PiCar: בניית פלטפורמת מכוניות אוטונומית: 21 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

מדריך זה מפרט את השלבים הנדרשים לבניית PiCar

מהו PiCar?

PiCar היא פלטפורמת מכוניות אוטונומיות פתוחה. זה לא אוטונומי כשלעצמו, אבל אתה יכול בקלות להוסיף חיישנים לשליטה במכונית עם Arduino או Raspberry Pi.

למה להשתמש ב- PiCar במקום במכונית RC?

השימוש ב- PiCar דומה מאוד לשימוש במכונית RC כפלטפורמה. עם זאת, PiCar נותן לך שליטה רבה יותר וקל יותר לשנות אותו מאשר מכונית RC. מארז ה- PiCar מודפס בתלת -ממד, וניתן לערוך בקלות את דגם התלת -ממד כדי להוסיף יותר מקום במכונית במידת הצורך. בנוסף, כל החלקים זמינים בקלות באינטרנט או שניתן להדפיס אותם בתלת מימד.

מי ייצר את PiCar?

PiCar תוכנן באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס במעבדה של הומברטו גונזלס וסילביה ג'אנג. המכונית תוכננה במאי 2017 ונכנסה לתחרות רובוטיקה ביוני. ה- PiCar הגיע לעשירייה הראשונה מתוך 30+ צוותים בינלאומיים בתחרות החדשנות לרובוטיקה של משי המשי באוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג בשיאן, סין. הנה קישור לסרטון YouTube של FlowBot.

מדריך זה מפרט רק כיצד לבנות PiCar. אם ברצונך להשתמש בקוד דוגמה לשימוש ב- PiCar שלך, עיין במאגר GitHub שלנו כדי לגשת לקוד לדוגמה ולתיעוד נוסף.

שלב 1: רשימת חלקים

רשימת חלקים:

• מנוע ללא מברשות ו- ESC ($ 32.77)
• סוללה ($ 10.23)
• מנוע סרוו ($ 6.15)
• גלגלים (28 $; עם תוספת ומודבקת לגלגל)
• ציר, 6 מ"מ ($ 19.38)
• מתאמי גלגל משושה ($ 3.95)
• ציוד גדול (8.51 $)
• ציוד פיניון ($ 5.49)
• מסבים 3 מ"מ, 8 מ"מ קוטר חיצוני ($ 8.39)
• מיסבים של 2 מ"מ, קוטר חיצוני של 5 מ"מ ($ 9.98)
• מסבי סרן ($ 30.68)
• ברגים M3 ו- M2 ($ 9.99)
• גישה למדפסת תלת מימד

סה"כ: 176.00 $

אופציונאלי:

• כרטיס תכנות ESC ($ 8.40)

  כרטיס תכנות ESC של Turnigy TrackStar

• מטען סוללות ($ 24.50)

  מטען סוללות Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC (תקע ארה"ב)

• סט אלן ברגים ($ 9.12)

  https://www.amazon.com/TEKTON-Wrench-Metric-13-Pie…

• בקר RC עם מקלט ($ 22.58)

  https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-gt2e-afhds-2…

• ארדואינו ($ 10.9)

  https://www.amazon.com/Elegoo-Board-ATmega328P-ATM…

• לוח לחם ($ 6.99)

  https://www.amazon.com/eBoot-Experiment-Solderless…

• חוטים שונים ($ 6.99)

  https://www.amazon.com/GenBasic-Female-Solderless-…

סה"כ: 89.48 דולר

החלקים נבחרו לפי שלושה קריטריונים:

• פונקציונליות
• נְגִישׁוּת
• זמינות גליון הנתונים

החלקים הדרושים לתפקוד טוב כך שהם יבצעו כרצונם ויחזיקו זמן רב. צריך לקנות אותם בקלות באינטרנט כדי שאנשים אחרים יוכלו לשכפל את ה- PiCar. זה חשוב מכיוון שהמעבדה שלנו תייצר יותר מכוניות בעתיד, ומכיוון שאנחנו רוצים שהרכב יהיה זמין לאנשים ברחבי הארץ. על החלקים להיות בעלי גליונות נתונים מכיוון שנבצע ניסויים עם ה- PiCar. בעת ביצוע ניסויים אקדמיים, חשוב לדעת בדיוק מה נכנס לציוד בו אתה משתמש. החזקת גיליונות נתונים הופכת את הניסוי לשכפול.

