Begynderens selvkørende robotkøretøj med kollisions undgåelse: 7 trin

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

Hej! Velkommen til min nybegyndervenlige Instruktion om, hvordan du laver dit eget selvkørende robotkøretøj med kollisionsundgåelse og GPS-navigation. Ovenfor er en YouTube -video, der demonstrerer robotten. Det er en model for at demonstrere, hvordan et ægte autonomt køretøj fungerer. Bemærk, at min robot sandsynligvis vil se anderledes ud end dit endelige produkt.

Til denne build skal du bruge:

- OSEPP Robotic Functional Kit (inkluderer bolte, skruetrækkere, kabler osv.) (98,98 $)

- Arduino Mega 2560 Rev3 ($ 40,30)

- HMC5883L digitalt kompas ($ 6,99)

- HC-SR04 ultralydssensor ($ 3,95)

- NEO-6M GPS og antenne ($ 12,99)

- HC-05 Bluetooth-modul (7,99 $)

- USB Mini B -kabel (du har muligvis dette liggende) ($ 5,02)

- En Android -smartphone

- Seks AA -batterier, 1,5 volt hver

-Ethvert stanglignende ikke-magnetisk materiale (som aluminium), du gerne vil genbruge

- Dobbeltsidet tape

- En håndboremaskine

Trin 1: Montering af robotens chassis og mobilitet

Forklaring: Det er ikke et køretøj, hvis det ikke rykker! Det mest basale robotkøretøj kræver hjul, motorer og et chassis (eller robotens "karosseri"). I stedet for at anskaffe hver af disse dele separat, foreslår jeg stærkt, at man køber et kit til en startbiler. Til mit projekt brugte jeg OSEPP Robotic Functional Kit, fordi det fulgte med en overflod af dele og tilgængelige værktøjer, og jeg følte, at en tankkonfiguration var bedst for robottens stabilitet, samt forenklet vores programmering ved kun at kræve to motorer.

Fremgangsmåde: Det ville ikke være nyttigt for dig, hvis jeg blot gentog samlevejledningen, som du kan finde her (du har også mulighed for en trekantet tankkonfiguration). Jeg vil bare råde til at holde alle kabler så tæt på robotten som muligt og væk fra jorden eller hjulene, især for kablerne fra motorerne.

Hvis du vil have en budgetmulighed i forhold til at købe et dyrt kit, kan du også genbruge en gammel, fungerende RC -bil og bruge motorer, hjul og chassis derfra, men jeg er ikke sikker på, hvor kompatibel Arduino og dens kode er til dem bestemte dele. Det er et bedre bud at vælge sættet fra OSEPP.

Trin 2: Indarbejde Arduino

Forklaring: Fordi dette er en begyndervejledning, vil jeg gerne hurtigt forklare, hvad Arduino er for alle læsere, der måske ikke er bekendt med dets anvendelse inden for elektronik. En Arduino er en type mikrokontroller, hvilket betyder, at den gør præcis det - at kontrollere robotten. Du kan skrive instruktioner i kode på din computer, der vil blive oversat til et sprog, som Arduino kan forstå, så kan du uploade disse instruktioner til Arduino, og Arduino vil straks begynde at forsøge at udføre disse instruktioner, når den er tændt. Den mest almindelige Arduino er Arduino Uno, som er inkluderet i OSEPP -kittet, men du skal bruge Arduino Mega til dette projekt, fordi dette er et større projekt, end hvad Arduino Uno er i stand til. Du kan bruge kittets Arduino Uno til andre sjove projekter.

Fremgangsmåde: Arduino kan fastgøres til robotten ved hjælp af lynlåse eller skrue afstandsstykker fast på bunden af robotten.

Vi vil gerne have, at Arduino styrer motorerne i vores robot, men motorerne kan ikke oprette forbindelse til Arduino direkte. Derfor skal vi fastgøre vores motorafskærmning (som kom fra vores kit) oven på Arduino for at kunne danne en forbindelse med motorkablerne og Arduinoen. Tappene, der kommer fra bunden af motorskærmen, skal passe lige ind i "hullerne" på Arduino Mega. Kablerne, der strækker sig fra motorerne, passer ind i åbninger på motorskærmen som billedet ovenfor. Disse åbninger åbnes og lukkes ved at dreje en skruetrækker ind i et + formet indrykning øverst i åbningen.

