Robotické auto s Bluetooth, kamerou a aplikáciou MIT Inventor2: 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Chceli ste niekedy postaviť vlastné robotické auto? No … toto je vaša šanca !!

V tomto návode vás prevediem tým, ako vytvoriť robotické auto ovládané pomocou Bluetooth a MIT App Inventor2. Uvedomte si, že som nováčik a že je to moje prvé spustenie, preto buďte vo svojich komentároch ohľaduplní.

Existuje mnoho návodov, ale v tomto som sa pokúsil skombinovať mnoho funkcií, ako napríklad: streamovanie kamery, vyhýbanie sa prekážkam, ultrazvukový snímač dosahu, Larsonov skener (s charlieplexovaním) a monitorovanie batérie do aplikácie pre Android !!

Začnime teda a zoznámime sa s Frankiem (používa nápady z mnohých miest …. Preto Robo Frankenstein)

Krok 1: Časti a softvér

Tu, v mojom rodnom meste, je ťažké získať všetky diely, a preto som väčšinu z nich získal na www.aliexpress.com

Odhadujem, že projekt je možné postaviť za 25 - 30 USD bez ohľadu na starý mobil.

• Podvozok automobilu: 3 kolesá, 2 motory 6V (9 USD)
• Arduino Nano (2 USD)
• Bluetooth HC-05 (3 až 4 USD)
• Vodič motora L293D na pohon motorov kolies (1,50 USD za sériu 5 kusov)
• Starý mobilný telefón s kamerou a Wi-Fi
• Ultrazvukový senzor HC-SR04 na meranie na blízky objekt (1 USD)
• 6 diód LED pre skener Larson
• Skener ATtiny85 pre Larson (1 USD)
• Breadboard (1 USD)
• Drôty
• Odpor 100K Ohm (4)
• 1K ohmový odpor (2)
• Odpor 2K Ohm (1)
• Odpor 270 ohmov (3)
• Bzučiak

Softvér:

• Arduino IDE
• Webová kamera IP (pre starý mobilný Android)
• Aplikácia MIT Inventor2: Táto aplikácia je skvelá, ale funguje iba pre operačný systém Android (žiadne telefóny iPhone … ospravedlňujeme sa!)

Krok 2: Stavebný proces

Montáž podvozku automobilu je veľmi jednoduchá; Má 2 motory 6V, ktoré poháňajú zadné kolesá, a 4 batérie.

Auto Robot sa ovláda pomocou Bluetooth a Wi-Fi. Bluetooth riadi sériovú komunikáciu medzi aplikáciou Car a MIT App inventor2 a Wi-Fi sa používa na komunikáciu s kamerou (starým mobilným telefónom) nainštalovaným pred vozidlom.

Na tento projekt som použil dve sady batérií: arduino je napájané 9 V batériou a automobilové motory 6 V (štyri 1,5 V batérie AA).

Arduino Nano je mozgom tohto projektu, ktorý ovláda auto, bzučiak, ultrazvukový snímač dosahu HC-SR04, Bluetooth HC-05, Larsonov skener (ATtiny85) a monitoruje batérie. 9V batéria ide na Vin (pin 30) a pin 27 Arduina poskytuje 5V regulované napätie na doske. Musíte spojiť všetky uzemnenia všetkých integrovaných obvodov a batérií.

V prílohe je schéma zapojenia vyhotovená v programe Excel (Ospravedlňujeme sa … nabudúce skúsim Fritzing). Všetko som prepojil pomocou nepájivého poľa a konektorov z mužského na mužský drôt, môj vyzerá ako hniezdo potkanov.

Krok 3: Ovládač motora L293D

L293D je štvornásobný vysokonapäťový polovodičový budič navrhnutý tak, aby poskytoval obojsmerné budiace prúdy až 600 mA pri napätí 4,5 V až 36 V. Slúži na pohon kolies auta.

Je poháňaný 6V batériou (štyri 1,5 V AA) pre motory a používa 5 V pre logiku, ktorá pochádza z regulovaných 5 V (kolík 27) v Arduino Nano. Pripojenia sú znázornené v priloženej schéme.

Nebolo potrebné ho inštalovať do chladiča.

Krok 4: Bluetooth HC-05

HC-05 Bluetooth je napájaný 5 V (arduino pin 27), ale je dôležité pochopiť, že logická úroveň je 3,3 V, tj. Komunikácie (Tx a Rx) s 3,3 V. Preto musí byť Rx nakonfigurovaný na maximálne 3,3 V, čo je možné dosiahnuť prevodníkom prevodníka úrovne alebo, ako v tomto prípade, pomocou deliča napätia pomocou odporov 1K a 2K, ako je vidieť v obvode.

