Vozidlo zabraňujúce kolízii s Arduino Nano: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Vozidlo zabraňujúce kolízii by mohlo byť veľmi jednoduchým robotom, ktorý by sa mohol začať potápať v mikroelektronike. Použijeme ho na naučenie základných prvkov v mikroelektronike a jeho zdokonalenie, aby sme mohli pridať sofistikovanejšie snímače a akčné členy.

Základné komponenty

· 1 mini USB Arduino Nano alebo klon

· 1 rozširujúca doska Arduino Nano Shield

· 1 Ultrazvukový senzor HC-SR04

· 2 serva o 360 stupňov kontinuálne otáčanie (FS90R alebo podobné)

· 1 puzdro na batérie pre 4xAA

· Skákacie drôty na prkénku (F-F, M-F, M-M)

· 2 kolieska pre servopohony

· 1 konštrukcia pre vozidlo (autíčko, mliečna tehla, preglejka …)

Dodatočné komponenty

Svetelná indikácia:

· 1 RGB LED

· 1 mini chlebová doska

· 3 odpory 330W

Na diaľkové ovládanie:

· 1 snímač IR prijímača (TSOP4838 alebo podobný)

· 1 IR diaľkové ovládanie

Pre detekciu riadkov/okrajov:

· 2 TCRT5000 bariérový traťový senzor IR reflexný

Alternatívne prvky

Servá môžete nahradiť:

· 2 jednosmerný motor s prevodovkou a plastovou pneumatikou

· 1 modul dosky ovládača ovládača motora L298 Dual H Bridge

Krok 1: Nainštalujte softvér a ovládače

Budeme pracovať s mikrokontrolérmi založenými na Arduine, môžete si vybrať Arduino UNO alebo akékoľvek iné, ale kvôli požiadavkám a veľkosti som vzal Arduino Nano Clone (z Číny), takže pri všetkých týchto možnostiach musíte na ich kódovanie použiť Arduino IDE.

Softvér si môžete stiahnuť z oficiálnej webovej stránky Arduina a nainštalovať ho podľa pokynov. Po dokončení otvorte Arduino IDE a vyberte dosku (v mojom prípade použijem možnosť „Arduino Nano“).

Arduino Nano Clone: Lacnou možnosťou pre dosku Arduino je kúpa klonovacej dosky z Číny. Pracujú s čipom CH340 a bude vyžadovať inštaláciu konkrétneho ovládača. Existuje mnoho webových stránok na stiahnutie ovládača pre Windows, Mac alebo Linux a tiež s pokynmi. V prípade systému Mac môže niekedy dôjsť k problému s rozpoznaním sériového portu, ak sa vám to stane, skúste postupovať podľa pokynov tohto odkazu. Ak potom zistíte sériový port, ale stále máte problémy, skúste vybrať „ATMega 328P (Old Bootloader)“v Arduino IDE/tools/processor.

Prejdite do sekcie kódovania a pozrite sa na kód, ktorý som použil pre svoje vozidlo. Ak chcete, môžete surfovať na internete a hľadať ďalšie možnosti alebo kódovanie sami.

Krok 2: Vyberte si peknú konštrukciu pre svoje vozidlo

Tentokrát som použil dostatočne veľké autíčko, ktoré obsahuje elektroniku, ale na navrhnutie vlastného vozidla môžete použiť iné materiály ako tehly alebo preglejku. Pozrite sa na inú možnosť ako mliečna tehla.

Je lepšie stráviť niekoľko minút plánovaním, kam umiestniť všetky prvky pred štartom, a potvrdiť, že sa všetko zmestí. Pripravte štruktúru.

Krok 3: Nainštalujte De Drive

Pohyb vozidla bude prebiehať prostredníctvom jednej nápravy, v tomto prípade zadnej nápravy. Prednú stranu si môžete nechať len na odvaľovanie alebo podľa svojho návrhu použiť tretie koleso alebo posuvný bod iba na vyváženie vozidla (ako mliečnu tehlu som použil kohútik ako „tretie koleso“). Otáčanie vášho vozidla sa vykoná zmenou rýchlosti a/alebo smeru otáčania serva.

