רכב רובוטי לנהיגה עצמית מתחיל עם הימנעות מהתנגשות: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

שלום! ברוכים הבאים למדריך ידידותי למתחילים שלי כיצד להכין רכב רובוטי לנהיגה עצמית משלך עם הימנעות מהתנגשות וניווט GPS. למעלה סרטון יוטיוב המדגים את הרובוט. זהו מודל להדגמה כיצד עובד רכב אוטונומי אמיתי. שים לב שהרובוט שלי כנראה ייראה שונה מהמוצר הסופי שלך.

לצורך בנייה זו תזדקק ל:

- ערכה פונקציונלית רובוטית OSEPP (כוללת ברגים, מברגים, כבלים וכו ') (98.98 $)

- Arduino Mega 2560 Rev3 ($ 40.30)

- מצפן דיגיטלי HMC5883L ($ 6.99)

- חיישן אולטרסאונד HC-SR04 ($ 3.95)

- GPS ואנטנה NEO-6M (12.99 $)

- מודול בלוטות 'HC-05 ($ 7.99)

- כבל USB Mini B (ייתכן שיש לך את זה בסביבה) ($ 5.02)

- סמארטפון אנדרואיד

- שש סוללות AA, 1.5 וולט כל אחת

-כל חומר שאינו מגנטי דמוי מוט (כמו אלומיניום) שתרצה למחזר

- קלטת דו צדדית

- מקדחה ידנית

שלב 1: הרכבת השלדה והניידות של הרובוט

הסבר: זה לא רכב אם הוא לא זז! הרכב הרובוטי הבסיסי ביותר דורש גלגלים, מנועים ושלדה (או "גוף" הרובוט). במקום לרכוש כל אחד מהחלקים הללו בנפרד, אני ממליץ בחום לרכוש ערכה לרכב רובוטי המתנע. עבור הפרויקט שלי, השתמשתי בערכה הפונקציונלית הרובוטית OSEPP מכיוון שהיא מגיעה עם שפע של חלקים וכלים זמינים, והרגשתי שתצורת טנק היא הטובה ביותר ליציבות הרובוט, כמו גם לפשט את התכנות שלנו על ידי דרישה של שני מנועים בלבד.

נוהל: זה לא יועיל לך אם פשוט אחזור על מדריך ההרכבה שתמצא כאן (יש לך גם אפשרות לתצורת טנק משולש). אני רק ממליץ להשאיר את כל הכבלים קרוב ככל האפשר לרובוט ולהתרחק מהקרקע או מהגלגלים, במיוחד עבור הכבלים מהמנועים.

אם תרצה אפשרות תקציב על פני רכישת ערכה יקרה, תוכל גם למחזר מכונית RC ישנה ועובדת ולהשתמש ממנועים, גלגלים ומארז מזה, אך אינני בטוח עד כמה תואם את הארדואינו ואת הקוד שלו לאלה. חלקים מסוימים. זה הימור טוב יותר לבחור את הערכה על ידי OSEPP.

שלב 2: שילוב Arduino

הסבר: מכיוון שמדובר במדריך למתחילים, ברצוני להסביר במהירות מהו ארדואינו לכל קורא שעשוי שלא להכיר את השימוש בו באלקטרוניקה. Arduino הוא סוג של מיקרו -בקר, כלומר הוא עושה בדיוק את זה - שליטה ברובוט. אתה יכול לכתוב הוראות בקוד במחשב שלך שתתורגם לשפה שהארדואינו יכול להבין, ואז תוכל להעלות את ההוראות לארדואינו, והארדואינו יתחיל מיד לנסות לבצע את ההוראות כאשר הוא מופעל. הארדואינו הנפוץ ביותר הוא ה- Arduino Uno, הכלול בערכת OSEPP, אך תזדקק ל- Arduino Mega לפרויקט זה מכיוון שמדובר בפרויקט בקנה מידה גדול יותר ממה שה- Arduino Uno מסוגל. אתה יכול להשתמש בערכת Arduino Uno של הערכה לפרויקטים מהנים אחרים.

נוהל: ניתן לחבר את הארדואינו לרובוט באמצעות קשרי רוכסן או הברגת מרווחים על בסיס הרובוט.

היינו רוצים שהארדואינו ישלוט במנועי הרובוט שלנו, אך המנועים אינם יכולים להתחבר לארדואינו ישירות. לכן עלינו לחבר את מגן המנוע שלנו (שהגיע מהערכה שלנו) על גבי הארדואינו בכדי שנוכל ליצור חיבור עם כבלי המנוע והארדואינו. הסיכות המגיעות מהחלק התחתון של מגן המנוע צריכות להתאים ישירות ל"חורים "של ה- Arduino Mega. הכבלים הנמשכים מהמנועים מתאימים לחריצים במגן המנוע כמו התמונה למעלה. חריצים אלה נפתחים ונסגרים על ידי סיבוב מברג לחריץ בצורת + בחלק העליון של החריץ.

