Din egen smarte bil og ud over HyperDuino+R V3.5R med Funduino/Arduino: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Dette er en direkte kopi af dette sæt instruktioner HER. For mere information, gå til HyperDuino.com.

Med HyperDuino+R v4.0R kan du starte en udforskningsvej i mange forskellige retninger, fra at styre motorer til at udforske elektronik, fra programmering (kodning) til at forstå, hvordan den fysiske og digitale verden kan interagere. Med alt det nye, du lærer, forstærkes dine egne muligheder for opfindelse, innovation og yderligere opdagelser ti gange og mere.

Denne særlige vejledning tager vejen til at gøre en papkasse plus nogle hjul og motorer til en "smart bil". Dette kaldes ofte robotik, men det er et værdigt emne til overvejelse om, hvad der adskiller en automat (automat), smarte biler og en "robot" (se også oprindelsen til ordet "robot"). For eksempel er denne "tumlende robot" virkelig en "robot" eller simpelthen en automat?

Det kan se ud til, at ordene er uvæsentlige, men for vores formål anser vi forskellene for at være, at en automat er noget, der ikke ændrer sin adfærd baseret på et eksternt input. Det gentager det samme forløb af programmerede handlinger igen og igen. En robot er noget, der udfører forskellige handlinger som reaktion på forskellige input. I avanceret form kan niveauerne af flere input resultere i forskellige handlinger. Det vil sige, ikke bare en output pr. Input, men forskellige handlinger baseret på en programmeret analyse af flere input.

Den "smarte bil" udforsker denne rækkevidde. I den enkleste form er en smart bil forudprogrammeret til at bevæge sig i en foruddefineret sti. Udfordringen i dette tilfælde kan være at flytte bilen gennem en færdiglavet "labyrint". På det tidspunkt bestemmes missionens succes totalt af det forprogrammerede sæt handlinger, f.eks. Fremad 10, højre, fremad 5, venstre osv.

På det næste niveau kan et input som det fra en rækkevidde -sensor få bilen til at stoppe, før den kommer i kontakt med denne forhindring, og gøre et sving for at tage en ny retning. Dette ville være et eksempel på et input, en handling. Det vil sige, at den samme input (en forhindring) altid resulterer i den samme output (et sving væk fra forhindringen).

På et mere avanceret niveau kan programmet overvåge flere input, f.eks. Batteriniveau sammen med sti-følge og/eller forhindring af forhindringer, og kombinere alle disse til en optimal næste handling.

I det første tilfælde er programmet blot en række træk. I 2. og 3. eksempler inkluderer programmet en "if-then" -struktur, der gør det muligt at udføre forskellige dele af programmet som reaktion på input fra sensorer.

Trin 1: Materialer

HyperDuino kasse eller lignende

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

Gennemsigtig film med selvklæbende bagside (OL175WJ) med trykt mønster. (eller brug denne vejledning til kun motorer og hjul, der kan udskrives på papir)

4-AA batterikasse plus 4 AA batterier

2 reduktionsgearmotorer

2 hjul

1 kuglehjul

4 #4 x 40 1 ½”maskinskruer med #4s skive og møtrik

2 #4 x 40 maskinskruer med #4s skive og møtrik

1 philips/flad skruetrækker

1 HC SR-04 Ultralydssensor

1 9g servo

1 4xAA batterikasse

4 AA batterier

1 9v batteri

1 IR fjernbetjening og IR modtager

1 SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE modtagermodul

1HC-SR04 ultralydssensor

2 3-leder tilslutningskabler.

2 Grove-kompatible 4-leder forbindelseskabler.

1 Grove -stik til stikdåser

1 blank hvid klistermærke

1 HyperDuino skruetrækker (eller lignende)

Trin 2: Konstruktion af den smarte bil

(Alle billeder fremgår ovenfor)

Forbered kassen

Selvom HyperDuino Robotics-kittet kunne have inkluderet en plastbase kaldet et "chassis" (udtales "chass-ee"), synes vi, at det er meget mere tilfredsstillende at være så tæt på "fra bunden" -konstruktionen af din smarte bil som muligt. Af denne grund starter vi med at genbruge papkassen i selve HyperDuino Robotics-kittet.