שלב 2: גישה לדגמי התלת מימד

כיצד לגשת לקבצי CAD המתארחים ב- Onshape:

1. עבור אל

2. אם קיבלת את פרטי החשבון, השתמש באישורים אלה כדי להיכנס.

3. אחרת, צור חשבון חדש. לאחר הגדרת חשבונך והתחברות, עבור אל: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… כדי לגשת לאסיפת הרכב של Pi.

4. פתיחת הקישור תוביל אותך לקובץ הרכבה של פי פי כפי שניתן לראות בתמונות לעיל. אם אתה משתמש באישורים שסופקו, תהיה לך גישת 'עריכה' למכלול זה ולכל קבצי החלקים. אם אתה משתמש בחשבון משתמש חדש, תוכל ליצור עותק של מכלול ולערוך אותו כך.

5. כדי ללמוד Onshape, עבור אל

6. התמונה לעיל מראה כיצד ניתן לגשת לכל חלק, מכלול, מכלול משנה או ציור.

7. הדרך הטובה ביותר לבדוק את המידות (מרחק או זווית בין חלקים) היא לעבור לחלק המתאים או לציור ההרכבה. לפני בדיקת המידות, ודא שאתה מסנכרן את הציור עם המכלול או החלק המתאים לו על ידי לחיצה על כפתור העדכון כפי שניתן לראות בתמונה למעלה.

8. כדי לבדוק ממד מסוים, השתמש בכלי המימד נקודה לנקודה, נקודה לקו, קו לקו, זווית וכו 'ולחץ על זוג נקודות/קווים, כפי שמוצג למעלה. תמונה.

שלב 3: הורדת דגמי התלת מימד

כעת, כשיש לך גישה לדגמי התלת -ממד, עליך להוריד אותם להדפסה תלת -ממדית

9 חלקים שאתה צריך להוריד:

• גמר שלדה
• קישור בסיס של אקרמן
• צופר סרוו של אקרמן

• גלקס משושה 12 מ מ

  (x2) שני הצדדים הם חלקים זהים

• זרוע אקרמן

  (x2) צד שמאל וימין; קבצים אלה הם תמונת מראה זה מזה

• קישור סיכה של אקרמן

  (x2) שני הצדדים הם חלקים זהים

1. כדי להוריד את החלקים לעיל, עבור לאסיפה הראשית של PiCar ב- OnShape
2. לחץ לחיצה ימנית על החלק שברצונך להוריד
3. לחץ על ייצוא
4. שמור את הקובץ כקובץ.stl
5. חזור על שלבים אלה כדי לשמור את כל 9 הקבצים כקבצי.stl

אם אתה נתקל בבעיה שבה לא ניתן להוריד את הקבצים, תוכל למצוא את קבצי ה- step או קבצי stl ב- GitHub שלנו. מהעמוד הראשי לחץ על hw, chassis, ולבסוף stl_files או step_files.

שלב 4: הדפס תלת -ממד את קבצי. STL

השתמש במדפסת התלת מימד המועדפת עליך כדי להדפיס את כל קבצי.stl

את רוב ההדפסים צריך להדפיס בעזרת תומכים, אך גיליתי שחלקם מודפסים טוב יותר בלעדיהם. אני ממליץ לך להדפיס את קרן הסרוו של אקרמן, 12 מ מ גלגל, וחתיכות זרוע של אקרמן בהדפסה נפרדת, וללא תומכים. זה יקטין את זמן ההדפסה הכולל ויעלה את איכות ההדפסים.

הדפסתי את כל החלקים במילוי 100%, אך זו הייתה בחירה אישית. אתה יכול לרדת עד 20% מילוי אם תרצה. החלטתי להדפיס במילוי כה גבוה בניסיון להגדיל את חוזק החלקים.

ההדפסים שלי נקבעו לגובה שכבה של 0.1 מ"מ. קיבלתי את ההחלטה הזו מכיוון ש- 0.1 מ"מ היא הגדרת ברירת המחדל של מדפסת התלת מימד שלי. אני ממליץ להדפיס את החלקים בגובה שכבה של 0.1 מ"מ עד 0.2 מ"מ.

