רכב רובוט עם Bluetooth, מצלמה וממציא אפליקציות MIT2: 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

האם אי פעם רצית לבנות מכונית רובוט משלך? ובכן … זו ההזדמנות שלך !!

במדריך זה אלמד אותך כיצד לייצר מכונית רובוט הנשלטת באמצעות Bluetooth ו- MIT App Inventor2. שים לב שאני חדש ושהוא הראשון שלי בלתי מעורער, אז אנא היו עדינים בהערותיכם.

יש הרבה מדריכים בחוץ אבל באחד זה ניסיתי לשלב תכונות רבות כגון: הזרמת מצלמות, הימנעות ממכשולים, חיישן טווח קולי, סורק לארסון (עם דו -כיווניות) וניטור סוללות לאפליקציית אנדרואיד !!

אז בואו נתחיל ונפגוש את פרנקי (הוא משתמש ברעיונות ממקומות רבים … מכאן רובו פרנקנשטיין)

שלב 1: חלקים ותוכנה

כאן, בעיר הולדתי, קשה להשיג את כל החלקים, ולכן הצלחתי להשיג את רובם מ- www.aliexpress.com

אני מעריך שניתן לבנות את הפרויקט תמורת 25 - 30 דולר מבלי להתחשב בנייד הישן.

• שלדת רכב: 3 גלגלים, 2 מנועים 6V (9 דולר)
• Arduino Nano (2 דולר)
• Bluetooth HC-05 (3 עד 4 דולר)
• נהג מנוע L293D להנעת מנועי גלגלים (1.50 דולר למגרש של 5 חלקים)
• סלולר ישן עם מצלמה ואינטרנט אלחוטי
• חיישן אולטרסאונד HC-SR04 למדידה לאובייקט סמוך (1 דולר ארה"ב)
• 6 נוריות LED לסורק לרסון
• סורק ATtiny85 לסרסון לארסון (1 דולר ארה"ב)
• לוח לחם (1 דולר ארה"ב)
• חוטים
• נגד 100K אוהם (4)
• נגד 1K אוהם (2)
• נגד 2K אוהם (1)
• נגד 270 אוהם (3)
• זַמזָם

תוֹכנָה:

• Arduino IDE
• מצלמת אינטרנט (לאנדרואיד סלולרי ישן)
• MIT App Inventor2: יישום זה נהדר אך עובד רק עבור מערכת הפעלה אנדרואיד (ללא אייפונים … מצטער!)

שלב 2: תהליך בנייה

שלדה לרכב קלה מאוד להרכבה; יש לו 2 מנועים 6V המניעים גלגלים אחוריים וארבע סוללות.

מכונית הרובוט נשלטת באמצעות Bluetooth ו- Wi-Fi. Bluetooth שולט בתקשורת הסדרתית בין ממציא האפליקציות Car ו- MIT2 ו- Wi-Fi משמש לתקשורת עם המצלמה (הסלולרי הישן) המותקן מול המכונית.

לפרויקט זה השתמשתי בשתי מערכות סוללות: הארדואינו מופעל על ידי סוללה 9V ומנועי הרכב על ידי 6V (ארבע סוללות 1.5V AA).

Arduino Nano הוא המוח של הפרויקט הזה ששולט במכונית, באזר, חיישן טווח קולי HC-SR04, Bluetooth HC-05, סורק לארסון (ATtiny85) ומנטר את הסוללות. סוללת 9V עוברת ל- Vin (סיכה 30) והסיכה 27 של Arduino מעניקה כוח מוסדר של 5V ללוח הלחם. צריך לקשור את כל השטח מכל ה- IC והסוללות יחד.

מצורף, תרשים המעגלים עשה את זה ב- Excel (מצטער …. בפעם הבאה אנסה את פריטינג). חיברתי הכל באמצעות קרש לחם וזכר למחברי תיל זכריים, שלי נראה כמו קן חולדות.

שלב 3: נהג מנוע L293D

L293D הוא נהג חצי-כפול בעל זרם גבוה שנועד לספק זרמי הנעה דו-כיווניים של עד 600 mA במתח של 4.5V עד 36V. הוא משמש להנעת גלגלי הרכב.

הוא מופעל על ידי סוללת 6V (ארבעה 1.5V AA) עבור המנועים ומשתמשת ב- 5V להיגיון שמגיע מ- 5V מוסדר (סיכה 27) בארדואינו ננו. חיבורים מוצגים בסכימה המצורפת.

לא היה צורך להתקין אותו בגוף קירור.

שלב 4: HC-05 Bluetooth

Bluetooth HC-05 מופעל על ידי 5V (סיכת ארדואינו 27), אך חשוב להבין שרמת ההיגיון היא 3.3V, כלומר תקשורת (Tx ו- Rx) עם 3.3V. לכן יש להגדיר את Rx עם 3.3V מקסימלי שניתן להשיג עם ממיר משמרות רמות או, כמו במקרה זה, עם מחלק מתח באמצעות נגדים 1K ו- 2K כפי שניתן לראות במעגל.