לאחר מכן, הארדואינו זקוק למתח כדי לעבוד. ערכת הפונקציונליות הרובוטית של OSEPP הייתה אמורה להגיע עם מחזיק סוללות המתאים לשש סוללות. לאחר הכנסת שש סוללות למחזיק, הכנס את החוטים המשתרעים ממחזיק הסוללות לחריצים שבמגן המנוע המיועדים למתח.

שלב 3: הוספת בקרת Bluetooth

נוהל: לאחר שהארדואינו הבין, הוספת מודול ה- Bluetooth היא קלה להכניס את ארבעת השיניים של מודול ה- Bluetooth לחריץ בעל ארבע החורים במגן המנוע, כפי שמוצג למעלה.

פשוט להפליא! אבל לא סיימנו. מודול הבלוטות 'הוא רק מחצית משליטת הבלוטות' בפועל. החצי השני הוא הגדרת האפליקציה המרוחקת במכשיר האנדרואיד שלנו. אנו נשתמש באפליקציה שפותחה על ידי OSEPP שמיועדת לרובוט שהורכב מהערכה הפונקציונלית הרובוטית. אתה יכול להשתמש באפליקציה מרוחקת אחרת במכשיר שלך, או שאתה יכול אפילו ליצור משלך, אך למטרותינו איננו רוצים להמציא את הגלגל מחדש. ל- OSEPP יש גם הוראות כיצד להתקין את האפליקציה שלה, שלא ניתן להתקין אותה מחנות Google Play. אתה יכול למצוא את ההנחיות האלה כאן. פריסת השלט שאתה מתקין עשויה להיראות שונה מהמדריך, וזה בסדר.

שלב 4: הוספת מניעת התנגשות

הסבר: כעת, כשהרובוט נייד, הוא מסוגל כעת להיתקל בקירות וחפצים גדולים, שעלולים לפגוע בחומרה שלנו. לכן, אנו משלבים את החיישן האולטראסוני שלנו ממש בחזית הרובוט, בדיוק כפי שאתה רואה בתמונה למעלה.

נוהל: ערכת הפונקציונליות הרובוטית של OSEPP כוללת את כל החלקים שאתה רואה שם, למעט החיישן הקולי. כאשר הרכבת את המארז על ידי שימוש במדריך ההוראות שקישרתי, כבר היית צריך לבנות מחזיק זה עבור החיישן האולטראסוני. החיישן יכול פשוט להיכנס לשני החורים של המחזיק, אך עליך להחזיק את החיישן במקומו בעזרת גומייה כדי למנוע את נפילתו מהמחזיק. הכנס כבל המתאים לכל ארבעת השיניים בחיישן וחבר את הקצה השני של הכבל לעמודה 2 של הפינים במגן המנוע.

אתה יכול לכלול חיישנים אולטרסוניים מרובים, בתנאי שיש לך את החומרה שתחזיק אותם במקומם.

שלב 5: הוספת GPS ומצפן

הסבר: כמעט סיימנו את הרובוט שלנו! זהו החלק הקשה ביותר בהרכבת הרובוט שלנו. ברצוני להסביר תחילה את ה- GPS ואת המצפן הדיגיטלי. ה- Arduino מתייחס ל- GPS לאסוף נתוני לוויין של המיקום הנוכחי של הרובוט, מבחינת קו הרוחב והאורך. קו הרוחב והאורך הזה נכנסים לשימוש כאשר הם משויכים לקריאות מהמצפן הדיגיטלי, ומספרים אלה מוכנסים לסדרה של נוסחאות מתמטיות בארדואינו כדי לחשב מה התנועה שהרובוט צריך לבצע ליד ההגעה ליעד. עם זאת, המצפן נזרק בנוכחות חומרים ברזלים, או חומרים המכילים ברזל ולכן הם מגנטיים.

נוהל: כדי להקל על כל הפרעה אפשרית מרכיבי ברזל ברובוט שלנו, ניקח את האלומיניום שלנו דמוי מוט ונכופף אותו לצורת V ארוכה, כמו בתמונה למעלה. זה כדי ליצור מרחק מסוים מחומרים ברזלים על הרובוט.

ניתן לכופף אלומיניום ביד או באמצעות כלי יד בסיסי. אורך האלומיניום שלך לא משנה, אך וודא שהאלומיניום בצורת V שנוצר אינו כבד מדי.

השתמש בקלטת הדו צדדית כדי להדביק את מודול ה- GPS, אנטנת ה- GPS והמצפן הדיגיטלי על גוף האלומיניום. חשוב מאוד: יש להציב את המצפן הדיגיטלי ואת אנטנת ה- GPS ממש בקודקוד של מתקן האלומיניום, כפי שמוצג בתמונה למעלה. כמו כן, המצפן הדיגיטלי צריך שני חיצים בצורת L. ודא שחץ x מצביע לחזית הרובוט.

מקדחים חורים משני קצות האלומיניום כך שניתן להבריג אגוז למרות האלומיניום וחור על שלדת הרובוט.

