Kereta RC Autonomi: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Dengan munculnya kenderaan autonomi yang memandu sendiri hari ini, saya memutuskan untuk menyahut cabaran untuk menjadikannya kereta sendiri. Projek ini juga berfungsi sebagai projek batu permata dalam kelas Reka Bentuk dan Pembangunan Kejuruteraan dan Robotik saya dan menerima anugerah untuk kenderaan autonomi terbaik di pertandingan STEM sekolah menengah.

Daripada mula dari awal, saya memilih untuk menggunakan kereta RC yang sudah kita miliki dan memasangkannya dengan papan RedBoard Arduino Uno. Saya memilih Arduino kerana kemudahan penggunaan dan pengaturcaraannya.

Bagi mereka yang tertanya-tanya, kereta ini mempunyai Redcat Racing 03061 Splash-Resistant ESC dengan motor yang disikat. ESC sudah diprogramkan menggunakan alat kawalan yang disertakan dengan kereta. Saya belum mengujinya dengan motor tanpa berus kerana kami tidak mempunyai motor, tetapi ada yang dialu-alukan untuk mencuba projek ini dengan motor tanpa berus.

Ringkasnya, kereta ini mengumpulkan data dari (5) sensor Ultrasonik HC-SR04. Data ini kembali ke Arduino, di mana ia membuat keputusan mengenai cara bergerak. Arduino kemudian mengawal servo dan motor stereng dengan sewajarnya. Program ini menggunakan pustaka servo Arduino standard untuk melakukannya, dan tidak perlu perpustakaan tambahan.

Kereta itu mampu mengawal kelajuan berubah-ubah melalui potensiometer dan menyandarkan diri dari dinding ketika memukulnya. Di samping itu, kereta boleh membetulkan dirinya sendiri jika melayang terlalu dekat dengan dinding dengan cara menjauhkan diri.

Langkah 1: Senarai Bahagian

Penafian: Saya tidak memasukkan bahagian yang diperlukan untuk kereta itu sendiri, hanya bahagian tambahan di luar kereta. ESC, motor, casis, bateri dan lain-lain akan diperlukan untuk ini.

Anda perlu:

(1) Arduino Uno - tiruan akan berjalan lancar

(1) Breadboard - untuk projek ini, saya mengambil rel +/- dari satu papan roti dan menggunakan papan roti yang lain yang lebih kecil. Sebarang ukuran akan berjaya.

(5) Sensor Ultrasonik HC-SR04

(1) Potensiometer - digunakan untuk mengawal kelajuan kereta

(20) Kabel Dupont Perempuan-Lelaki - Saya sangat mengesyorkan agar lebih banyak digunakan sebagai pemanjang untuk wayar lain jika diperlukan

Soldering Iron dengan pateri

Bekalan Kuasa Arduino - dalam kes ini, saya menggunakan (6) bateri 1.2v AA berwayar secara bersiri. Bank kuasa telefon dan tablet luaran seperti ini juga akan berfungsi dengan baik apabila dipasang ke port USB.

Pita, lem panas, dan / atau barang lain yang digunakan untuk mengikat barang bersama

(1) Toggle Switch (pilihan - saya menggunakannya untuk menghidupkan dan mematikan Arduino)

Langkah 2: Letakkan Sensor

Pertama, anda mahu meletakkan dan memasang sensor dengan betul. Saya mempunyai (1) sensor menghadap ke depan, (2) sensor bersudut sekitar 45 darjah, dan (2) sensor di sisi kereta. Saya memasang pendakap cetak 3D untuk sisi dan depan, dan menggunakan lem panas untuk mengikat sensor depan bersudut kerana gam panas tidak konduktif. Kurung pelekap untuk sisi dan depan boleh dimuat turun dan dicetak 3D.

Langkah 3: Tambahkan Papan Roti dan Potensiometer

Seterusnya, anda ingin menambahkan papan potens dan potensiometer kawalan kelajuan sebelum anda memulakan pendawaian. Di sinilah saya menggunakan papan roti kecil dan +/- dari papan roti lain kerana ruang di badan kereta, tetapi papan roti standard juga akan berfungsi dengan baik.

Langkah 4: Wire Semuanya

Ini mungkin merupakan langkah terbesar, dan satu wayar yang salah boleh menyebabkan kereta tidak berfungsi dengan baik. Rujuk rajah Fritzing di atas untuk panduan tambahan.

Mulakan dengan menyambungkan pin 5v Arduino anda ke rel positif di papan roti dan pin GND Arduino anda ke rel negatif papan roti.

Seterusnya, pasangkan sensor sonar. Sensor HC-SR04 mempunyai empat pin masing-masing berlabel. Mereka adalah:

Kuasa VCC - 5v

Trig - pencetus untuk menghantar denyutan ultrasonik keluar

Echo - pin penerima yang mengukur jangka masa nadi

GND - pin tanah

Gunakan wayar Dupont wanita-lelaki untuk ini. Setiap pin VCC harus disambungkan ke rel papan roti positif, dan setiap pin GND harus disambungkan ke rel papan roti negatif. Saya menggunakan wayar Dupont wanita-lelaki tambahan sebagai pemanjangan untuk bahagian ini kerana saya mempunyai masalah dengan beberapa wayar tidak cukup panjang.

