Samoriadiace robotické vozidlo pre začiatočníkov s ochranou proti kolízii: 7 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Ahoj! Vitajte v mojom návode, ktorý je priateľský k začiatočníkom a ktorý je návodom na výrobu vlastného samoriadeného robotického vozidla s ochranou proti kolíziám a navigáciou GPS. Hore je video YouTube demonštrujúce robota. Je to model, ktorý má predviesť, ako funguje skutočné autonómne vozidlo. Upozorňujeme, že môj robot bude veľmi pravdepodobne vyzerať inak ako váš konečný produkt.

Na túto stavbu budete potrebovať:

- Robotická funkčná sada OSEPP (obsahuje skrutky, skrutkovače, káble atď.) (98,98 dolárov)

- Arduino Mega 2560 Rev3 (40,30 dolárov)

- Digitálny kompas HMC5883L (6,99 dolárov)

- Ultrazvukový senzor HC-SR04 (3,95 dolárov)

- GPS a anténa NEO-6M (12,99 dolárov)

- Modul Bluetooth HC-05 (7,99 dolárov)

- Kábel USB Mini B (možno ho máte položený) (5,02 dolára)

- Smartfón s Androidom

- Šesť batérií AA, každá 1,5 voltu

-Akýkoľvek tyčový nemagnetický materiál (napríklad hliník), ktorý by ste chceli recyklovať

- Obojstranná lepiaca páska

- ručná vŕtačka

Krok 1: Zostavenie podvozku a mobility robota

Vysvetlenie: Nie je to vozidlo, ak sa nepohne! Najzákladnejšie robotické vozidlo vyžaduje kolesá, motory a podvozok (alebo „telo“robota). Namiesto toho, aby ste každú z týchto častí získali samostatne, dôrazne odporúčam kúpiť súpravu pre štartovacie robotické vozidlo. Pre svoj projekt som použil robotickú funkčnú súpravu OSEPP, pretože sa dodával s veľkým počtom dielov a dostupných nástrojov, a cítil som, že konfigurácia nádrže je najlepšia pre stabilitu robota a tiež pre zjednodušenie nášho programovania tým, že vyžaduje iba dva motory.

Postup: Nebolo by vám nápomocné, keby som jednoducho zopakoval montážny manuál, ktorý nájdete tu (máte aj možnosť konfigurácie trojuholníkového tanku). Len by som odporučil, aby boli všetky káble čo najbližšie k robotu a mimo zeme alebo kolies, najmä pre káble od motorov.

Ak by ste chceli lacnejšiu súpravu, môžete tiež recyklovať staré funkčné RC auto a použiť na to motory, kolesá a podvozok, ale nie som si istý, ako kompatibilné je Arduino a jeho kód s tými konkrétne diely. Je lepšie si vybrať súpravu od OSEPP.

Krok 2: Začlenenie Arduina

Vysvetlenie: Pretože toto je príručka pre začiatočníkov, rád by som rýchlo vysvetlil, čo je Arduino pre všetkých čitateľov, ktorí nemusia byť oboznámení s jeho používaním v elektronike. Arduino je typ mikrokontroléra, čo znamená, že robí presne to - ovládanie robota. Na počítači môžete napísať pokyny v kóde, ktoré budú preložené do jazyka, ktorému Arduino rozumie, potom ich môžete nahrať do Arduina a Arduino sa ihneď po zapnutí začne pokúšať vykonať tieto pokyny. Najbežnejším Arduino je Arduino Uno, ktorý je súčasťou súpravy OSEPP, ale na tento projekt budete potrebovať Arduino Mega, pretože ide o rozsiahlejší projekt, než aký je Arduino Uno schopný. Arduino Uno zo sady môžete použiť na ďalšie zábavné projekty.

Postup: Arduino je možné k robotovi pripevniť pomocou suchých zipsov alebo naskrutkovaním rozperiek na základňu robota.

Chceli by sme, aby Arduino ovládalo motory nášho robota, ale motory sa k Arduinu nemôžu pripojiť priamo. Preto musíme na vrch Arduina pripevniť štít motora (ktorý pochádza z našej súpravy), aby sme mohli vytvoriť spojenie s káblami motora a Arduinom. Kolíky vychádzajúce zo spodnej časti krytu motora by mali zapadnúť priamo do „otvorov“Arduino Mega. Káble vedúce z motorov zapadajú do štrbín na kryte motora ako na obrázku vyššie. Tieto sloty sa otvárajú a zatvárajú otáčaním skrutkovača do zárezu v tvare + v hornej časti otvoru.