שלב 5: דחף מסבים למערכת חיתוך קדמית מודפסת בתלת -ממד

מיסב של 3 מ"מ נכנס לשני החלקים המודפסים בתלת מימד של אקרמן זרוע

אתה אמור להיות מסוגל לדחוף את המסבים פנימה באמצעות האצבעות שלך. עם זאת, אם נדרש יותר כוח אני ממליץ ללחוץ אובייקט שטוח לתוך המסב כך שתוכל לדחוף בכוח רב יותר. נסו לא להשתמש בחפץ חד או להשפיע בפתאומיות על הנושא.

לחץ שני מסבים של 2 מ"מ לשני חלקי זרוע אקרמן

לחץ על מיסב 2 מ"מ לשני חלקי פינק קישור של אקרמן

עיין בתמונות כדי להבין לאן כל המסבים מגיעים. זה אמור להיות קל לדעת מכיוון שהמסבים ייכנסו רק לחור בגודל הנכון.

שלב 6: בורג קרן סרוו של אקרמן על סרוו

לחץ על החלק המודפס תלת מימד של Ackermann Servo Horn על החלק העליון של הסרוו.

קרן הסרוו של אקרמן אמורה להיצמד ממש פנימה. אם לא, תוכל לחתוך את קצה הסרוו. כפי שאתה יכול לראות בתמונה הראשונה, חתכתי את קצה הסרוו שלי כדי להראות לך איך זה ייראה.

השתמש באחד הברגים שהגיע עם הסרוו שלך כדי להבריג את קרן הסרוו של אקרמן על הסרוו

השלב הזה די פשוט קדימה. הבורג יבטיח כי החלקים מחוברים בצורה מהימנה.

שלב 7: חיבור מכלול הגלגלים הקדמיים המודפסים בתלת -ממד

חבר את שני חלקי זרוע Ackermann אל קישור הבסיס של Ackermann בעזרת שני ברגים ואומים M2

השתמש במיסב המרכזי לשלב זה. עיין בתמונות כדי לראות היכן לחבר את חלקי זרוע אקרמן. שני הצדדים צריכים להיות תמונת מראה זה לזה.

חבר את שני חלקי Ackermann Pin Link אל חלקי זרוע Ackermann באמצעות שני ברגים ואומים M2.

הקצה של הקישור Pin Ackermann שאין לו מיסב הוא הקצה שבו אתה משתמש לחיבור זרוע Ackermann. עיין בתמונות כדי לקבל את הכיוון של החלקים הנכונים.

חשוב: החלקים השמאליים והימניים של Ackermann Pin Link מתהפכים זה לזה

המשמעות היא שקצה מיסב אחד צריך לצוף מעל השני, כפי שניתן לראות בתמונות.

שלב 8: חבר את סרוו למכלול הגלגל הקדמי

בעזרת בורג ואום M2, חבר את הסרוו למכלול הגלגל הקדמי

קרן הסרוו של אקרמן עוברת בין שני חלקי Ackermann Pink Link. עיין בתמונות כך שתקבל את כיוון החלקים הנכון.

שלב 9: חבר את הגלגלים למכלול הגלגלים הקדמיים

הכנס את שני החלקים המודפסים בתלת -ממד של גלגל הקס 12 מ"מ לשני הגלגלים

חלק מודפס תלת מימד זה משמש כמרווח בין הגלגל למכונית. זה מאפשר לצמיגים להיות קרובים ככל האפשר לשלדה אך עדיין לא נוגעים בהם.

השתמש בשני ברגים ואומים מסוג M3 כדי לחבר את שני הגלגלים למכלול הגלגל הקדמי

ראש הבורג הולך על החלק החיצוני של הגלגל, והאגוז מבפנים. זה משלים את מכלול הגלגל הקדמי.

שלב 10: הרכיב הילוך הפיני על פיר המנוע

יש להדביק את ציוד הפיניון על פיר המנוע

אני ממליץ להשתמש בפטיש מפלסטיק כדי שלא תפגע בחלקים. שמור את גלגל השיניים ליד קצה הפיר כפי שניתן לראות בתמונה.

שלב 11: חותכים את הציר לאורך

חותכים את הציר ל -69 מ"מ

אורך הציר בקוטר 6 מ"מ באורך 200 מ"מ כאשר הוא מגיע ממקמאסטר קאר. יש לחתוך את הציר ל -69 מ"מ לצורך בנייה זו.