Seterusnya, masukkan pin Trig dan Echo ke Arduino. Ini akan disambungkan ke pin digital Arduino seperti itu:

Sensor Pusat Depan:

Trig - pin 6

Gema - pin 7

Sensor Bahagian Kiri:

Trig - 4

Gema - 5

Sensor Bahagian Kanan:

Trig - 2

Gema - 3

Sensor Kiri Depan:

Trig - 10

Gema - 11

Sensor Kanan Depan:

Trig - 9

Gema - 8

Seterusnya, pasangkan servo stereng, ESC motor, dan potensiometer kawalan kelajuan.

Pertama, mulakan dengan servo stereng. Servo di kereta saya mempunyai wayar merah, oren, dan coklat. Warnanya sedikit berbeza, tetapi semuanya akan sama seperti:

Kawat coklat (tanah) - sambungkan ke rel papan roti negatif

Kawat merah (kuasa 5v) - sambungkan ke rel papan roti 5v

Wayar oren (isyarat) - sambungkan ke pin 13 di Arduino anda

ESC - atau Electronic Speed Controller - yang mengawal motor disambung dengan cara yang hampir sama. Dalam kes ini, wayar berwarna putih, merah, dan hitam.

Putih (isyarat) - Sambungkan ke pin 12 pada Arduino anda

Merah (5v) - JANGAN berhubung dengan apa-apa. Oleh kerana lonjakan elektrik yang mengalir ke belakang ketika motor berhenti, 5v tidak boleh disambungkan. Anda boleh menggoreng port USB atau, mungkin, Arduino anda.

Hitam (tanah) - sambungkan ke rel papan roti negatif

Akhirnya, pasangkan potensiometer yang anda letakkan di papan roti anda lebih awal. Sebilangan kecil kemungkinan dicetak di suatu tempat. Ia mesti disambungkan sebagai:

1 (pin kiri) - sambungkan ke rel papan roti negatif

2 (pin tengah) - sambungkan ke pin A0 pada Arduino anda

3 (pin kanan) - sambungkan ke rel papan roti positif

Pendawaian akan kelihatan sangat tidak kemas, jadi jika anda ingin melakukan pengurusan wayar, sekarang adalah masa untuk melakukannya.

Langkah 5: Menghidupkan Arduino

Seterusnya, anda ingin menyediakan penyelesaian kuasa untuk Arduino. Dua sumber kuasa yang terpisah digunakan dalam projek ini: bateri untuk kereta, dan bateri untuk Arduino. Dalam kes ini, saya menggunakan (6) 1.2v bateri AA yang boleh dicas semula secara berwayar. Bank kuasa telefon bimbit mudah alih juga akan berfungsi, pastikan anda mempunyai kabel yang dipasang ke port USB Arduino anda (seperti mini-USB).

Harap maklum bahawa bateri 9v TIDAK akan berfungsi dengan projek ini. Oleh kerana cara bateri 9v dirancang, voltan mencukupi untuk menjalankan Arduino, tetapi arus yang keluar dari bateri akan menyebabkannya mati dalam masa yang singkat. Saya juga menghadapi masalah dengan but semula pada bateri 9v.

Sekiranya anda memilih untuk menggunakan penyelesaian yang saya gunakan, anda memerlukan:

(6) Bateri AA (bateri alkali berfungsi dengan baik)

Pemegang bateri AA untuk semua (6) bateri. Ini akan berfungsi dengan baik dan bahkan tidak memerlukan anda menggunakan solder. Untuk bekalan yang saya buat, saya memegang (3) pemegang dua bateri rantai daisy seperti yang digambarkan, menyatukan wayar positif / negatif bersama-sama, mengambil palam kuasa DC dari penyesuai bateri 9v, dan menyoldernya hingga akhir positif dan negatif wayar. Saya kemudian menyisipkan suis kuasa secara bersiri dengan bekalan kuasa untuk memudahkan menghidupkan dan mematikan Arduino. Ini adalah pilihan sepenuhnya.

Langkah 6: Muat naik Program Arduino

Seterusnya, anda perlu memuat naik program ke Arduino. Muat turun program di sini, dan muat naik ke Arduino anda melalui Arduino IDE.

Bagi anda yang mungkin ingin mengubah kod, saya telah memasukkan beberapa pseudocode yang menerangkan apa yang dilakukan oleh setiap bahagian.

EDIT 9/25/18 - Saya menambahkan program kedua untuk menjadikannya memandu di tengah-tengah dua dinding. Saya tidak berkesempatan untuk mencuba kod tersebut kerana tidak mempunyai akses ke kereta, tetapi jangan ragu untuk bereksperimen dengannya.

Langkah 7: Pasang Semuanya dan Hidupkannya

Akhirnya, anda perlu memasukkan semuanya. Pertama, sambungkan bateri kereta ke kereta dan hidupkan ESC anda. ESC harus berbunyi, menunjukkan bahawa ia siap "dipersenjatai" oleh Arduino. Seterusnya, aktifkan Arduino. ESC harus berbunyi tiga kali, dan roda harus mula berpusing. Sekiranya ESC berbunyi bip, tetapi roda tidak mula berpusing, putar potensiometer ke kanan untuk meningkatkan kelajuan. Sekiranya kereta bergerak terlalu laju, putar potensiometer ke kiri.

Sekiranya potensiometer berfungsi bertentangan dengan cara yang sepatutnya, anda boleh membalikkan wayar positif dan negatif untuk menyelesaikannya.

Video menunjukkan kereta berfungsi, cara menukar kelajuan, dan perintah untuk menghidupkannya.