Autonomiczny samochód RC: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Wraz z rozwojem autonomicznych samochodów autonomicznych, postanowiłem podjąć wyzwanie stworzenia własnego. Ten projekt służył również jako mój projekt zwieńczenia w moich zajęciach z projektowania i rozwoju technicznego oraz robotyki i otrzymał nagrodę za najlepszy pojazd autonomiczny w konkursie STEM w szkole średniej.

Zamiast zaczynać od zera, zdecydowałem się użyć samochodu RC, który już mieliśmy i sparowałem go z płytą RedBoard Arduino Uno. Wybrałem Arduino ze względu na względną łatwość obsługi i programowania.

Dla tych, którzy się zastanawiają, ten samochód ma Redcat Racing 03061 Odporny na zachlapanie ESC ze szczotkowanym silnikiem. ESC został już zaprogramowany za pomocą kontrolera dostarczonego z samochodem. Nie testowałem tego z silnikiem bezszczotkowym, ponieważ nie mamy go pod ręką, ale każdy może wypróbować ten projekt z silnikiem bezszczotkowym.

W skrócie, ten samochód zbiera dane z (5) czujników ultradźwiękowych HC-SR04. Dane te wracają do Arduino, gdzie podejmuje decyzje o tym, jak się przenieść. Arduino następnie odpowiednio steruje serwomechanizmem sterującym i silnikiem. Program wykorzystuje do tego standardową bibliotekę serwo Arduino i nie są potrzebne żadne dodatkowe biblioteki.

Samochód jest w stanie regulować prędkość za pomocą potencjometru i cofać się od ściany, gdy w nią uderzy. Ponadto samochód może się poprawić, jeśli zjedzie zbyt blisko ściany, oddalając się.

Krok 1: Lista części

Zastrzeżenie: nie uwzględniam części potrzebnych do samego samochodu, tylko dodatkowe części poza samochodem. Do tego potrzebny będzie ESC, silnik, podwozie, akumulator itp.

Będziesz potrzebować:

(1) Arduino Uno - podróbki będą działać dobrze

(1) Breadboard - do tego projektu wziąłem szynę +/- z jednej płytki stykowej i użyłem innej, mniejszej płytki stykowej. Dowolny rozmiar wystarczy.

(5) Czujniki ultradźwiękowe HC-SR04

(1) Potencjometr - służy do sterowania prędkością samochodu

(20) Przewody żeńsko-męskie Dupont - W razie potrzeby bardzo polecam używanie ich jako przedłużaczy dla innych przewodów

Lutownica z lutownicą

Zasilacz Arduino - w tym przypadku użyłem (6) baterii 1,2v AA połączonych szeregowo. Zewnętrzne banki energii do telefonów i tabletów, takie jak ten, będą również działać dobrze po podłączeniu do portu USB.

Taśma, klej na gorąco i/lub inne przedmioty używane do łączenia przedmiotów razem

(1) Przełącznik (opcjonalnie - używam go do włączania i wyłączania Arduino)

Krok 2: Ustaw czujniki

Najpierw będziesz chciał prawidłowo ustawić i zamocować czujniki. Mam (1) czujnik skierowany do przodu, (2) czujniki pochylone pod kątem około 45 stopni, oraz (2) czujniki po bokach auta. Wydrukowałem w 3D wsporniki montażowe na boki i przód oraz użyłem gorącego kleju do mocowania skośnych przednich czujników, ponieważ gorący klej nie przewodzi. Wsporniki montażowe na boki i przód można pobrać i wydrukować w 3D.

Krok 3: Dodaj płytkę do krojenia chleba i potencjometr

Następnie, zanim zaczniesz okablowanie, będziesz chciał dodać płytkę stykową i potencjometr kontroli prędkości. Tutaj użyłem małej płytki stykowej i +/- z innej płytki stykowej ze względu na miejsce na karoserii samochodu, ale standardowa płytka stykowa też będzie w porządku.

Krok 4: Podłącz wszystko

Ten jest prawdopodobnie największym krokiem, a jeden zły przewód może spowodować nieprawidłowe działanie samochodu. Aby uzyskać dodatkowe wskazówki, zapoznaj się z powyższym diagramem Fritzing.

Zacznij od podłączenia pinu 5V Arduino do szyny dodatniej na płytce prototypowej, a pinu GND Arduino do szyny ujemnej płytki prototypowej.

Następnie podłącz czujniki sonaru. Każdy z czterech styków czujników HC-SR04 jest oznaczony. Oni są:

VCC-moc 5 v

Trig - wyzwalacz do wysłania impulsu ultradźwiękowego

Echo – pin odbiorczy, który mierzy czas trwania impulsu

GND - pin uziemiający

Użyj do tego żeńsko-męskich przewodów Dupont. Każdy z pinów VCC powinien być podłączony do dodatniej szyny płytki stykowej, a każdy z pinów GND powinien być podłączony do ujemnej szyny płytki stykowej. Użyłem dodatkowych żeńsko-męskich przewodów Dupont jako przedłużaczy dla tej części, ponieważ miałem problem z niektórymi przewodami, które nie były wystarczająco długie.