Krok 5: Monitor batérie

Aby som mohol monitorovať úrovne batérie, nastavil som rozdeľovače napätia tak, aby sa úrovne napätia dostali pod 5 V (maximálny rozsah Arduina). Delič napätia znižuje merané napätie v rozsahu analógových vstupov Arduino.

Používajú sa analógové vstupy A4 a A6 a používajú sa vysoké odpory (100 K ohmov), aby sa v procese merania batérie príliš nevybíjali. Musíme urobiť kompromis, ak sú odpory príliš nízke (10 K ohmov), menší efekt zaťaženia, čítanie napätia je presnejšie, ale aktuálnejšia kresba; ak sú príliš vysoké (1 M ohmov), väčší efekt zaťaženia, čítanie napätia je menej presné, ale menší odber prúdu.

Monitorovanie batérie sa vykonáva každých 10 sekúnd a zobrazuje sa priamo v mobilnom telefóne s ovládačom.

Som si istý, že v tejto časti je veľa priestoru na zlepšenie, pretože čítam z dvoch analógových pinov a interný MUX sa medzi nimi prepína. Nemám priemer viacerých meraní a možno by som to mal robiť.

Vysvetlím nasledujúci vzorec:

// Prečítajte si napätie z analógového kolíka A4 a vykonajte kalibráciu pre Arduino:

napätie1 = (analógové čítanie (A4)*5,0/1024,0)*2,0; //8,0V

Nano doska Arduino obsahuje 8-kanálový 10-bitový analógovo-digitálny prevodník. Funkcia analogRead () vracia číslo medzi 0 a 1023, ktoré je úmerné množstvu napätia aplikovaného na pin. Výsledkom je rozlíšenie medzi hodnotami: 5 voltov / 1024 jednotiek alebo 0,0049 voltov (4,9 mV) na jednotku.

Delič napätia znižuje napätie na polovicu a aby sa dosiahlo skutočné napätie, musí sa vynásobiť 2 !!

DÔLEŽITÉ: Som si istý, že existuje účinnejší spôsob napájania arduina, ako spôsob, akým to robím !! Ako nováčik som sa naučil tvrdo. Pin Arduino Vin používa lineárny regulátor napätia, čo znamená, že s 9V batériou spálite veľký kus energie v samotnom lineárnom regulátore! Nie dobré. Urobil som to týmto spôsobom, pretože to bolo rýchle a len preto, že som to nevedel lepšie … ale buďte si istí, že vo verzii Robo Frankie verzie 2.0 to určite urobím inak.

Myslím (nahlas), že DC DC posilnenie napájania a lítium-iónová nabíjateľná batéria by mohli byť lepším spôsobom. Váš láskavý návrh bude viac než vítaný …

Krok 6: Ultrazvukový snímač HC-SR04

HC-SR04 je ultrazvukový snímač dosahu. Tento senzor poskytuje meranie od 2 cm do 400 cm s rozsahom presnosti až 3 mm. V tomto projekte sa používa na vyhýbanie sa prekážkam, keď dosiahne 20 cm alebo menej, a tiež na meranie vzdialenosti od akéhokoľvek predmetu, ktorý je odoslaný späť na váš mobilný telefón.

Na obrazovke vášho mobilného telefónu je tlačidlo, na ktoré je potrebné kliknúť, aby ste požiadali o vzdialenosť k blízkemu objektu.

Krok 7: Larson Scanner

Chcel som zahrnúť niečo zábavné, a preto som pridal Larsonov skener, ktorý pripomína K. I. T. T. od Knight Rider.

Na skener Larson som použil ATtiny85 s charlieplexovaním. Charlieplexing je technika na riadenie multiplexovaného displeja, v ktorej sa na pohon radu diód LED používa relatívne málo I/O pinov na mikrokontroléri. Metóda využíva tristavové logické schopnosti mikrokontrolérov, aby získala účinnosť oproti tradičnému multiplexovaniu.

V tomto prípade používam 3 piny od ATtiny85 na osvetlenie 6 LED diód !!

LED diódy „X“môžete rozsvietiť pomocou N. Na základe nasledujúceho vzorca odvodíte, koľko LED diód môžete ovládať:

X = N (N-1) LED s N kolíkmi:

3 piny: 6 LED diód;

4 piny: 12 LED diód;

5 pinov: 20 LED diód … získate predstavu;-)

Prúd tečie z kladného (anóda) do záporného (katóda). Špička šípu je katódová.

Je dôležité si uvedomiť, že pin 1 (v kóde Arduino IDE) sa týka fyzického pinu 6 v ATtiny85 (pozrite si priložený pinout).

V prílohe nájdete kód, ktorý je potrebné nahrať do ATtiny85, ktorý ovláda Larsonov skener. Neopisujem, ako nahrať kód do ATtiny85, pretože existuje veľa inštrukcií, ktoré to robia takto.