Ďalej Arduino potrebuje na svoju činnosť napätie. Robotická funkčná súprava OSEPP mala byť dodávaná s držiakom batérií vhodným pre šesť batérií. Po vložení šiestich batérií do držiaka vložte vodiče tiahnuce sa z držiaka batérií do otvorov na kryte motora, ktoré sú určené pre napätie.

Krok 3: Pridanie ovládania Bluetooth

Postup: Keď Arduino príde na to, pridanie modulu Bluetooth je jednoduché vloženie štyroch hrotov modulu Bluetooth do otvoru so štyrmi dierami na kryte motora, ako je to znázornené vyššie.

Neuveriteľne jednoduché! Ale nie sme hotoví. Modul Bluetooth je iba polovicou skutočného ovládania Bluetooth. Druhá polovica je nastavenie vzdialenej aplikácie na našom zariadení s Androidom. Budeme používať aplikáciu vyvinutú spoločnosťou OSEPP, ktorá je určená pre robota zostaveného z robotickej funkčnej sady. Na svojom zariadení môžete použiť inú vzdialenú aplikáciu, alebo si dokonca môžete vytvoriť vlastnú, ale pre naše účely nechceme koleso znova objavovať. OSEPP má tiež pokyny na inštaláciu svojej aplikácie, ktorú nemožno nainštalovať z obchodu Google Play. Tieto pokyny nájdete tu. Rozloženie nainštalovaného diaľkového ovládača sa môže líšiť od tutoriálu a je to v poriadku.

Krok 4: Pridanie vyhýbania sa kolíziám

Vysvetlenie: Teraz, keď je robot mobilný, je teraz schopný naraziť na steny a veľké objekty, čo môže potenciálne poškodiť náš hardvér. Preto zapájame náš ultrazvukový senzor do úplne prednej časti robota, rovnako ako vidíte na obrázku vyššie.

Postup: Robotická funkčná sada OSEPP obsahuje všetky diely, ktoré tam vidíte, okrem ultrazvukového senzora. Keď ste zostavili podvozok podľa návodu na obsluhu, ktorý som pripojil, mali ste už postaviť tento držiak pre ultrazvukový senzor. Senzor sa dá jednoducho zasunúť do dvoch otvorov držiaka, ale mali by ste ho držať na mieste pomocou gumičky, aby nespadol z držiaka. Vložte kábel, ktorý pasuje na všetky štyri hroty, na snímač, a druhý koniec kábla zapojte do stĺpika 2 kolíkov na kryte motora.

Môžete zahrnúť viacero ultrazvukových senzorov za predpokladu, že máte hardvér, ktorý ich drží na mieste.

Krok 5: Pridanie GPS a kompasu

Vysvetlenie: Robota sme takmer dokončili! Toto je najťažšia časť montáže nášho robota. Chcel by som najskôr vysvetliť GPS a digitálny kompas. Arduino označuje GPS na zber satelitných údajov o aktuálnej polohe robota, pokiaľ ide o zemepisnú šírku a dĺžku. Táto zemepisná šírka a dĺžka sa použije, keď sa spáruje s údajmi z digitálneho kompasu, a tieto čísla sa vložia do série matematických vzorcov v Arduine, aby sa vypočítal, aký pohyb by mal robot urobiť, aby sa dostal do cieľa. Kompas sa však v prítomnosti železných materiálov alebo materiálov obsahujúcich železo vyhadzuje, a preto je magnetický.

Postup: Na zmiernenie akéhokoľvek potenciálneho rušenia železných komponentov nášho robota vezmeme hliník podobný tyči a ohneme ho do dlhého tvaru V, ako na obrázku vyššie. To má v robote vytvoriť určitú vzdialenosť od železných materiálov.

Hliník je možné ohýbať ručne alebo pomocou základného ručného nástroja. Na dĺžke vášho hliníka nezáleží, ale uistite sa, že výsledný hliník v tvare V nie je príliš ťažký.

Oboustrannou páskou nalepte modul GPS, anténu GPS a digitálny kompas na hliníkové zariadenie. VEĽMI DÔLEŽITÉ: Digitálny kompas a anténa GPS by mali byť umiestnené na samom vrchole hliníkového zariadenia, ako je to znázornené na obrázku vyššie. Digitálny kompas by mal mať tiež dve šípky v tvare písmena L. Uistite sa, že šípka x smeruje k prednej časti robota.

Na oboch koncoch hliníka vyvŕtajte otvory, aby bolo možné do hliníka naskrutkovať maticu, a otvor na podvozku robota.