TIP: Pred úpravou štruktúry si naplánujte konečnú polohu kolies a skontrolujte, či nič nenaráža. V tomto prípade bude stred osi serva umiestnený o niečo nižšie ako pôvodná náprava pre autíčko, pretože servo koleso je o niečo väčšie a mohlo by dôjsť k nárazu do blatníkov)

Krok 4: Nainštalujte ultrazvukový snímač

Ultrazvukový senzor naskenuje prednú časť vozidla, aby identifikoval akúkoľvek prekážku a umožnil reakciu kódu. Musíte ho umiestniť vpredu bez toho, aby akákoľvek časť vozidla prerušovala signály.

Krok 5: Umiestnite mikrokontrolér a puzdro na batériu

Teraz môžete ponechať zostávajúce prvky v konštrukcii, opraviť ich, ak je to možné, alebo si byť aspoň istí, že nepoškodia spoje.

Je veľmi užitočné nainštalovať vypínač na batériu, ak v predvolenom nastavení nemá nikoho. Môžete tiež pridať infračervený senzor na spustenie/zastavenie vozidla.

Ak sa chystáte pridať ďalší komponent, teraz je tá správna chvíľa.

TIP: na zvýšenie priľnavosti vozidla umiestnite puzdro na batérie alebo ťažšie diely na hnaciu nápravu alebo blízko nej.

Krok 6: Sekcia kódovania

Pre tento program budete tiež musieť nainštalovať niektoré knižnice ako „Servo.h“(pre ovládanie servomotora), „NewPing.h“(pre lepší výkon ultrazvukového senzora) alebo „IRremote.h“, ak sa chystáte používať IR senzor. V tomto odkaze môžete postupovať podľa pokynov na inštaláciu.

Voliteľne môžete vymeniť serva za jednosmerné motory a na ich ovládanie budete potrebovať dvojitý mostíkový ovládač motora H. Pravdepodobne o tom budem písať v budúcich aktualizáciách, ale teraz kód funguje iba so servami.

Serva s nepretržitým otáčaním sa mierne líšia od bežných serv; niekedy môžete upraviť bežné, aby sa nepretržite otáčali, ale pre tento projekt použijeme FS90R, ktoré sú navrhnuté tak, aby splnili naše požiadavky. Aby ste mohli ovládať bežné servá, musíte dať stupeň, v ktorom ich chcete umiestniť, ale pre servá s nepretržitým otáčaním musíte vziať do úvahy, že:

· 90 bude zastavený pre servo

· Menej ako 90 (do 0) bude rotácia v jednom smere, kde 89 je najnižšia rýchlosť a 0 najrýchlejšia.

· Viac ako 90 (do 180) sa bude otáčať v opačnom smere, kde 91 je najpomalší a 180 najrýchlejší.

Na kalibráciu vašich servov je potrebné nastaviť ich na 90 a nastaviť malú skrutku oproti kolesu, aby sa zastavilo otáčanie, ak sa pohybuje (urobte to, prosím, skôr, ako ich namontujete na konštrukciu)

Ultrazvukový senzor môžete používať s mnohými ďalšími knižnicami, ale buďte opatrní pri jeho kódovaní, pretože jedným z problémov, s ktorými sa môžete s týmito senzormi stretnúť, je doba nečinnosti, od ktorej musíte čakať od vysielania ultrazvukového signálu do príjmu. Niektoré príklady, ktoré môžete nájsť na internete, kódujú pomocou „oneskorenia“, ale ovplyvní to vášho robota, pretože prestane „zdržiavať“akúkoľvek inú akciu na vami zadaný čas. Na tomto odkaze môžete vedieť, ako fungujú ultrazvukové snímače.

Rovnako ako DC motory, v tomto prípade nebudem používať IR senzor, bude to popísané v budúcich príspevkoch.