Ваш собственный умный автомобиль и не только HyperDuino + R V3.5R с Funduino / Arduino: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Это прямая копия из этого набора инструкций ЗДЕСЬ. Для получения дополнительной информации посетите HyperDuino.com.

С HyperDuino + R v4.0R вы можете начать исследование во многих различных направлениях, от управления двигателями до исследования электроники, от программирования (кодирования) до понимания того, как могут взаимодействовать физический и цифровой миры. Благодаря всему новому, что вы изучаете, ваши собственные возможности для изобретений, инноваций и дальнейших открытий расширяются в десять и более раз.

В этом конкретном уроке рассматривается превращение картонной коробки с некоторыми колесами и моторами в «умную машину». Это часто называют робототехникой, но это достойная тема для рассмотрения того, что отличает автомат (автоматы), умные автомобили и «робота» (см. Также происхождение слова «робот»). Например, действительно ли этот «падающий робот» - это «робот» или просто автомат?

Может показаться, что слова не важны, однако для наших целей мы считаем различия в том, что автомат - это то, что не меняет своего поведения на основе внешнего ввода. Он повторяет один и тот же курс запрограммированных действий снова и снова. Робот - это то, что выполняет разные действия в ответ на разные входные данные. В расширенной форме уровни нескольких входов могут приводить к различным действиям. То есть не только один выход на каждый вход, но и различные действия, основанные на программном анализе нескольких входов.

«Умный автомобиль» исследует этот диапазон. В простейшей форме умный автомобиль заранее запрограммирован на движение по заранее заданной траектории. В этом случае проблема может заключаться в перемещении автомобиля по заранее подготовленному «лабиринту». Однако в этот момент успех миссии полностью определяется заранее запрограммированным набором действий, например, вперед 10, вправо, вперед 5, влево и т. Д.

На следующем уровне входной сигнал, например, от датчика дальности, может побудить автомобиль остановиться до того, как он коснется этого препятствия, и сделать поворот, чтобы принять новое направление. Это будет пример одного ввода, одного действия. То есть один и тот же вход (препятствие) всегда приводит к одному и тому же выходу (поворот от препятствия).

На более продвинутом уровне программа может отслеживать несколько входов, например уровень заряда батареи, а также отслеживание пути и / или уклонение от препятствий, и объединять все это в оптимальное следующее действие.

В первом случае программа представляет собой последовательность ходов. Во 2-м и 3-м примерах программа включает структуру «если-то», которая позволяет ей выполнять различные части программы в ответ на входные данные от датчиков.

Шаг 1: материалы

Коробка HyperDuino или аналогичная

HyperDuino + R v3.5R + Funduino / Arduino

Прозрачная клейкая пленка на основе (OL175WJ) с нанесенным рисунком. (или используйте это руководство только для двигателей и роликов, которые можно распечатать на бумаге)

Батарейный блок 4-AA плюс 4 батарейки AA

2 редукторных мотор-редуктора

2 колеса

1 роликовый ролик

4 крепежных винта № 4 x 40 1 ½ дюйма с шайбой и гайкой № 4

2 крепежных винта # 4 x 40 ⅜”с шайбой и гайкой # 4s

1 philipps / плоская отвертка

1 HC SR-04 Ультразвуковой датчик дальности

1 сервопривод 9g

1 батарейный блок 4xAA

4 батарейки типа АА

1 батарея 9v

1 ИК-пульт дистанционного управления и ИК-приемник

1 модуль приемника bluetooth 4.0 BLE SH-HC-08

Ультразвуковой датчик 1HC-SR04

2 3-проводных соединительных кабеля.

2 4-проводных соединительных кабеля, совместимых с Grove.

1 разъем Grove для кабеля розеток

1 пустая белая наклейка

1 отвертка HyperDuino (или аналогичная)

Шаг 2: создание умного автомобиля

(Все изображения предоставлены выше)

Подготовьте коробку

Хотя комплект HyperDuino Robotics мог включать пластиковую основу, называемую «шасси» (произносится «chass-ee»), мы думаем, что гораздо приятнее быть как можно ближе к построению вашего умного автомобиля «с нуля». По этой причине мы начнем с повторного использования картонной коробки самого набора HyperDuino Robotics.

В коробке HyperDuino + R вы найдете кусок белой бумаги с клейкой основой и кусок прозрачного материала с клейкой основой с контурами, показывающими расположение HyperDuino, батарейного отсека и двигателей.

Есть также круги, указывающие, где разместить круги на липучке с липкой основой.

