מכונית RC אוטונומית: 7 שלבים

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

עם עלייתן של מכוניות אוטונומיות בנהיגה עצמית היום, החלטתי לקחת על עצמי אתגר להכין אחת משלי. פרויקט זה שימש גם כפרויקט אבני החן שלי בשיעורי ההנדסה בעיצוב ופיתוח ורובוטיקה וקיבל פרס על הרכב האוטונומי הטוב ביותר בתחרות STEM בתיכון.

במקום להתחיל מאפס, בחרתי להשתמש במכונית RC שכבר הייתה לנו וזיווגתי אותה עם לוח Arduino Uno של RedBoard. בחרתי בארדואינו בשל קלות השימוש והתכנות היחסית שלו.

למי שתוהה, לרכב זה יש ESC עמיד בפני התזה Redcat Racing 03061 עם מנוע מוברש. ה- ESC כבר תוכנת באמצעות הבקר שהגיע עם המכונית. לא בדקתי את זה עם מנוע ללא מברשת מכיוון שאין לנו אותו בהישג יד, אבל כל אחד מוזמן לנסות את הפרויקט הזה עם מנוע ללא מברשת.

לסיכום קצר, מכונית זו אוספת נתונים מחיישנים אולטרסוניים (5) HC-SR04. נתונים אלה חוזרים לארדואינו, שם הוא מקבל החלטות כיצד לנוע. לאחר מכן, הארדואינו שולט על סרוו ההיגוי והמנוע בהתאם. התוכנית משתמשת בספריית הסרוו הסטנדרטית של Arduino לשם כך ואין צורך בספריות נוספות.

המכונית מסוגלת לשלוט במהירות משתנה באמצעות פוטנציומטר ולגבות מהקיר כשהיא פוגעת באחד. בנוסף, המכונית יכולה לתקן את עצמה אם היא נסחפת קרוב מדי לקיר על ידי הקלה על עצמה.

שלב 1: רשימת חלקים

כתב ויתור: אני לא כולל את החלקים הדרושים למכונית עצמה, רק את החלקים הנוספים שמעבר לרכב. ESC, מנוע, שלדה, סוללה וכו 'יהיו נחוצים לכך.

אתה תצטרך:

(1) Arduino Uno - נוקאופים יעבדו מצוין

(1) קרש לחם - לפרויקט זה, לקחתי את המסילה +/- מלוח לחם אחד והשתמשתי בלוח לחם אחר, קטן יותר. כל גודל יעשה.

(5) חיישנים אולטרסוניים HC-SR04

(1) פוטנציומטר - משמש לשליטה על מהירות המכונית

(20) חוטי Dupont נקבה -זכר - אני ממליץ בחום שיהיה לך עוד שימוש כמארכים עבור חוטים אחרים במידת הצורך

מלחם עם הלחמה

ספק כוח ארדואינו - במקרה זה השתמשתי (6) בסוללות AA 1.2v המחוברות בסדרות. בנקים חיצוניים של טלפון וטאבלט כמו זה יעבדו היטב כאשר הם מחוברים ליציאת ה- USB.

קלטת, דבק חם ו/או פריטים אחרים המשמשים לחיבור פריטים יחד

(1) מתג החלפה (אופציונלי - אני משתמש בו להפעלה וכיבוי של הארדואינו)

שלב 2: מקם את החיישנים

ראשית, תרצה למקם ולחבר את החיישנים בצורה נכונה. יש לי (1) חיישן הפונה קדימה, (2) חיישנים בזווית של כ- 45 מעלות, ו (2) חיישנים בצידי המכונית. הדפסתי סוגריים הרכבה תלת מימד לדפנות ולחזית, והשתמשתי בדבק חם כדי להדק את חיישני החזית הזווית מכיוון שהדבק החם אינו מוליך. ניתן להוריד את סוגרי ההרכבה לדפנות ולחזית ולהדפיס תלת מימד.

שלב 3: הוסף את לוח הלחם ואת הפוטנציומטר

לאחר מכן, תרצה להוסיף את לוח הלחם ואת הפוטנציומטר של בקרת המהירות לפני שתתחיל בחיווט. כאן השתמשתי בלוח לחם קטן וב- +/- מלוח אחר אחר בגלל מקום על גוף המכונית, אך גם לוח לחם סטנדרטי יעשה את זה מצוין.

שלב 4: חוט הכל

זה כנראה השלב הגדול ביותר, וחוט אחד לא נכון יכול לגרום למכונית לא לתפקד כראוי. עיין בתרשים Fritzing לעיל להנחיות נוספות.

התחל על ידי חיבור סיכה 5V של הארדואינו שלך למעקה החיובי בלוח הלחם וסיכת ה- GND של הארדואינו למעקה השלילי של לוח הלחם.

לאחר מכן, חברו את חיישני הסונאר. לחיישני HC-SR04 יש סימון של כל אחד מארבעת הסיכות שלהם. הם:

VCC - הספק 5V

טריג - טריגר לשליחת דופק קולי החוצה

הד - סיכת קבלה המודדת את משך הדופק

GND - סיכה טחונה

השתמש בחוטי Dupont נקבה-זכר לשם כך. כל אחד מסיכות VCC צריך להיות מחובר למעקה הלוח החיובי, וכל אחד מסיכות ה- GND צריך להיות מחובר למעקה הלוח השלילי. השתמשתי בחוטי Dupont נקבה-זכר נוספים כמארכים לחלק זה מכיוון שהייתה לי בעיה שחלק מהחוטים לא היו ארוכים מספיק.