I boksen HyperDuino+R finder du et stykke hvidt papir med selvklæbende bagside og et stykke gennemsigtigt materiale med klæbende bagside med konturer, der viser positionerne for HyperDuino, batteriboks og motorer.

Der er også cirkler, der angiver, hvor velcrocirklerne med klæbebag skal placeres.

1. Fjern den klæbende bagside til den hvide papiretiket, og læg den over HyperDuino -etiketten øverst på æsken. Bemærk: dette klæbemønster er givet til at give en layoutvejledning til en bestemt æske, MakerBit -papkassen. Når du har brugt boksen, eller hvis du ønsker at bruge en anden boks, kan du bruge denne pdf -mønsterfil, der er beregnet til at blive udskrevet på papir, og derefter skære motorstyrene (øverst og nederst = venstre og højre) og en af hjulhjulsstyrene. Du kan tape papiret på plads, mens du laver hullerne, og fjern papirmønsteret, når de er lavet.

2. Fold HyperDuino+R -boksen ud, så den kan ligge fladt. Dette er nok den sværeste del af projektet. Du bliver nødt til at trykke og løfte fanerne på hver side af kassen ud af åbningerne i bunden af kassen. Du vil måske opleve, at brug af HyperDuino skruetrækker til at skubbe inde fra klappen i en udadgående retning vil hjælpe med at frigøre klapperne.

3. Fjern halvdelen af den selvklæbende bagside til det transparente materiale på venstre side (hvis HyperDuino-logoet er “oppe”), og placer det inde i HyperDuino-boksen med de halve konturer af åbningerne, der matcher udskæringerne på boks. Gør det bedste du kan for at stille de to vandrette linjer op med folderne i bunden af HyperDuino+R -boksen.

4. Efter at have placeret venstre side af den gennemsigtige film, fjernes papirunderlaget fra den højre halvdel og afslutter vedhæftningen af mønsteret.

5. Brug Phillips -spidsen af HyperDuino -skruetrækkeren, der følger med i dit kit, til at lave små huller til maskinens skruer, der holder motorerne på plads. Der er to huller til hver motor plus et hul til motorens aksel.

6. Fortsæt og lav yderligere to huller til rullekuglen.

7. Til motorens aksler skal du bruge det blå hulværktøj til at lave huller i HyperDuino-sættet til at lave det første lille hul, der flugter med motorens aksler. Brug derefter en kuglepen eller lignende af plast til at forstørre hullet til cirka ¼”tommer i diameter.

8. Sæt en skive på hver af de lange (1 ½”) maskinskruer, og skub hullerne til motorerne fra ydersiden af kassen. (Det kræver lidt hårdt pres, men skruerne skal sidde tæt igennem hullerne.)

9. Monter motoren, der har 2 små huller, der matcher maskinens skruer, på skruerne og fastgør den med møtrikkerne. HyperDuino -skruetrækkeren vil være behjælpelig med at stramme skruerne, men stram ikke for meget til, at papklemmen knuses.

10. Gentag for den anden motor.

11. Find velcro -cirklerne. Par kroge og sløjfer (fuzzy) cirkler sammen med bagsiden stadig fastgjort. Fjern derefter bagsiden fra sløjfen (fuzzy) cirkel og vedhæft hver cirkel, hvor du ser de 3 konturer hver for HyperDuino -kortet og batterikassen. Efter placering fjernes underlaget fra krogcirklen.

12. Placer nu forsigtigt HyperDuino med dens skumunderstøtning og batterikassen (lukket og med kontakten "op") på velcrocirklerne. Tryk dem ned med tilstrækkelig kraft til at de klæber til cirklernes klæbende bagside.

13. Du kan nu tilslutte batteriet og motorkablerne. Hvis du ser meget godt efter, kan du se etiketter ved siden af hver af de 8 motorterminaler, mærket A01, A02, B01 og B02. Sæt den sorte ledning på den øvre motor (“B”) til B02, og den røde ledning til B01. For den nederste motor ("A") skal den røde ledning på den nederste motor ("A") sættes på A02 og den sorte ledning til A01. For at oprette forbindelsen skal du forsigtigt indsætte ledningen i hullet, indtil du føler, den stopper, og derefter løfte den orange håndtag og holde den åben, mens du skubber tråden yderligere 2 mm eller deromkring længere ind i hullet. Slip derefter håndtaget. Hvis tråden er ordentligt fastgjort, kommer den ikke ud, når du giver den en blid slæbning.