Krok 8: Kód

Prikladám kód, ktorý je potrebné nahrať do ATtiny85, ktorý ovláda Larsonov skener a kód pre Arduino nano.

Pokiaľ ide o Arduino nano, použil som časť kódov z iných inštrukcií (tu) a vykonal zmeny, aby vyhovovali mojim potrebám. Zahrnul som vývojový diagram (tiež v programe Word pre jasnejší obraz) kódu, aby som lepšie porozumel tomu, ako Switch - Case funguje.

Dôležité: Aby ste mohli nahrať kód CarBluetooth do Arduino nano, musíte odpojiť Rx a Tx od modulu Bluetooth HC-05!

Krok 9: Fotoaparát

Aplikáciu IP Webcam je potrebné stiahnuť z obchodu Play a nainštalovať do starého telefónu. Skontrolujte predvoľby videa, podľa toho upravte rozlíšenie a nakoniec spustite prenos posledným príkazom „Spustiť server“. Nezabudnite zapnúť Wi-Fi v mobile !!

Krok 10: MIT App Inventor2

MIT App inventor2 je cloudový nástroj, ktorý pomáha vytvárať aplikácie vo vašom webovom prehliadači. Túto aplikáciu (iba pre mobilné telefóny so systémom Android) potom môžete nahrať do svojej bunky a ovládať svoje robotické auto.

Prikladám kód.apk a.aia, aby ste videli, čo som urobil, a aby ste ho mohli ľubovoľne upravovať. Použil som kód z internetu (aplikácia MIT) a urobil som vlastné úpravy. Tento kód riadi pohyb auta robota, prijíma signál z ultrazvukového senzora, zapína svetlá a pípa bzučiak. Prijíma tiež signál z batérií, ktorý nás informuje o úrovni napätia.

S týmto kódom budeme môcť z auta prijímať dva rôzne signály: 1) vzdialenosť od blízkeho objektu a 2) napätie z batérií motora a arduina.

Aby som identifikoval prijatý sériový reťazec, vložil som do kódu Arduina vlajku, ktorá určuje typ odoslaného reťazca. Ak Arduino pošle vzdialenosť nameranú z ultrazvukového senzora, potom pošle pred reťazec znak „A“. Kedykoľvek Arduino odošle úrovne batérie, pošle vlajku so znakom „B“. V kóde MIT App inventors2 som analyzoval sériový reťazec pochádzajúci z Arduina a skontroloval tieto vlajky. Ako som povedal, som nováčik a som si istý, že existujú účinnejšie spôsoby, ako to urobiť, a dúfam, že ma niekto dokáže lepšie poučiť.

Pošlite Arduino_Bluetooth_Car.apk do svojho mobilného telefónu (e -mailom alebo na Disk Google) a nainštalujte ho.

Krok 11: Pripojte svoj mobilný telefón k RC autu

Najprv zapnite wi-fi v starom mobile (ten v RC robote).

V mobilnom telefóne ovládača zapnite wi-fi, Bluetooth a otvorte Arduino_Bluetooth_Car.apk, ktorý ste práve nainštalovali. Na konci obrazovky (ak ju nevidíte, posuňte sa nadol) uvidíte dve tlačidlá: Zariadenia a PRIPOJIŤ. Kliknite na Zariadenia a vyberte Bluetooth z vášho RC auta (malo by to byť niečo HC 05), potom kliknite na PRIPOJIŤ a v ľavom dolnom rohu obrazovky by sa vám mala zobraziť SPOJENÁ správa. Pri prvom použití budete požiadaní o heslo (zadajte 0000 alebo 1234).

Existuje políčko, do ktorého musíte zadať IP adresu svojej starej bunky (mobilného telefónu, ktorý je súčasťou vášho auta RC), v mojom prípade je to

Toto číslo IP je možné zistiť vo vašom smerovači Wi-Fi. Musíte sa dostať do konfigurácie smerovača, vybrať zoznam zariadení (alebo niečo podobné v závislosti od značky smerovača) a mali by ste vidieť svoje staré mobilné zariadenie, kliknúť naň a do tohto poľa zadať toto číslo IP.

Potom vyberte CAMERA a mali by ste začať sledovať kameru streamovanú z vášho RC auta.

Krok 12: Hotovo

Skončil si! Začnite sa s tým hrať

Budúce zmeny: Vymením 9V batériu za lítium-iónové batérie, aby som ich dobil, a použijem zosilňovač napätia DC-DC. Tiež chcem vylepšiť monitor batérie zahrnutím vyhladzovania (priemerovania) analógových hodnôt. Neplánuje sa zahrnúť A. I. ešte …;-)

Zapísal som sa do svojej prvej súťaže, ktorú je možné inštalovať … tak prosím hlasujte;-)