אני ממליץ להשתמש ב- Dremel עם מצורף לטוחן דיסק סיבובי. מכיוון שהציר עשוי נירוסטה, יידרשו מספר דקות של שחיקה לחתוך אותו לאורך. לקח לי קצת יותר מחמש דקות לחתוך את האקסל שלי לבנייה הזו. אני ממליץ להשתמש ב- Dremel לחיתוך שיפוע בקצה הציר. זה יאפשר למיסבים המורכבים ולציוד ההדרכה קל יותר להחליק עליהם.

שלב 12: החלק את המסבים הרכובים אל הציר

יש להחליק את המסבים הרכובים על הציר

זה מתחיל בבניית מכלול הגלגלים האחוריים

שלב 13: הרכיב הילוך על הציר

החלק את גלגל השיניים לצד הימני של הציר

וודא שבורג הנעילה נמצא בצד הפנימי של ההילוך.

בעזרת מפתח הברגים המצורף, הברג את בורג המנעול עד שהוא צמוד לציר

אולי עדיף להשאיר את בורג המנעול רופף לעת עתה ולהדק אותו במלואו מאוחר יותר. זה יבטיח כי שיני גלגל השיניים משתלבות היטב עם גלגל השיניים.

שלב 14: הצמד מתאמי משושה על 2 גלגלים

הברג את שני מתאמי הגלגל המשושה על הגלגלים בעזרת הברגים המצורפים.

וודא שהברגים מהודקים במלואם.

שלב 15: חבר את הגלגלים ואת מסבי בלוק הכרית לסרן

החלק את שני הגלגלים לשני צדי הציר

הדק את ברגי המנעול כך שהגלגלים יהיו קבועים במקומם

שלב 16: הר מנוע ללא מברשות על שלדה

הרכבו את המנוע לשלדה באמצעות שלושה ברגי M2.

זה מועיל מאוחר יותר אם תכוון את החוטים כך שהם יפנו כלפי פנים המארז.

שלב 17: הרכבה של גלגל אחורי למארז

הרכב את מכלול הגלגל האחורי לשלדה באמצעות ארבעה ברגים ואומים M3.

וודא כי גלגל השיניים וגלגל ההליכה מיושרים וכי שיניהם משתלבות היטב.

אם השיניים אינן משתלבות היטב, שחרר את בורג הנעילה על גלגל השיניים. הזז את הילוך השלוחה לאורך הציר עד שהוא משתלב עם גלגל השיניים.

שלב 18: חבר את מכלול הגלגל הקדמי לשלדה

הרכבו את מכלול הגלגל הקדמי לשלדה באמצעות ארבעה ברגים ואומים M3.

התאם את הסרוו לתוך קופסת הסרו מלבנית שבשלדה.

שלב 19: חבר את ה- ESC למנוע המנוע ללא מברשות

חבר את אותם חוטים צבעוניים במנוע לחוטים ב- ESC

חוטים אלה מספקים כוח למנוע. המנוע הוא מנוע ללא מברשת, מה שאומר שהוא מונע על ידי זרם חילופין בשלוש קבוצות של סלילים. ה- ESC מחליט מתי לשנות את הזרם בהתאם לאות ה- pwm שהוא מקבל מכבל המידע שלו.

שלב 20: חבר את כבלי המידע ESC והמנוע למקלט

ודא שהחיובי והקרקע נמצאים במיקום הנכון עבור המקלט שלך. חשוב מאוד שהחוטים החיוביים (האדומים) יהיו כולם באותה שורה.

עיין במדריך למשתמש של בקר ה- RC שלך כדי לקבוע לאיזה מיקום כל אחד מהכבלים צריך להגיע. עבור הבקר שלי, כבל הסרוו נמצא בערוץ הראשון בעוד כבל ה- ESC בערוץ השני.

שלב 21: הפעל הכל באמצעות סוללת LiPo ובדוק באמצעות בקר RC

חבר את סוללת ה- LiPo ל- ESC כדי להפעיל את המערכת כולה. כעת תוכל לשלוט במכונית באמצעות בקר ה- RC שלך. בדוק שכל המערכת פועלת כמתוכנן.

ייתכן שיהיה עליך להתאים את הסרוו כך שהמכונית תנהג ישר. רוב בקרי ה- RC מאפשרים לך לכוון את הזווית הזו. אתה יכול גם לכוון כמה רחוק אתה מסובב את הגלגל עד שהמכונית מתחילה. אני ממליץ לקרוא את הוראות הבעלים של בקר ה- RC שלך כך שתבין את הפונקציות השונות שלו.