14. For batteriets ledninger skal den røde ledning fastgøres til Vm på motorens strømstik, og den sorte ledning til Gnd. Små motorer kan drives fra Arduino 9v-batteriet, men et ekstra batteri som de fire AA-batteripakker kan bruges til at drive motorer og tilsluttes ved hjælp af de 2 terminaler øverst til venstre på HyperDuino+R-kortet. Valget er op til dig til din særlige applikation og konfigureres ved at flytte “jumperen” til den ene eller den anden position. Standardpositionen er til højre for at drive motorerne fra 9v -batteriet. Til disse aktiviteter, hvor du har tilføjet de fire AA-batteri-etuier, vil du flytte jumperen til "venstre" position.

15. Fold til sidst boksen sammen som vist på et af de sidste resterende billeder.

16. Nu er det et godt tidspunkt at indsætte de to ⅜”maskinskruer med skiver inde fra kassen gennem hullerne og fastgøre rullekuglesamlingen med skiver.

17. Fastgør nu hjulene ved blot at trykke dem på akslerne. Vær opmærksom på hjulene på motorakslerne, så hjulene er pænt vinkelret på akslerne og ikke vinkles mere, end du kan undgå. Veljusterede hjul giver bilen et rettere spor, når den bevæger sig fremad.

18. Den sidste ting at gøre for nu er at lave et hul til USB -kablet. Dette er ikke så let at gøre på en smuk måde, men med lidt beslutsomhed vil du være i stand til at få jobbet udført. Se på USB -stikket på HyperDuino -kortet og den skitserede boks mærket "USB -kabel". Følg det visuelt til siden af kassen, og brug HyperDuino skruetrækker phillips -spidsen til at lave et hul, der er cirka 1”over bunden af kassen, og så bedst justeret til midten af USB -kabelbanen, som du kan. Hvis dette er off-center, vil det gøre det lidt vanskeligere senere at tilslutte USB-kablet gennem hullet. Efter at have startet hullet med skruetrækkeren, skal du forstørre det yderligere med det blå hulværktøj, derefter en plastikpind, og endelig flytte op til en Sharpie eller et hvilket som helst andet værktøj med den største diameter, du kan finde. Hvis du har en Xacto -kniv, er dette bedst, men de er muligvis ikke tilgængelige i klasseværelsesindstillinger.

19. Test hullets størrelse med den firkantede stikende på HyperDuino USB -kablet. Hullet vil ikke være særlig smukt, men du skal gøre det stort nok til, at det firkantede stik kan passere igennem. Bemærk: Efter at have lavet hullet, er korrektionsvæske ('White-out') en måde at male over den mørkere pap, der udsættes for ved hullet.

20. For at få boksen til at lukke, skal du lave 2 snit med en saks, hvor klappen ellers ville løbe ind i motoren, og enten folde den resulterende klap lidt tilbage eller afskære den helt.

Trin 3: Kodning af et simpelt "Maze-Running" -program

Den første programmeringsudfordring bliver at oprette et program, der kan "køre" bilen gennem et mønster.

For at gøre dette bliver du nødt til at lære at bruge iForge-blokprogrammeringssproget til at oprette funktioner, der styrer motorerne i fællesskab for at bevæge sig frem og tilbage, og også foretage venstre- og højresving. Den afstand, som bilen bevæger sig i hver del af sin rejse, bestemmes af, hvor længe motorerne kører, og med hvilken hastighed, så du også lærer at kontrollere dem.

Af effektivitetshensyn i denne vejledning leder vi dig nu til dokumentet "Kodning med HyperDuino & iForge".

Det viser dig, hvordan du installerer iForge -udvidelsen til Chrome, opretter en konto og opbygger blokprogrammer, der styrer pins på HyperDuino.

Når du er færdig med det, skal du vende tilbage hertil og fortsætte med denne vejledning og lære at styre motorer ved hjælp af HyperDuino.

