Pojazd unikający kolizji z Arduino Nano: 6 kroków

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

Pojazd unikający kolizji mógłby być bardzo prostym robotem, który zacząłby nurkować w mikroelektronice. Wykorzystamy go, aby poznać podstawowe elementy mikroelektroniki i udoskonalić go, aby dodać bardziej wyrafinowane czujniki i aktuatory.

Podstawowe składniki

· 1 Mini USB Arduino Nano lub klon

· 1 karta rozszerzeń Arduino Nano Shield

· 1 czujnik ultradźwiękowy HC-SR04

· 2 serwa o ciągłym obrocie 360 stopni (FS90R lub podobne)

· 1 obudowa baterii na 4xAA

· Przewody do krojenia chleba (F-F, M-F, M-M)

· 2 koła do serw

· 1 konstrukcja pojazdu (samochód zabawkowy, klocek mleczny, sklejka…)

Dodatkowe komponenty

Dla wskazania świetlnego:

· 1 dioda LED RGB

· 1 mini deska do chleba

· 3 rezystancje 330W

Do zdalnego sterowania:

· 1 czujnik odbiornika podczerwieni (TSOP4838 lub podobny)

· 1 pilot na podczerwień

Do śledzenia linii/wykrywania krawędzi:

· 2 czujniki torowe linii barierowej TCRT5000 IR odblaskowe

Alternatywne elementy

Serwa można zastąpić:

· 2 silniki prądu stałego z przekładnią i plastikową oponą

· 1 moduł płyty sterownika silnika L298 Dual H Bridge;

Krok 1: Zainstaluj oprogramowanie i sterowniki

Będziemy pracować z mikrokontrolerami opartymi na Arduino, możesz wybrać Arduino UNO lub dowolny inny, ale ze względu na wymagania i rozmiar wziąłem Arduino Nano Clone (z Chin), więc przy wszystkich tych opcjach musisz użyć Arduino IDE do ich kodowania.

Oprogramowanie można pobrać z oficjalnej strony Arduino i postępować zgodnie z instrukcjami, aby je zainstalować. Po zakończeniu otwórz Arduino IDE i wybierz płytkę (w moim przypadku użyję opcji „Arduino Nano”).

Klon Arduino Nano: Tanią opcją dla płyty Arduino jest zakup płyty klonowej z Chin. Działają z układem CH340 i będą wymagały instalacji określonego sterownika. Istnieje wiele stron internetowych, na których można pobrać sterownik dla systemu Windows, Mac lub Linux, a także instrukcje. W przypadku komputerów Mac czasami możesz napotkać problem z rozpoznaniem portu szeregowego, jeśli tak się stanie, spróbuj postępować zgodnie z instrukcjami tego łącza. Jeśli po tym wykryjesz port szeregowy, ale nadal masz problemy, spróbuj wybrać „ATMega 328P (Old Bootloader)” w Arduino IDE/narzędziach/procesorze.

Przejdź do sekcji kodowania, aby zobaczyć kod, którego użyłem do mojego pojazdu. Możesz surfować po Internecie w poszukiwaniu wielu innych opcji lub samodzielnie kodować, jeśli chcesz.

Krok 2: Wybierz ładną konstrukcję dla swojego pojazdu

Tym razem użyłem autka wystarczająco dużego, aby pomieścić w nim elektronikę, ale możesz użyć innych materiałów, takich jak cegły lub sklejka, aby zaprojektować własny pojazd. Spójrz na inną opcję, jak cegła mleczna.

Lepiej jest poświęcić kilka minut na planowanie, gdzie umieścić wszystkie elementy przed startem i potwierdzić, że wszystko się zmieści. Przygotuj strukturę.

Krok 3: Zainstaluj De Drive

Pojazd będzie poruszał się po jednej osi, w tym przypadku na osi tylnej. Możesz zachować przód tylko do toczenia lub, w oparciu o swój projekt, użyć trzeciego koła lub punktu ślizgowego tylko do wyważenia pojazdu (jako klocek mleczny, użyłem kranu jako „trzeciego koła”). Skręt pojazdu zostanie wykonany poprzez zmianę prędkości i/lub kierunku obrotu serw.