Dernæst har Arduino brug for spænding for at fungere. OSEPP Robotic Functional Kit skulle have været udstyret med en batteriholder, der passer til seks batterier. Efter at du har sat seks batterier i holderen, skal du sætte ledningerne, der strækker sig fra batteriholderen, ind i åbningerne på motorafskærmningen beregnet til spænding.

Trin 3: Tilføjelse af Bluetooth -kontrol

Fremgangsmåde: Efter Arduinoen er fundet ud, er tilføjelse af Bluetooth-modulet lige så let at indsætte de fire stik af Bluetooth-modulet i den fire-hullede slot på motorskærmen, som vist ovenfor.

Utroligt enkelt! Men vi er ikke færdige. Bluetooth -modulet er kun halvdelen af den faktiske Bluetooth -kontrol. Den anden halvdel konfigurerer fjern -appen på vores Android -enhed. Vi vil bruge appen udviklet af OSEPP, der er beregnet til robotten, der er samlet fra Robotic Functional Kit. Du kan bruge en anden fjernapp på din enhed, eller du kan endda lave din egen, men til vores formål ønsker vi ikke at genopfinde hjulet. OSEPP har også instruktioner i, hvordan de installerer deres app, som ikke kan installeres fra Google Play -butikken. Du kan finde disse instruktioner her. Layoutet på den fjernbetjening, du installerer, kan se anderledes ud end selvstudiet, og det er fint.

Trin 4: Tilføjelse af kollisionsundgåelse

Forklaring: Nu hvor robotten er mobil, er den nu i stand til at løbe ind i vægge og store genstande, hvilket potentielt kan skade vores hardware. Derfor inkorporerer vi vores ultralydssensor helt forrest i robotten, ligesom du ser på billedet ovenfor.

Fremgangsmåde: OSEPP Robotic Functional Kit indeholder alle de dele, du ser der, undtagen ultralydssensoren. Når du samlede chassiset ved at følge instruktionsmanualen, jeg havde knyttet, skulle du allerede have bygget denne holder til ultralydssensoren. Sensoren kan simpelthen dukke op i holderens to huller, men du skal holde sensoren på plads med et gummibånd for at forhindre, at den falder af holderen. Indsæt et kabel, der passer til alle fire stik på sensoren, og tilslut den anden ende af kablet til kolonnen 2 af stifter på motorafskærmningen.

Du kan inkludere flere ultralydssensorer, forudsat at du har hardware til at holde dem på plads.

Trin 5: Tilføjelse af en GPS og kompas

Forklaring: Vi har næsten afsluttet vores robot! Dette er den sværeste del ved at samle vores robot. Jeg vil først forklare GPS'en og det digitale kompas. Arduino refererer til GPS'en til at indsamle satellitdata om robotens nuværende placering, hvad angår breddegrad og længdegrad. Denne breddegrad og længdegrad tages i brug, når den er parret med aflæsninger fra det digitale kompas, og disse tal sættes i en række matematiske formler i Arduino for at beregne, hvilken bevægelse robotten skal foretage for at nå sin destination. Kompasset smides imidlertid af i nærvær af jernholdige materialer eller materialer, der indeholder jern og er derfor magnetiske.

Fremgangsmåde: For at afbøde eventuel interferens fra jernkomponenter i vores robot tager vi vores stavlignende aluminium og bøjer det til en lang V-form, som på billedet ovenfor. Dette er for at skabe en vis afstand fra jernholdige materialer på robotten.

Aluminium kan bøjes i hånden eller ved hjælp af et grundlæggende håndværktøj. Længden på dit aluminium er ligegyldigt, men sørg for, at det resulterende V-formede aluminium ikke er alt for tungt.

Brug det dobbeltsidede tape til at sætte GPS-modulet, GPS-antennen og det digitale kompas fast på aluminiumsarmaturet. MEGET VIGTIGT: Det digitale kompas og GPS -antennen skal placeres i toppen af aluminiumsarmaturet, som vist på billedet ovenfor. Det digitale kompas skal også have to pile i en L-form. Sørg for, at x-pilen peger på forsiden af robotten.

Bor huller i begge ender af aluminiumet, så en møtrik kan skrues igennem aluminiumet og et hul på robotchassiset.