לאחר מכן, חברו את סיכות טריג והד לתוך הארדואינו. אלה יחוברו לפינים הדיגיטליים של הארדואינו ככאלה:

חיישן מרכז קדמי:

טריג - סיכה 6

הד - סיכה 7

חיישן צד שמאל:

טריג - 4

הד - 5

חיישן צד ימין:

טריג - 2

הד - 3

חיישן קדמי שמאלי:

טריג - 10

הד - 11

חיישן ימני קדמי:

טריג - 9

הד - 8

לאחר מכן, חברו את סרוו ההיגוי, ESC המנוע ופוטנציומטר בקרת המהירות.

ראשית, התחל עם סרוו ההיגוי. בסרוו במכונית שלי היו חוטים אדומים, כתומים וחומים. הצבעים עשויים להשתנות מעט, אך כולם יהיו מחוברים באופן דומה:

חוט חום (טחון) - התחבר למסילת לוח הלחם השלילית

חוט אדום (מתח של 5 וולט) - התחבר למעקה לוח 5V

חוט כתום (אות) - התחבר לסיכה 13 בארדואינו שלך

ה- ESC - או בקר המהירות האלקטרוני - השולט במנוע מחווט באופן דומה מאוד. במקרה זה, החוטים לבנים, אדומים ושחורים.

לבן (אות) - התחבר לפין 12 בארדואינו שלך

אדום (5v) - אין להתחבר לשום דבר. בשל נחשול של חשמל שזורם לאחור כאשר המנוע עוצר, אסור לחבר את ה- 5v. אתה יכול לטגן יציאת USB או, אולי, הארדואינו שלך.

שחור (טחון) - התחבר למעקה לוח שלילי

לבסוף, חברו את הפוטנציומטר שהנחתם על לוח הלחם מוקדם יותר. סביר להניח שמודפסים עליו מספרים קטנים איפשהו. יש לחבר אותו כ:

1 (סיכה שמאלית) - התחבר למסילת לוח הלחם השלילית

2 (סיכה אמצעית) - התחבר לסיכה A0 בארדואינו שלך

3 (סיכה ימנית) - חבר למעקה לוח חיובי חיובי

החיווט יראה מבולגן מאוד, כך שאם אתה רוצה לעשות קצת ניהול תיל, עכשיו זה הזמן לעשות זאת.

שלב 5: הפעלת הארדואינו

לאחר מכן, תרצה להקים פתרון כוח עבור Arduino. שני מקורות כוח נפרדים משמשים בפרויקט זה: הסוללה למכונית, והסוללה לארדואינו. במקרה זה השתמשתי ב (6) סוללות AA נטענות מסוג 1.2V המחוברות בסדרות. גם בנקים חשמליים ניידים לטלפונים סלולריים יעבדו, רק הקפידו על כבל המתחבר ליציאת ה- USB של ה- Arduino שלכם (כמו מיני USB).

שים לב שסוללות 9v לא יעבדו עם פרויקט זה. בשל האופן בו מתוכננות סוללות 9v, המתח מספיק להפעלת הארדואינו, אך הזרם היוצא מהסוללה יגרום לו למות תוך זמן קצר. היו לי גם בעיות בהפעלה מחדש אקראית של סוללת 9V.

אם תבחר להשתמש בפתרון בו השתמשתי, תזדקק ל:

(6) סוללות AA (סוללות אלקליין עובדות מצוין גם כן)

מחזיקי סוללות AA לכל (6) הסוללות. זה יעבוד מצוין ואפילו לא דורש ממך להשתמש במגהץ. לצורך האספקה שהכנתי, חיברתי (3) מחזיקי שתי סוללות יחד, כפי שתואר בתמונה, הלחמתי את החוטים החיוביים/שליליים יחד, לקחתי את תקע החשמל ממתאם סוללה 9V והלחמתי אותו עד הסוף חיובי ושלילי. חוטים. לאחר מכן הלחמתי מתג הפעלה בסדרה עם ספק הכוח כדי להדליק ולכבות את הארדואינו. זה אופציונלי לחלוטין.

שלב 6: העלה את תוכנית Arduino

לאחר מכן, יהיה עליך להעלות את התוכנית ל- Arduino. הורד את התוכנית כאן והעלה אותה ל- Arduino שלך באמצעות ה- Arduino IDE.

לאלו מכם שעשויים לבדוק את שינוי הקוד, צירפתי פסאודוקוד המסביר מה כל חלק עושה.

עריכה 25.9.18 - הוספתי תוכנית שנייה שתגרום לה לנסוע באמצע שני קירות. לא הייתה לי הזדמנות לנסות את הקוד בגלל שאין לי גישה לרכב, אבל אל תהסס להתנסות בו.

שלב 7: חבר הכל והפעל אותו

לבסוף, יהיה עליך לחבר הכל. ראשית, חבר את מצבר הרכב לרכב והפעל את ה- ESC. ה- ESC צריך לצפצף, המציין שהוא מוכן להיות "חמוש" על ידי הארדואינו. לאחר מכן, הפעל את הארדואינו. ה- ESC צריך לצפצף שלוש פעמים, והגלגלים צריכים להתחיל להסתובב. אם ה- ESC מצפצף, אך הגלגלים אינם מתחילים להסתובב, סובב את הפוטנציומטר ימינה כדי להגדיל את המהירות. אם המכונית נעה מהר מדי, סובב את הפוטנציומטר שמאלה.

אם הפוטנציומטר פועל ההפך ממה שהוא צריך, תוכל להפוך את החוטים החיוביים והשליליים כדי לפתור זאת.

הסרטון מראה את המכונית עובדת, כיצד לשנות את המהירות ואת הסדר להפעיל אותה.