WSKAZÓWKA: przed dostosowaniem konstrukcji zaplanuj ostateczną pozycję kół i sprawdź, czy w nic nie uderzają. W tym przykładzie środek osi serwa będzie znajdował się nieco niżej niż oś oryginalnego samochodu zabawkowego, ponieważ serwo koło jest nieco większe i mogłoby uderzyć w błotniki)

Krok 4: Zainstaluj czujnik ultradźwiękowy

Czujnik ultradźwiękowy skanuje przód pojazdu, aby zidentyfikować przeszkodę i umożliwić reakcję kodu. Musisz umieścić go z przodu, tak aby żadna część pojazdu nie zakłócała sygnałów.

Krok 5: Umieść mikrokontroler i pojemnik na baterie

Możesz teraz zostawić pozostałe elementy w konstrukcji, naprawić je, jeśli to możliwe, lub przynajmniej mieć pewność, że nie uszkodzą połączeń.

Bardzo przydatne jest zainstalowanie przełącznika włączania/wyłączania baterii, jeśli domyślnie nie ma nikogo. Możesz również dodać czujnik podczerwieni, aby uruchomić/zatrzymać pojazd.

Jeśli zamierzasz dodać jakiś dodatkowy składnik, teraz jest odpowiednia chwila.

WSKAZÓWKA: aby zwiększyć przyczepność pojazdu, umieść obudowę akumulatora lub cięższe elementy nad osią napędową lub w jej pobliżu.

Krok 6: Sekcja kodowania

W przypadku tego programu będziesz musiał również zainstalować kilka bibliotek, takich jak „Servo.h” (do sterowania serwo), „NewPing.h” (dla lepszej wydajności czujnika ultradźwiękowego) lub „IRremote.h”, jeśli zamierzasz używać czujnik podczerwieni. Możesz postępować zgodnie z instrukcjami instalacji w tym łączu.

Opcjonalnie można wymienić serwa na silniki prądu stałego, a do ich sterowania potrzebny będzie podwójny sterownik silnika mostka H. Prawdopodobnie napiszę o tym w przyszłych aktualizacjach, ale teraz kod działa tylko z serwami.

Serwa z ciągłym obrotem są nieco inne niż serwa zwykłe; czasami możesz zmodyfikować zwykłe, aby obracały się w sposób ciągły, ale w tym projekcie użyjemy FS90R, które są zbudowane na nasze wymagania. Aby sterować zwykłymi serwomechanizmami, musisz podać stopień, w jakim chcesz je ustawić, ale w przypadku serwomechanizmów o ciągłym obrocie musisz wziąć pod uwagę, że:

· 90 zatrzyma się dla serwomechanizmu

· Mniej niż 90 (do 0) będzie obracać się w jednym kierunku, gdzie 89 to najwolniejsza prędkość, a 0 najszybsza.

· Ponad 90 (do 180) będzie obracać się w przeciwnym kierunku, gdzie 91 jest najwolniejsze, a 180 najszybsze.

Aby skalibrować serwa, musisz ustawić je na 90 i wyregulować małą śrubę naprzeciwko koła, aby zatrzymać obrót, jeśli się porusza (proszę to zrobić przed zamontowaniem ich na konstrukcji)

Możesz używać czujnika ultradźwiękowego z wieloma innymi bibliotekami, ale zachowaj ostrożność podczas kodowania, ponieważ jednym z problemów, z którymi możesz się zmierzyć, jest czas bezczynności, który musisz czekać od wysłania sygnału ultradźwiękowego do odbioru. Niektóre przykłady, które można znaleźć w Internecie, to kodowanie przy użyciu „opóźnienia”, ale wpłynie to na twojego robota, ponieważ przestanie „opóźniać” wszelkie inne działania na określony przez ciebie czas. Możesz dowiedzieć się, jak działają czujniki ultradźwiękowe pod tym linkiem.

Podobnie jak silniki prądu stałego, nie zamierzam używać czujnika podczerwieni w tym przykładzie, zostanie to opisane w przyszłych postach.