Następnie podłącz piny Trig i Echo do Arduino. Zostaną one podłączone do cyfrowych pinów Arduino jako takie:

Przedni czujnik środkowy:

Trig -- pin 6

Echo - pin 7

Czujnik po lewej stronie:

Trig -- 4

Echo -- 5

Czujnik po prawej stronie:

Trig -- 2

Echo -- 3

Przedni lewy czujnik:

Wyzwalanie -- 10

Echo -- 11

Prawy przedni czujnik:

Wyzwalanie -- 9

Echo -- 8

Następnie podłącz serwo kierownicy, ESC silnika i potencjometr regulacji prędkości.

Najpierw zacznij od serwa sterującego. Serwo w moim samochodzie miało czerwone, pomarańczowe i brązowe przewody. Kolory mogą się nieco różnić, ale wszystkie będą okablowane podobnie:

Brązowy przewód (uziemienie)-podłącz do ujemnej szyny płytki stykowej;

Czerwony przewód (zasilanie 5 v)-podłącz do szyny płytki stykowej 5 v;

Pomarańczowy przewód (sygnał) - podłącz do pinu 13 w Arduino

ESC – lub elektroniczny regulator prędkości – który steruje silnikiem jest okablowany bardzo podobnie. W tym przypadku przewody są białe, czerwone i czarne.

Biały (sygnał) - podłącz do pinu 12 w Arduino

Czerwony (5v) - NIE podłączaj do niczego. Ze względu na skok prądu, który płynie do tyłu, gdy silnik się zatrzymuje, nie należy podłączać 5V. Możesz usmażyć port USB lub ewentualnie Arduino.

Czarny (masa)-podłącz do ujemnej szyny płytki stykowej

Na koniec podłącz potencjometr, który wcześniej założyłeś na płytce stykowej. Prawdopodobnie gdzieś są na nim wydrukowane małe liczby. Powinien być podłączony jako:

1 (lewy pin)-podłącz do ujemnej szyny płytki stykowej

2 (środkowy pin) - podłącz do pinu A0 na Arduino

3 (prawy pin) - podłącz do dodatniej szyny płytki stykowej

Okablowanie będzie wyglądać na bardzo niechlujne, więc jeśli chcesz trochę zarządzać przewodami, teraz jest na to czas.

Krok 5: Zasilanie Arduino

Następnie będziesz chciał skonfigurować rozwiązanie zasilania dla Arduino. W tym projekcie zastosowano dwa oddzielne źródła zasilania: akumulator do samochodu i akumulator do Arduino. W tym przypadku użyłem (6) akumulatorów 1,2 V AA połączonych szeregowo. Przenośne banki zasilania telefonów komórkowych również będą działać, wystarczy upewnić się, że masz kabel podłączony do portu USB Arduino (takiego jak mini-USB).

Należy pamiętać, że baterie 9v NIE będą działać z tym projektem. Ze względu na sposób, w jaki zaprojektowano baterie 9V, napięcie jest wystarczające do zasilania Arduino, ale prąd płynący z baterii spowoduje jego śmierć w mgnieniu oka. Miałem również problemy z losowymi restartami na baterii 9v.

Jeśli zdecydujesz się skorzystać z rozwiązania, którego użyłem, będziesz potrzebować:

(6) baterie AA (baterie alkaliczne również działają dobrze)

Uchwyty na baterie AA do wszystkich (6) baterii. Ten byłby świetny i nie wymaga nawet użycia lutownicy. W przypadku zasilania, które wykonałem, połączyłem łańcuchowo (3) dwa uchwyty na baterie, jak na zdjęciu, przylutowałem razem przewody dodatnie/ujemne, wziąłem wtyczkę prądu stałego z zasilacza 9V i przylutowałem go do końca dodatniego i ujemnego przewody. Następnie przylutowałem szeregowo wyłącznik zasilania z zasilaczem, aby ułatwić włączanie i wyłączanie Arduino. Jest to całkowicie opcjonalne.

Krok 6: Prześlij program Arduino

Następnie musisz wgrać program do Arduino. Pobierz program tutaj i prześlij go do swojego Arduino za pośrednictwem Arduino IDE.

Dla tych z Was, którzy mogą zainteresować się modyfikacją kodu, zamieściłem kilka pseudokodów wyjaśniających, co robi każda część.

EDIT 9/25/18 - dodałem drugi program, aby jechał w środku dwóch ścian. Nie miałem okazji wypróbować kodu ze względu na brak dostępu do samochodu, ale możesz z nim poeksperymentować.

Krok 7: Podłącz wszystko i włącz

Na koniec musisz wszystko podłączyć. Najpierw podłącz akumulator samochodowy do samochodu i włącz ESC. ESC powinien wydać sygnał dźwiękowy, wskazując, że jest gotowy do „uzbrojenia” przez Arduino. Następnie włącz Arduino. ESC powinien wydać trzy sygnały dźwiękowe, a koła powinny zacząć się obracać. Jeśli ESC wyda sygnał dźwiękowy, ale koła nie zaczynają się obracać, przekręć potencjometr w prawo, aby zwiększyć prędkość. Jeśli samochód jedzie zbyt szybko, przekręć potencjometr w lewo.

Jeśli potencjometr działa odwrotnie niż powinien, możesz odwrócić przewody dodatnie i ujemne, aby rozwiązać ten problem.

Film pokazuje pracę samochodu, jak zmienić prędkość i kolejność jego włączania.