Zapojte kábel digitálneho kompasu do Arduino Mega, do malého „vývodu“priamo pod štrbinu napätia na kryte motora. Pripojte kábel z bodu na GPS označenom „RX“ku kolíku TX314 na Arduino Mega (nie na kryte motora), ďalší kábel z bodu označeného „TX“do kolíka RX315, ďalší kábel z „VIN“na GPS na pin 3V3 na tienení motora a posledný kábel z „GND“na GPS na pin GND na tienení motora.

Krok 6: Spojenie všetkého s kódom

Postup: Je čas dať nášmu Arduino Mega kód, ktorý som pre vás už pripravil. Tu si môžete zadarmo stiahnuť aplikáciu Arduino. Ďalej si stiahnite všetky súbory, ktoré mám nižšie (viem, že to vyzerá veľa, ale väčšina z nich sú veľmi malé súbory). Teraz otvorte MyCode.ino, mala by sa otvoriť aplikácia Arduino, potom v hornej časti kliknite na Nástroje, potom na Board a nakoniec na Arduino Mega alebo Mega 2560. Potom v hornej časti kliknite na Náčrt a potom Zobraziť priečinok náčrtu. Tým sa vo vašom počítači otvorí umiestnenie súboru MyCode.ino. Kliknite a presuňte všetky ostatné súbory, ktoré ste stiahli z tohto návodu, do súboru MyCode.ino. Vráťte sa do aplikácie Arduino a vpravo hore kliknite na začiarkavacie políčko, aby program dokázal preložiť kód do strojového jazyka, ktorému Arduino rozumie.

Teraz, keď máte pripravený všetok kód, pripojte počítač k Arduino Mega pomocou kábla USB Mini B. Vráťte sa späť do aplikácie Arduino s otvoreným serverom MyCode.ino a kliknutím na tlačidlo so šípkou doprava v pravom hornom rohu obrazovky nahrajte kód do Arduina. Počkajte, kým vám aplikácia oznámi, že je nahrávanie dokončené. V tomto okamihu je váš robot hotový! Teraz to musíme otestovať.

Zapnite Arduino pomocou spínača na kryte motora a otvorte na svojom zariadení s Androidom vzdialenú aplikáciu OSEPP. Uistite sa, že modul Bluetooth na robote bliká modrým svetlom, a po otvorení aplikácie vyberte pripojenie Bluetooth. Počkajte, kým aplikácia oznámi, že je pripojená k vášmu robotovi. Na diaľkovom ovládači by ste mali mať štandardné ovládacie prvky zľava doprava, hore a dole, vľavo a tlačidlá A-B-X-Y napravo. S mojím kódom tlačidlá X a Y nerobia nič, ale tlačidlo A slúži na uloženie aktuálnej zemepisnej šírky a dĺžky robota a tlačidlo B znamená, že sa robot začne presúvať na uložené miesto. Uistite sa, že GPS má blikajúce červené svetlo pri použití tlačidiel A a B. To znamená, že GPS sa pripojilo k satelitom a zhromažďuje údaje, ale ak svetlo nebliká, jednoducho vezmite robota von s priamym výhľadom na oblohu a trpezlivo čakajte. Kruhy v spodnej časti majú byť joysticky, ale v tomto projekte sa nepoužívajú. V strede obrazovky sa budú zaznamenávať informácie o pohyboch robota, ktoré boli pri testovaní užitočné.

Ďakujem veľmi pekne OSEPP, ako aj lombarobot id a EZTech na YouTube, že mi poskytli základy pre napísanie kódu pre tento projekt. Podporte prosím tieto strany:

OSEPP

Kanál EZTech

id kanál lombarobot

Krok 7: Voliteľné rozšírenie: Detekcia objektov

Na začiatku tohto Instructable som spomenul, že obrázok môjho robotického vozidla, ktorý ste videli na úplnom začiatku, bude vyzerať inak ako váš hotový výrobok. Mám na mysli predovšetkým Raspberry Pi a fotoaparát, ktoré vidíte vyššie.

Tieto dve súčasti spolupracujú na detekcii stopiek alebo červených brzdových svetiel na ceste robota a dočasnom zastavení, čo robí z robota bližší model skutočného autonómneho vozidla. Na vaše vozidlo existuje niekoľko rozdielových aplikácií Raspberry Pi. Ak by ste chceli na svojom robotickom vozidle ďalej pracovať zahrnutím Raspberry Pi, dôrazne vám odporúčam zakúpiť si kurz Rajandeep Singha o stavbe samoriadiaceho vozidla s detekciou predmetov. Jeho kompletný kurz o Udemy nájdete tu. Rajandeep ma nežiadal, aby som zakričal jeho kurz; Jednoducho mám pocit, že je to úžasný inštruktor, ktorý vás zapojí do autonómnych vozidiel.