Trin 4: Grundlæggende motorstyring

Øverst på HyperDuino “R” -kortet er let tilsluttede terminaler, der giver dig mulighed for at indsætte en ledning fra en motor eller et batteri. Dette er, så der ikke kræves særlige stik, og du er mere tilbøjelig til at kunne tilslutte batterier og motorer "ud af kassen".

Vigtig bemærkning: Navnene "A01" og "A02" for motorstikkene betyder IKKE, at de analoge ben A01 og A02 styrer dem. “A” og “B” bruges kun til at betegne motorer “A” og “B”. Digitale I/O -ben 3 til 9 bruges til at styre alle motorer, der er knyttet til HyperDuino+R -kortterminalerne.

Batteriet skal vælges med en effektkapacitet (milliamp-timer) og spænding, der passer til de motorer, du bruger. 4 eller 6 AA -batterier i en æske som denne er typiske:

Eksempel fra Amazon: 6 AA batteriholder med 2,1 mm x 5,5 mm stik 9V output (billede 2)

Det er vigtigt korrekt at forbinde polariteten (positiv og negativ) til Vm (positiv) og Gnd ("jord" = negativ). Hvis du tilslutter den positive ledning af en strømkilde til den negative (Gnd) indgang på den eksterne strømforbindelse, er der en beskyttelsesdiode, der blokerer kortslutningen, og samtidig vil motorerne ikke få strøm.

Motorstyringen kan styre enten:

Fire enkelretnings DC-motorer forbundet til A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Bemærk: kun én “A” motor og én “B” motor kan være tændt samtidigt. Det er ikke muligt at have alle fire enkeltretningsmotorer på samme tid.

Pin 8: høj, Pin 9: lav = Motor A01 “tændt”

Pin 8: lav, Pin 9: høj = Motor A02 “on”

(Pins 8, 9: lav = begge B -motorer slukket)

Pin 12: lav, Pin 13: høj = Motor B01 “on”

Pin 12: høj, Pin 13: low = Motor B02 “on”

(Pins 12, 13: lav = begge B -motorer slukket)

To tovejs DC-motorer forbundet til A01/A02 og B01/B02

Pin 8 = høj, pin 9 = low = Motor A “fremad*”

Pin 8 = lav, pin 9 = høj = Motor A “omvendt*”

(Pin 8 = lav, pin 9 = low = Motor A “slukket”)

Pin 12 = høj, pin 13 = low = Motor B “fremad*”

Pin 12 = lav, pin 13 = høj = Motor B “omvendt*”

(Pin 12 = lav, pin 13 = lav = Motor B “slukket”)

(*afhængig af polaritet i motorkabler og orientering af motor, hjul og robotbil.)

Én trinmotor tilsluttet A01/A02/B01/B02 og Gnd

Spændings- og strømgrænserne for HyperDuino -motorstyringen er 15v og 1,2 A (gennemsnit)/3,2 A (top) baseret på Toshiba TB6612FNG -motorstyring IC.

Motor “A”: Tilslut til A01 & A02

(Se de sidste to billeder til demonstration)

Motorhastighed

Hastigheden på motorerne A og B styres med henholdsvis ben 10 og 11:

Hastighed på motor A: Pin 10 = PWM 0-255 (eller sæt pin 10 = HIGH)

Motor B-hastighed: Pin 11 = PWM 0-255 (eller sæt pin 11 = HIGH)

Ved enkeltretningsdrift (fire motorer) fungerer hastighedsreguleringen af pin 10 for både "A" -motorer og pin 11 for begge "B" -motorer. Det er ikke muligt uafhængigt at kontrollere hastigheden på alle fire motorer.

Motorer med lav effekt (mindre end 400ma)

Motorstyringen kan bruge en ekstern batterikilde på op til 15v og 1,5 ampere (2,5 ampere i øjeblikket). Men hvis du bruger en motor, der kan køre på 5-9v og bruger mindre end 400ma, kan du bruge den sorte jumper ved siden af motorens strømstik og flytte den til positionen "Vin". Den alternative position, "+VM" er for ekstern strøm.

Smart bilaktivitet

Med din smarte bil samlet kan du nu gå videre til Smart Car Activity, hvor du vil lære at programmere din bil.