שלב 5: צג סוללה

על מנת לפקח על רמות הסוללה הגדרתי מחיצות מתח על מנת להביא לרמות מתח מתחת ל- 5V (הטווח המקסימלי של Arduino). מחלק המתח מקטין את המתח הנמדד בטווח הכניסות האנלוגיות של Arduino.

הכניסות האנלוגיות A4 ו- A6 משמשות ונגדים גבוהים (100K אוהם) משמשים כדי לא לנקז את הסוללות יותר מדי בתהליך המדידה. עלינו להתפשר, אם נגדים נמוכים מדי (10K אוהם), פחות אפקט טעינה, קריאת המתח מדויקת יותר, אך ציור עדכני יותר; אם הם גבוהים מדי (1M אוהם), יותר אפקט טעינה, קריאת מתח פחות מדויקת, אבל פחות ציור הנוכחי.

ניטור הסוללה מתבצע כל 10 שניות ומוצג ישירות בסלולרי הבקר שלך.

אני בטוח שיש הרבה מקום לשיפור בחלק הזה מכיוון שאני קורא משני סיכות אנלוגיות ו- MUX הפנימי מתחלף ביניהם. אני לא ממוצע מספר מדידות ואולי זה מה שעלי לעשות.

הרשה לי להסביר את הנוסחה הבאה:

// קרא את המתח מהפין האנלוגי A4 ובצע כיול עבור Arduino:

מתח 1 = (analogRead (A4)*5.0/1024.0)*2.0; //8.0V

לוח ה- Arduino nano מכיל 8 ערוצים, ממיר אנלוגי לדיגיטלי בן 10 סיביות. הפונקציה analogRead () מחזירה מספר בין 0 ל- 1023 הפרופורציונלי לכמות המתח המופעלת על הסיכה. זה מניב רזולוציה בין קריאות של: 5 וולט / 1024 יחידות או,.0049 וולט (4.9 mV) ליחידה.

מחלק המתח מחצית את המתח וכדי לקבל מתח אמיתי צריך להכפיל ב 2 !!

חשוב: אני בטוח שיש דרך יעילה יותר להפעיל ארדואינו מהדרך שבה אני עושה את זה !! בתור טירון למדתי בדרך הקשה. סיכת Arduino Vin משתמשת בווסת מתח ליניארי כלומר, עם סוללת 9V, אתה תשרף נתח גדול מהכוח בווסת הליניארי עצמו! לא טוב. עשיתי את זה ככה כי זה היה מהיר וסתם כי לא ידעתי טוב יותר … אבל תהיה בטוח שבגירסת רובו 2.0 אני בהחלט אעשה את זה אחרת.

אני חושב (בקול רם) שספק כוח מתח DC DC וסוללה נטענת ליתיום עשויים להיות דרך טובה יותר. ההצעה האדיבה שלך תתקבל בברכה…

שלב 6: חיישן טווח קולי HC-SR04

HC-SR04 הוא חיישן טווח קולי. חיישן זה מספק מדידה בין 2 ס"מ ל 400 ס"מ עם דיוק של עד 3 מ"מ. בפרויקט זה הוא משמש למניעת מכשולים כשהוא מגיע ל -20 ס"מ או פחות וגם למדידת המרחק לכל אובייקט שנשלח חזרה לטלפון הסלולרי שלך.

יש כפתור במסך הסלולרי שלך שצריך ללחוץ עליו כדי לבקש מרחק לאובייקט סמוך.

שלב 7: סורק לרסון

רציתי לכלול משהו מהנה, אז כללתי סורק לרסון הדומה ל- K. I. T. T. מאת נייט ריידר.

עבור סורק לארסון השתמשתי ב- ATtiny85 עם Charplexplexing. Charlieplexing היא טכניקה לנהיגה של צג מרובה כפולות שבה משתמשים יחסית מעט פיני קלט/פלט על מיקרו -בקר להנעת מערך נוריות LED. השיטה משתמשת ביכולות הלוגיקה של שלושת המדינות של מיקרו-בקרים על מנת להשיג יעילות על פני ריבוב מסורתי.

במקרה זה אני משתמש בשלושה סיכות מ- ATtiny85 להדלקת 6 נוריות !!

אתה יכול להדליק נוריות "X" בעזרת סיכות N. השתמש בנוסחה הבאה כדי להפיק כמה נוריות אתה יכול להניע:

X = N (N-1) נוריות עם סיכות N:

3 סיכות: 6 נוריות LED;

4 סיכות: 12 נוריות LED;

5 סיכות: 20 נוריות LED … הבנת את הרעיון;-)

הזרם זורם מחיוב (אנודה) לשלילי (קתודה). קצה החץ הוא קתודה.

חשוב לציין כי סיכה 1 (בקוד Arduino IDE) מתייחסת לסיכה פיזית 6 ב- ATtiny85 (עיין ב pinout המצורף).

מצורף אנא מצא את הקוד שצריך להעלות ל- ATtiny85 השולט בסורק לארסון. אני לא מתאר כיצד להעלות קוד ל- ATtiny85 מכיוון שיש הרבה מדריכים שעושים את זה כמו זה.

