Autonómne RC auto: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

S nárastom dnešných autonómnych autonómnych automobilov som sa rozhodol prijať výzvu a vytvoriť si vlastné. Tento projekt slúžil aj ako môj vrcholný projekt v triedach Engineering Design and Development and Robotics a získal ocenenie za najlepšie autonómne vozidlo na stredoškolskej súťaži STEM.

Namiesto toho, aby som začínal od nuly, som sa rozhodol použiť RC auto, ktoré sme už mali, a spároval som ho s doskou RedBoard Arduino Uno. Arduino som si vybral kvôli jeho relatívne jednoduchému použitiu a programovaniu.

Pre tých, ktorí sa čudujú, má toto auto Redcat Racing 03061 ESC odolný voči striekajúcej vode s kartáčovaným motorom. ESC už bol naprogramovaný pomocou ovládača dodaného s autom. Netestoval som to na bezkartáčovom motore, pretože ho nemáme k dispozícii, ale ktokoľvek môže vyskúšať tento projekt bezkartáčového motora.

Stručne povedané, toto auto zbiera údaje z (5) ultrazvukových senzorov HC-SR04. Tieto údaje sa vracajú do Arduina, kde sa rozhoduje, ako sa presťahovať. Arduino potom podľa toho riadi servo a motor riadenia. Program na to používa štandardnú servo knižnicu Arduino a nie sú potrebné žiadne ďalšie knižnice.

Auto je schopné plynule ovládať rýchlosť pomocou potenciometra a pri náraze cúvať zo steny. Okrem toho sa auto môže opraviť, ak sa pohybuje príliš blízko steny tým, že sa uvoľní.

Krok 1: Zoznam dielov

Disclaimer: Nezahŕňam diely potrebné pre samotné auto, iba ďalšie diely mimo auta. Na to bude potrebný ESC, motor, podvozok, batéria atď.

Budete potrebovať:

(1) Arduino Uno - knockoffy budú fungovať dobre

(1) Breadboard - pre tento projekt som zobral +/- rail z jedného breadboardu a použil som iný, menší breadboard. Postačí akákoľvek veľkosť.

(5) Ultrazvukové snímače HC-SR04

(1) Potenciometer - slúži na ovládanie rýchlosti auta

(20) Vodiče Dupont typu žena -muž - dôrazne odporúčam, aby ste v prípade potreby viac používali ako predlžovače ostatných vodičov

Spájkovačka so spájkou

Napájanie Arduino - v tomto prípade som použil (6) 1,2v AA batérie zapojené do série. Externé napájacie banky pre telefóny a tablety, ako je táto, budú dobre fungovať aj vtedy, keď budú zapojené do portu USB.

Páska, horúce lepidlo a/alebo akékoľvek iné položky používané na upevnenie predmetov k sebe

(1) Prepínač (voliteľný - používam ho na zapnutie a vypnutie Arduina)

Krok 2: Umiestnite senzory

Najprv budete chcieť senzory správne umiestniť a upevniť. Mám (1) senzor otočený dopredu, (2) senzory pod uhlom asi 45 stupňov a (2) senzory na bokoch auta. 3D tlačené montážne konzoly na boky a prednú stranu som použil na pripevnenie uhlových predných senzorov horúcim lepidlom, pretože horúce lepidlo je nevodivé. Montážne konzoly pre boky a prednú stranu je možné stiahnuť a vytlačiť 3D.

Krok 3: Pridajte Breadboard a potenciometer

Ďalej budete chcieť pred zapojením zapojiť potenciometer na doštičku a regulátor rýchlosti. Tu som použil malý breadboard a +/- z iného breadboardu kvôli priestoru na karosérii auta, ale dobre poslúži aj štandardný breadboard.

Krok 4: Pripojte všetko

Toto je pravdepodobne najväčší krok a jeden zlý vodič môže spôsobiť, že auto nebude správne fungovať. Ďalšie pokyny nájdete vo vyššie uvedenom Fritzingovom diagrame.

Začnite pripojením 5v kolíka vášho Arduina k kladnej lište na doske a GND kolíka vášho Arduina k zápornej lište nepájivej dosky.

Ďalej zapojte sonarové senzory. Senzory HC-SR04 majú každý zo svojich štyroch kolíkov označený. Oni sú:

VCC - napájanie 5v

Trig - spúšťač na odoslanie ultrazvukového impulzu

Echo - kolík na príjem, ktorý meria trvanie impulzu

GND - uzemňovací kolík

Na tento účel použite vodiče Dupont medzi mužmi a ženami. Každý z kolíkov VCC by mal byť pripojený k kladnej lište a každý z kolíkov GND by mal byť pripojený k zápornej lište. Ako predlžovače pre túto časť som použil ďalšie vodiče Dupont medzi ženami a mužmi, pretože som mal problém s tým, že niektoré drôty neboli dostatočne dlhé.

