkodzić nasz sprzęt. Dlatego umieszczamy nasz czujnik ultradźwiękowy z przodu robota, tak jak widać na powyższym obrazku.

Procedura: Robotyczny zestaw funkcjonalny OSEPP zawiera wszystkie widoczne tam części, z wyjątkiem czujnika ultradźwiękowego. Kiedy zmontowałeś podwozie, postępując zgodnie z instrukcją obsługi, którą połączyłem, powinieneś już zbudować ten uchwyt na czujnik ultradźwiękowy. Czujnik można po prostu wsunąć w dwa otwory uchwytu, ale należy przytrzymać czujnik na miejscu za pomocą gumki, aby nie spadł z uchwytu. Włóż kabel pasujący do wszystkich czterech bolców czujnika i podłącz drugi koniec kabla do kolumny 2 styków na osłonie silnika.

Możesz dołączyć wiele czujników ultradźwiękowych, pod warunkiem, że masz sprzęt do ich mocowania.

Krok 5: Dodawanie GPS i kompasu

Opis: Prawie ukończyliśmy naszego robota! To najtrudniejsza część montażu naszego robota. Chciałbym najpierw wyjaśnić GPS i kompas cyfrowy. Arduino odnosi się do GPS do zbierania danych satelitarnych o bieżącej lokalizacji robota pod względem szerokości i długości geograficznej. Ta szerokość i długość geograficzna jest używana w połączeniu z odczytami z cyfrowego kompasu, a liczby te są umieszczane w szeregu formuł matematycznych w Arduino, aby obliczyć, jaki ruch powinien wykonać robot, aby dotrzeć do celu. Jednak kompas jest wyrzucany w obecności materiałów żelaznych lub materiałów zawierających żelazo, a zatem są magnetyczne.

Procedura: Aby złagodzić potencjalną interferencję ze strony żelaznych elementów naszego robota, weźmiemy nasze prętopodobne aluminium i wygięmy je w długi kształt litery V, jak na powyższym obrazku. Ma to na celu stworzenie pewnej odległości od materiałów żelaznych na robocie.

Aluminium można giąć ręcznie lub za pomocą podstawowego narzędzia ręcznego. Długość aluminium nie ma znaczenia, ale upewnij się, że powstałe aluminium w kształcie litery V nie jest zbyt ciężkie.

Użyj taśmy dwustronnej, aby przykleić moduł GPS, antenę GPS i kompas cyfrowy do aluminiowego uchwytu. BARDZO WAŻNE: Kompas cyfrowy i antena GPS powinny być umieszczone na samym wierzchołku aluminiowego uchwytu, jak pokazano na powyższym obrazku. Ponadto kompas cyfrowy powinien mieć dwie strzałki w kształcie litery L. Upewnij się, że strzałka x wskazuje przód robota.

Wywierć otwory na obu końcach aluminium, aby można było wkręcić nakrętkę przez aluminium i otwór w obudowie robota.

Podłącz kabel cyfrowego kompasu do Arduino Mega, do małego „gniazdka” tuż pod gniazdem napięcia na osłonie silnika. Podłącz kabel z miejsca oznaczonego „RX” na GPS do pinu TX314 na Arduino Mega (nie na osłonie silnika), inny kabel z miejsca oznaczonego „TX” do pinu RX315, inny kabel z „VIN” na GPS do pinu 3V3 na osłonie silnika i ostatni kabel od "GND" na GPS do pinu GND na osłonie silnika.

Krok 6: Połącz wszystko razem z kodem

Procedura: Czas oddać naszemu Arduino Mega kod, który już dla Ciebie przygotowałem. Aplikację Arduino możesz pobrać bezpłatnie tutaj. Następnie pobierz każdy z plików, które mam poniżej (wiem, że wygląda to na dużo, ale większość z nich to bardzo małe pliki). Teraz otwórz MyCode.ino, aplikacja Arduino powinna się otworzyć, a następnie u góry kliknij Narzędzia, następnie Tablica, a na końcu Arduino Mega lub Mega 2560. Następnie u góry kliknij Szkic, a następnie Pokaż folder szkicu. Spowoduje to otwarcie lokalizacji pliku MyCode.ino na twoim komputerze. Kliknij i przeciągnij wszystkie inne pliki pobrane z tego Instructable do pliku MyCode.ino. Wróć do aplikacji Arduino i kliknij znacznik wyboru w prawym górnym rogu, aby program mógł przetłumaczyć kod na język maszynowy zrozumiały dla Arduino.

Teraz, gdy masz już gotowy kod, podłącz komputer do Arduino Mega za pomocą kabla USB Mini B. Wróć do aplikacji Arduino z otwartym MyCode.ino i kliknij przycisk strzałki w prawo w prawym górnym rogu ekranu, aby przesłać kod do Arduino. Poczekaj, aż aplikacja poinformuje Cię, że przesyłanie zostało zakończone. W tym momencie twój robot jest gotowy! Teraz musimy to przetestować.

Włącz Arduino za pomocą przełącznika na osłonie silnika i otwórz zdalną aplikację OSEPP na urządzeniu z Androidem. Upewnij się, że moduł Bluetooth w robocie miga na niebiesko i wybierz połączenie Bluetooth po otwarciu aplikacji. Poczekaj, aż aplikacja powie, że połączyła się z robotem. Na pilocie powinieneś mieć standardowe przyciski sterujące lewo-prawo-góra-dół po lewej stronie i przyciski A-B-X-Y po prawej stronie. W moim kodzie przyciski X i Y nic nie robią, ale przycisk A służy do zapisania aktualnej szerokości i długości geograficznej robota, a przycisk B do rozpoczęcia przemieszczania się robota do zapisanej lokalizacji. Upewnij się, że GPS ma migające czerwone światło podczas używania przycisków A i B. Oznacza to, że GPS połączył się z satelitami i zbiera dane, ale jeśli lampka nie miga, po prostu wyprowadź robota na zewnątrz z bezpośrednim widokiem na niebo i czekaj cierpliwie. Kółka na dole mają być joystickami, ale nie są używane w tym projekcie. Środek ekranu będzie rejestrował informacje o ruchach robota, co było przydatne podczas moich testów.

Dziękuję bardzo OSEPP, a także lombarobot id i EZTech na YouTube za dostarczenie mi podstaw do pisania kodu dla tego projektu. Prosimy o wsparcie tych stron:

OSEPP

Kanał EZTech

kanał identyfikatora lombarobota

Krok 7: Opcjonalna rozbudowa: wykrywanie obiektów

Na początku tej instrukcji wspomniałem, że obraz mojego pojazdu robota, który widziałeś na samym początku, będzie wyglądał inaczej niż gotowy produkt. W szczególności mam na myśli Raspberry Pi i kamerę, które widzisz powyżej.

Te dwa komponenty współpracują ze sobą, aby wykrywać znaki stopu lub czerwone światła stopu na drodze robota i tymczasowo się zatrzymać, dzięki czemu robot jest bliższy rzeczywistemu pojazdowi autonomicznemu. Istnieje kilka różnych zastosowań Raspberry Pi, które można zastosować w Twoim pojeździe. Jeśli chcesz dalej pracować nad swoim pojazdem robotem, włączając Raspberry Pi, gorąco polecam zakup kursu Rajandeep Singh na temat budowania autonomicznego pojazdu do wykrywania obiektów. Jego pełny kurs na Udemy znajdziesz tutaj. Rajandeep nie prosił mnie o wykrzykiwanie jego kursu; Po prostu czuję, że jest wspaniałym instruktorem, który zajmie się pojazdami autonomicznymi.