1. Удалите клейкую подложку с белой бумажной этикетки и поместите ее поверх этикетки HyperDuino в верхней части коробки. Примечание: этот клеевой узор предназначен для создания руководства по компоновке конкретной коробки, картонной коробки MakerBit. После того, как вы использовали эту коробку или если вы хотите использовать другую коробку, вы можете использовать этот файл шаблона pdf, предназначенный для печати на бумаге, а затем вырезать направляющие двигателя (верхняя и нижняя = левая и правая) и одна направляющих роликового колеса. Вы можете приклеить бумагу на место, пока проделываете отверстия, а затем, когда они будут сделаны, удалите бумажный узор.

2. Разверните коробку HyperDuino + R, чтобы она лежала ровно. Это, наверное, самая сложная часть проекта. Вам нужно будет нажать и приподнять язычки с каждой стороны коробки из пазов в нижней части коробки. Вы можете обнаружить, что использование отвертки HyperDuino, чтобы толкнуть заслонку изнутри наружу, поможет освободить заслонки.

3. Снимите половину липкой подложки с прозрачного материала с левой стороны (если логотип HyperDuino находится «вверху») и поместите ее в коробку HyperDuino так, чтобы половинные очертания прорезей совпадали с вырезами на корпусе. коробка. Сделайте все возможное, чтобы совместить две горизонтальные линии со складками нижней части коробки HyperDuino + R.

4. Расположив левую сторону прозрачной пленки, снимите бумажную основу с правой половины и завершите прикрепление рисунка.

5. С помощью крестообразного наконечника отвертки HyperDuino, входящей в комплект, проделайте небольшие отверстия для крепежных винтов, которые будут удерживать двигатели на месте. Для каждого двигателя есть два отверстия, а также отверстие для оси двигателя.

6. Продолжайте и сделайте еще два отверстия для шарика-ролика.

7. Для осей двигателей используйте синий пластиковый инструмент для проделывания отверстий из набора HyperDuino, чтобы проделать первое маленькое отверстие, которое совпадает с осями двигателей. Затем используйте пластиковую шариковую ручку или что-то подобное, чтобы увеличить отверстие примерно до дюйма в диаметре.

8. Наденьте шайбу на каждый из длинных (1 ½ дюйма) крепежных винтов и протолкните отверстия для двигателей с внешней стороны коробки. (Это требует небольшого усилия, но винты должны плотно входить в отверстия.)

9. Установите двигатель с двумя маленькими отверстиями, соответствующими крепежным винтам, на винты и закрепите гайками. Отвертка HyperDuino поможет затянуть винты, но не затягивайте слишком сильно, чтобы картон не раздавился.

10. Повторите то же самое для другого двигателя.

11. Найдите круги на липучке. Соедините крючок и петлю (нечеткие) кружочки вместе с прикрепленной подложкой. Затем удалите подложку с петлевого (нечеткого) круга и прикрепите каждый круг, где вы видите по 3 контура для платы HyperDuino и батарейного отсека. После размещения снимите подкладку с крючка.

12. Теперь осторожно поместите HyperDuino с его пенопластовой подложкой и батарейным отсеком (закрытым, стороной переключателя вверх) на круги на липучке. Надавите на них с достаточной силой, чтобы они прилипли к липкой обратной стороне кругов.

13. Теперь вы можете прикрепить провода аккумулятора и двигателя. Если вы присмотритесь, вы можете увидеть метки рядом с каждой из 8 клемм двигателя, обозначенные A01, A02, B01 и B02. Подсоедините черный провод верхнего двигателя («B») к B02, а красный провод к B01. Для нижнего двигателя («A») подсоедините красный провод нижнего двигателя («A») к A02, а черный провод к A01. Чтобы выполнить соединение, вы осторожно вставляете провод в отверстие, пока не почувствуете, что он остановился, а затем поднимите оранжевый рычаг и, удерживая его в открытом положении, протолкните провод еще на 2 мм или около того дальше в отверстие. Затем отпустите рычаг. Если провод надежно закреплен, он не выйдет, когда вы слегка потянете за него.

14. Что касается проводов аккумулятора, присоедините красный провод к Vm разъема питания двигателя, а черный провод к Gnd. Маленькие моторы могут питаться от батареи Arduino 9v, но для питания моторов можно использовать дополнительную батарею, такую как четыре батарейных блока AA, которые подключаются с помощью 2 клемм в верхнем левом углу платы HyperDuino + R. Выбор зависит от вашего конкретного приложения и настраивается перемещением «перемычки» в одно или другое положение. Положение по умолчанию - справа, для питания двигателей от 9-вольтовой батареи. Для этих действий, когда вы добавили футляр с четырьмя батареями AA, вам нужно переместить перемычку в «левое» положение.

15. Наконец, сложите коробку, как показано на одной из последних оставшихся картинок.