שלב 8: קוד

אני מצרף את הקוד שצריך להעלות ל- ATtiny85 השולט בסורק לארסון ובקוד עבור הארדואינו ננו.

באשר לננו Arduino, השתמשתי בחלק מקודים ממדריכים אחרים (כאן) וביצעתי שינויים שיתאימו לצרכי. צירפתי תרשים זרימה (גם במילה לתמונה ברורה יותר) של הקוד כדי להבין טוב יותר כיצד פועל ה- Switch - Case.

חשוב: על מנת להעלות את קוד CarBluetooth ל- Arduino nano, עליך לנתק את Rx ו- Tx ממודול בלוטות 'HC-05!

שלב 9: מצלמה

יש להוריד את אפליקציית מצלמת ה- IP מחנות Play ולהתקין אותה בנייד הישן שלך. בדוק אם יש העדפות וידאו, התאם את הרזולוציה בהתאם ולבסוף ירד לפקודה האחרונה "התחל שרת" על מנת להתחיל בשידור. אל תשכח להפעיל Wi-Fi בסלולרי !!

שלב 10: MIT App Inventor2

MIT App inventor2 הוא כלי מבוסס ענן המסייע בבניית אפליקציות בדפדפן האינטרנט שלך. לאחר מכן ניתן להעלות את האפליקציה הזו (רק לנייד מבוסס אנדרואיד) לתא ולשלוט במכונית הרובוט שלך.

אני מצרף קוד.apk ו-.aia כדי שתוכל לראות מה עשיתי ותוכל לשנות אותו כרצונך. השתמשתי בקוד מהאינטרנט (MIT App) וביצעתי שינויים משלי. קוד זה שולט בתנועת מכונית הרובוט, מקבל אות מחיישן קולי, מדליק אורות ומצפצף על הבאזר. הוא גם מקבל אות מהסוללות המאפשר לנו לדעת את רמת המתח.

בעזרת קוד זה נוכל לקבל שני אותות שונים מהמכונית: 1) מרחק לאובייקט סמוך ו 2) מתח מהסוללות של המנוע והארדואינו.

על מנת לזהות את המחרוזת הסדרתית שהתקבלה, כללתי דגל בקוד של ארדואינו המציין את סוג המחרוזת שנשלחה. אם ארדואינו שולח את המרחק הנמדד מחיישן קולי, אז הוא שולח תו "A" מול המחרוזת. בכל פעם שארדואינו שולח רמות סוללה, הוא שולח דגל עם תו "B". בקוד ממציאי אפליקציות MIT2 ניתחתי את המחרוזת הסדרתית שמגיעה מארדואינו ובדקתי אם יש דגלים אלה. כפי שאמרתי, אני חדש ואני בטוח שיש דרכים יעילות יותר לעשות זאת ואני מקווה שמישהו יכול להאיר אותי בצורה טובה יותר.

שלח את Arduino_Bluetooth_Car.apk לנייד שלך (באמצעות דוא ל או Google Drive) והתקן אותו.

שלב 11: חבר את הסלולרי שלך לרכב ה- RC שלך

קודם כל, הפעל Wi-Fi בסלולרי הישן (זה ברובוט RC).

בפלאפון הבקר שלך הפעל את ה- Wi-Fi, Bluetooth ופתח את Arduino_Bluetooth_Car.apk שהתקנת זה עתה. בסוף המסך (גלול למטה אם אינך יכול לראות אותו) תראה שני לחצנים: התקנים ו- CONNECT. לחץ על התקנים ובחר את ה- Bluetooth ממכונית ה- RC שלך (אמור להיות משהו HC 05), ולאחר מכן לחץ על CONNECT ותראה את ההודעה CONNECTED בתחתית המסך השמאלית. בפעם הראשונה תתבקש להזין סיסמה (הזן 0000 או 1234).

יש תיבה שבה אתה צריך להקליד את כתובת ה- IP של התא הישן שלך (הסלולרי שנמצא ברכב ה- RC שלך), במקרה שלי היא

ניתן לזהות את מספר ה- IP הזה בנתב ה- Wi-Fi שלך. אתה צריך להיכנס לתצורת הנתב שלך, בחר רשימת מכשירים (או משהו כזה בהתאם למותג הנתב שלך) וכדי שתוכל לראות את מכשיר הסלולר הישן שלך, לחץ עליו והזן את מספר ה- IP הזה בתיבה זו.

לאחר מכן בחר CAMERA וכדאי שתתחיל לצפות בזרם המצלמות ממכונית ה- RC שלך.

שלב 12: סיימת

אתה גמור! תתחיל לשחק עם זה

שינויים עתידיים: אני אשנה את סוללת 9V עם סוללות ליתיום על מנת להטעין אותם ולהשתמש בווסת מתח מתח DC-DC, גם אני רוצה לשפר את צג הסוללה על ידי הכללת החלקה (ממוצע) של הקריאות האנלוגיות. לא מתכנן לכלול את א.י. עדיין …;-)

נכנסתי לתחרות הראשונה שלי להנחיה … אז אנא הצביעו;-)