Ďalej zapojte kolíky Trig a Echo do Arduina. Tieto budú prepojené s digitálnymi pinmi Arduina ako také:

Predný stredový snímač:

Spúšť - kolík 6

Ozvena - kolík 7

Senzor ľavej strany:

Spúšť - 4

Ozvena - 5

Senzor na pravej strane:

Spúšť - 2

Ozvena - 3

Predný ľavý snímač:

Spúšť - 10

Ozvena - 11

Pravý predný snímač:

Spúšť - 9

Ozvena - 8

Potom zapojte servo riadenia, ESC motora a potenciometer regulácie rýchlosti.

Najprv začnite so servomechanizmom riadenia. Servo na mojom aute malo červené, oranžové a hnedé drôty. Farby sa môžu trochu líšiť, ale všetky budú zapojené podobne:

Hnedý vodič (uzemnenie) - pripojte k zápornej lište

Červený vodič (napájanie 5 V) - pripojte k 5V lište

Oranžový vodič (signál) - pripojte na pin 13 na svojom Arduine

Veľmi podobne je zapojený aj ESC - alebo elektronický regulátor otáčok - ktorý ovláda motor. V tomto prípade sú vodiče biele, červené a čierne.

Biela (signál) - Pripojte k pinu 12 na svojom Arduine

Červená (5v) - NEPripájajte sa k ničomu. Z dôvodu prudkého nárastu elektriny, ktorá tečie dozadu, keď sa motor zastaví, by 5V nemalo byť zapojené. Môžete vyprážať port USB alebo prípadne svoje Arduino.

Čierna (uzemnená) - pripojte k zápornej lište

Nakoniec zapojte potenciometer, ktorý ste predtým vložili na dosku,. Niekde sú na ňom pravdepodobne vytlačené malé čísla. Mal by byť zapojený ako:

1 (ľavý kolík) - pripojte k zápornej lište

2 (stredný pin) - pripojte ku kolíku A0 na vašom Arduino

3 (pravý kolík) - pripojte k kladnej lište

Elektroinštalácia bude vyzerať veľmi chaoticky, takže ak sa chcete zapojiť do správy drôtov, je načase to urobiť.

Krok 5: Napájanie Arduina

Ďalej budete chcieť nastaviť riešenie napájania pre Arduino. V tomto projekte sú použité dva samostatné zdroje energie: batéria pre auto a batéria pre Arduino. V tomto prípade som použil (6) 1,2v nabíjateľné batérie AA zapojené do série. Fungovať budú aj prenosné powerbanky pre mobilné telefóny, uistite sa však, že máte kábel, ktorý sa zapojí do portu USB vášho Arduina (napríklad mini-USB).

Upozorňujeme, že 9V batérie s týmto projektom NEBUDÚ fungovať. Vzhľadom na to, že sú navrhnuté 9v batérie, je napätie dostatočné na spustenie Arduina, ale prúd vychádzajúci z batérie spôsobí, že v krátkom čase vybije. Tiež som mal problémy s náhodným reštartovaním 9V batérie.

Ak sa rozhodnete použiť riešenie, ktoré som použil, budete potrebovať:

(6) AA batérie (alkalické batérie tiež fungujú dobre)

Držiaky batérií AA pre všetky (6) batérie. Tento by fungoval skvele a dokonca nevyžaduje, aby ste použili spájkovačku. Pre dodávku, ktorú som vyrobil, som zapojil (3) držiaky dvoch batérií dohromady podľa obrázku, spájkoval som kladné/záporné vodiče dohromady, vybral som napájaciu zástrčku jednosmerného prúdu z adaptéra 9 V batérie a spájkoval ju na koniec kladný a záporný pól. drôty. Potom som spájkoval vypínač v sérii s napájaním, aby sa Arduino ľahko zapínalo a vypínalo. Toto je úplne voliteľné.

Krok 6: Nahrajte program Arduino

Ďalej budete musieť program nahrať do Arduina. Stiahnite si program tu a nahrajte ho do svojho Arduina prostredníctvom Arduino IDE.

Pre tých z vás, ktorí by sa mohli zaujímať o úpravu kódu, som pridal nejaký pseudokód, ktorý vysvetľuje, čo každá časť robí.

ÚPRAVA 25. 9. 18 - Pridal som druhý program, aby poháňal stred dvoch stien. Kód som nemal možnosť vyskúšať, pretože som nemal prístup k autu, ale pokojne s ním experimentujte.

Krok 7: Všetko zapojte a zapnite

Nakoniec budete musieť všetko zapojiť. Najprv pripojte autobatériu k automobilu a zapnite ESC. ESC by mal pípnuť, čo naznačuje, že je pripravený na „vyzbrojenie“Arduinom. Potom zapnite Arduino. ESC by mal trikrát zapípať a kolesá by sa mali začať otáčať. Ak ESC zapípa, ale kolesá sa nezačnú otáčať, otáčky potenciometra zvýšite. Ak sa auto pohybuje príliš rýchlo, otočte potenciometer doľava.

Ak potenciometer pracuje opačne, ako by mal, môžete tento problém vyriešiť preklopením kladného a záporného vodiča.

Video ukazuje, ako auto funguje, ako zmeniť rýchlosť a ako ho zapnúť.