חבר את כבל המצפן הדיגיטלי ל- Arduino Mega, ב"שקע "הקטן ממש מתחת לחריץ המתח במגן המנוע. חבר את כבל ה- A מהנקודה ב- GPS המסומנת בשם "RX" לסיכה TX314 על ה- Arduino Mega (לא על מגן המנוע), כבל נוסף מהנקודה המסומנת "TX" לסיכה RX315, כבל נוסף מ- "VIN" על GPS לפין 3V3 במגן המנוע, וכבל אחרון מ- "GND" ב- GPS לסיכת GND במגן המנוע.

שלב 6: להביא את הכל יחד עם קוד

נוהל: הגיע הזמן לתת למגה Arduino שלנו את הקוד שכבר הכנתי עבורך. אתה יכול להוריד את אפליקציית Arduino בחינם כאן. לאחר מכן, הורד כל אחד מהקבצים שיש לי למטה (אני יודע שזה נראה הרבה, אבל רובם הם קבצים זעירים מאוד). כעת, פתח את MyCode.ino, יישום ה- Arduino אמור להיפתח, ולאחר מכן לחץ למעלה על כלים, לאחר מכן לוח, ולבסוף Arduino Mega או Mega 2560. לאחר מכן, למעלה, לחץ על סקיצה ולאחר מכן הצג תיקיית סקיצה. פעולה זו תפתח את מיקום הקובץ של MyCode.ino במחשב האישי שלך. לחץ וגרור את כל הקבצים האחרים שהורדת מהוראה זו לקובץ MyCode.ino. חזור ליישום Arduino ולחץ על הסימון בפינה השמאלית העליונה כדי שהתוכנית תוכל לתרגם את הקוד לשפת מכונה שהארדואינו יכול להבין.

עכשיו שיש לך את כל הקוד מוכן, חבר את המחשב שלך ל- Arduino Mega באמצעות כבל ה- USB Mini B שלך. חזור ליישום Arduino כאשר MyCode.ino פתוח ולחץ על לחצן החץ ימינה בפינה השמאלית העליונה של המסך כדי להעלות את הקוד ל- Arduino. המתן עד שהיישום יגיד לך שההעלאה הושלמה. בשלב זה, הרובוט שלך מוכן! עכשיו אנחנו צריכים לבדוק את זה.

הפעל את ה- Arduino באמצעות המתג שבמגן המנוע, ופתח את האפליקציה מרחוק OSEPP במכשיר ה- Android שלך. וודא שמודול ה- Bluetooth ברובוט מהבהב באור כחול ובחר בחיבור Bluetooth בעת פתיחת האפליקציה. המתן עד שהאפליקציה תגיד שהיא התחברה לרובוט שלך. בשלט הרחוק אמורים להיות הפקדים הסטנדרטיים משמאל לימין למעלה כלפי מטה מצד שמאל ולחצני A-B-X-Y בצד ימין. עם הקוד שלי, כפתורי X ו- Y אינם עושים דבר, אך כפתור A הוא כדי לשמור על קו הרוחב והאורך הנוכחי של הרובוט, ולחצן B הוא שהרובוט יתחיל לנוע לאותו מקום שנשמר. ודא של- GPS יש נורה אדומה מהבהבת בעת שימוש בכפתורי A ו- B. המשמעות היא ש- GPS התחבר ללוויינים ואוסף נתונים, אך אם האור אינו מהבהב, פשוט הוציא את הרובוט החוצה עם נוף ישיר לשמיים והמתן בסבלנות. העיגולים בתחתית נועדו להיות ג'ויסטיקים, אך אינם משמשים בפרויקט זה. באמצע המסך יכנס מידע על תנועות הרובוט, דבר שהיה שימושי במהלך הבדיקה שלי.

תודה רבה ל- OSEPP, כמו גם ל lombarobot id ו- EZTech ב- YouTube שסיפקו לי את הבסיס לכתיבת קוד לפרויקט זה. אנא תמכו במפלגות אלה:

OSEPP

ערוץ EZTech

ערוץ מזהה lombarobot

שלב 7: הרחבה אופציונלית: זיהוי אובייקטים

בתחילת המדריך הזה ציינתי שהתמונה של הרכב הרובוטי שלי שראיתם בהתחלה תיראה שונה מהמוצר המוגמר שלכם. בפרט, אני מתכוון ל- Raspberry Pi ולמצלמה שאתה רואה למעלה.

שני המרכיבים הללו פועלים יחד כדי לזהות שלטי עצירה או פנסי עצירה אדומים בדרכו של הרובוט ולעצור זמנית, מה שהופך את הרובוט לדגם קרוב יותר לרכב אוטונומי אמיתי. ישנם מספר יישומי הבדל של ה- Raspberry Pi שיכולים לחול על הרכב שלך. אם תרצה לעבוד על הרכב הרובוטי שלך יותר על ידי הכללת ה- Raspberry Pi, אני ממליץ בחום לרכוש את הקורס של Rajandeep Singh בנושא בניית רכב שמזהה עצמים. אתה יכול למצוא את הקורס המלא שלו בנושא Udemy כאן. רג'אנדפ לא ביקש ממני לצעוק את מהלכו; אני פשוט מרגיש שהוא מדריך נפלא שיעסיק אותך ברכבים אוטונומיים.