Sæt det digitale kompasskabel i Arduino Mega, i den lille "stikkontakt" lige under spændingsåbningen på motorskærmen. Tilslut a -kablet fra stedet på GPS'en mærket "RX" til pin TX314 på Arduino Mega (ikke på motorskærmen), et andet kabel fra stedet mærket "TX" til pin RX315, et andet kabel fra "VIN" på GPS til 3V3 -stiften på motorskærmen og et sidste kabel fra "GND" på GPS'en til GND -stiften på motorskærmen.

Trin 6: Bring det hele sammen med kode

Fremgangsmåde: Det er på tide at give vores Arduino Mega den kode, jeg allerede har forberedt til dig. Du kan downloade Arduino -applikationen gratis her. Download derefter hver af de filer, jeg har nedenfor (jeg ved, at det ligner meget, men de fleste af disse er meget små filer). Åbn nu MyCode.ino, Arduino -applikationen skal åbne, klik derefter øverst på Værktøjer, derefter på Board, og til sidst Arduino Mega eller Mega 2560. Derefter øverst skal du klikke på Skitse og derefter vise Skitsemappe. Dette åbner filplaceringen af MyCode.ino på din pc. Klik og træk alle de andre filer, du har downloadet fra denne instruks, til MyCode.ino -filen. Gå tilbage til Arduino -applikationen, og klik på afkrydsningsfeltet øverst til højre, så programmet kan oversætte koden til maskinsprog, Arduino kan forstå.

Nu hvor du har al koden klar, skal du slutte din pc til Arduino Mega ved hjælp af dit USB Mini B -kabel. Gå tilbage til Arduino -applikationen med MyCode.ino åben og klik på højre pileknap øverst til højre på skærmen for at uploade koden til Arduino. Vent, indtil applikationen fortæller dig, at upload er gennemført. På dette tidspunkt er din robot færdig! Nu skal vi teste det.

Tænd for Arduino ved at bruge kontakten på motorskærmen, og åbn OSEPP -fjernappen på din Android -enhed. Sørg for, at Bluetooth -modulet på robotten blinker et blåt lys, og vælg Bluetooth -forbindelsen, når appen åbnes. Vent på, at appen siger, at den har forbindelse til din robot. På fjernbetjeningen skal du have standard venstre-højre-op-ned-knapper til venstre og A-B-X-Y-knapper til højre. Med min kode gør X- og Y -knapperne ikke noget, men A -knappen er for at gemme robotens nuværende breddegrad og længdegrad, og B -knappen er for robotten at begynde at flytte til den gemte placering. Sørg for, at GPS'en har et blinkende rødt lys, når du bruger A- og B -knapperne. Det betyder, at GPS'en har forbindelse til satellitter og indsamler data, men hvis lyset ikke blinker, skal du blot tage robotten udenfor med direkte udsigt til himlen og vente tålmodigt. Cirklerne i bunden er beregnet til at være joysticks, men bruges ikke i dette projekt. Midt på skærmen logger info om robotens bevægelser, hvilket var nyttigt under min test.

Mange tak til OSEPP, samt lombarobot id og EZTech på YouTube for at give mig grundlaget for at skrive kode til dette projekt. Støt venligst disse parter:

OSEPP

EZTech -kanal

lombarobot id -kanal

Trin 7: Valgfri udvidelse: Objektregistrering

I begyndelsen af denne instruktionsbog nævnte jeg, at billedet af mit robotvogn, du så i begyndelsen, vil se anderledes ud end dit færdige produkt. Især henviser jeg til Raspberry Pi og kamera, som du ser ovenfor.

Disse to komponenter arbejder sammen for at opdage stopskilte eller røde stoplys i robotens vej og stoppe midlertidigt, hvilket gør robotten til en tættere model til et ægte autonomt køretøj. Der er flere forskellige applikationer af Raspberry Pi, der kan gælde for dit køretøj. Hvis du gerne vil arbejde videre med dit robotkøretøj ved at inkludere Raspberry Pi, anbefaler jeg stærkt at købe Rajandeep Singhs kursus om at bygge et selvkørende, objektdetekterende køretøj. Du kan finde hans komplette kursus om Udemy her. Rajandeep bad mig ikke om at råbe sit forløb ud; Jeg føler simpelthen, at han er en vidunderlig instruktør, der vil engagere dig i autonome køretøjer.