16. Теперь самое время вставить два крепежных винта ⅜”с шайбами изнутри коробки через отверстия и прикрепить роликовый шарик в сборе с шайбами.

17. Теперь прикрепите колеса, просто прижав их к осям. Обратите внимание на колеса на осях двигателей, чтобы колеса были точно перпендикулярны осям и не были наклонены под большим углом, чем вы можете избежать. Хорошо выровненные колеса придадут автомобилю более прямую колею при движении вперед.

18. Последнее, что нужно сделать, это проделать отверстие для USB-кабеля. Это не так-то просто сделать красивым способом, но, проявив некоторую решимость, вы сможете выполнить свою работу. Посмотрите на разъем USB на плате HyperDuino и на обведенную рамку с надписью «USB-кабель». Визуально проследите за этим сбоку от коробки и с помощью крестообразной отвертки HyperDuino проделайте отверстие примерно на 1 дюйм над дном коробки и как можно лучше выровняйте его по центру пути USB-кабеля. Если это не по центру, позже будет немного сложнее подключить кабель USB через отверстие. После запуска отверстия с помощью отвертки увеличьте его еще больше с помощью синего инструмента для проделывания отверстий, а затем пластикового корпуса ручки, и, наконец, переходите к Sharpie или другому инструменту самого большого диаметра, который вы можете найти. Если у вас есть нож Xacto, это будет лучше, но они могут быть недоступны в настройках класса.

19. Проверьте размер отверстия с помощью квадратного разъема на конце кабеля USB HyperDuino. Отверстие не будет очень красивым, но вам нужно сделать его достаточно большим, чтобы квадратный соединитель мог пройти через него. Примечание. После проделывания отверстия корректирующая жидкость («Белый цвет») является одним из способов закрашивания более темного картона, открывшегося при проделывании отверстия.

20. Чтобы крышка коробки закрывалась, вам нужно сделать ножницами 2 разреза в том месте, где клапан в противном случае упирался бы в двигатель, и либо немного отогнуть получившийся клапан назад, либо отрезать его полностью.

Шаг 3. Написание простой программы "бега по лабиринту"

Первой задачей программирования будет создание программы, которая сможет «вести» машину по узору.

Для этого вам нужно будет научиться использовать блочный язык программирования iForge для создания функций, которые будут управлять двигателями в унисон, чтобы двигаться вперед и назад, а также делать повороты влево и вправо. Расстояние, которое автомобиль преодолевает на каждом этапе своего пути, определяется тем, как долго работают двигатели и с какой скоростью, поэтому вы также научитесь управлять ими.

Для большей эффективности мы направим вас к документу «Кодирование с помощью HyperDuino & iForge».

Это покажет вам, как установить расширение iForge для Chrome, создать учетную запись и построить блочные программы, управляющие контактами на HyperDuino.

Когда вы закончите, вернитесь сюда и продолжите изучение этого руководства, а также научитесь управлять двигателями с помощью HyperDuino.

Шаг 4: Базовое управление двигателем

В верхней части платы HyperDuino «R» расположены легко подключаемые клеммы, которые позволяют вставить оголенный провод от двигателя или аккумулятора. Это сделано для того, чтобы не требовать специальных разъемов, и вы с большей вероятностью сможете подключить батареи и двигатели «из коробки».

Важное примечание: названия «A01» и «A02» для разъемов двигателя НЕ означают, что аналоговые контакты A01 и A02 управляют ими. Буквы «A» и «B» используются только для обозначения двигателей «A» и «B». Контакты цифрового ввода / вывода с 3 по 9 используются для управления любыми двигателями, подключенными к клеммам платы HyperDuino + R.

Батарею следует выбирать с емкостью (миллиампер-час) и напряжением, соответствующими используемым двигателям. Типично 4 или 6 батареек AA в такой коробке:

Пример с Amazon: Держатель для батареек 6 AA с разъемом 2,1 мм x 5,5 мм, выход 9 В (рисунок 2)

Важно правильно подключить полярность (положительный и отрицательный) к Vm (положительный) и Gnd («земля» = отрицательный). Если вы подключите положительный вывод источника питания к отрицательному (Gnd) входу внешнего источника питания, появится защитный диод, который блокирует короткое замыкание, и в то же время двигатели не будут запитываться.

Контроллер мотора может управлять либо:

Четыре однонаправленных двигателя постоянного тока, подключенных к A01 / Gnd, A02 / Gnd, B01 / Gnd, B02 / Gnd

Примечание: одновременно могут быть включены только один двигатель «А» и один двигатель «В». Невозможно включить все четыре однонаправленных двигателя одновременно.

Контакт 8: высокий, контакт 9: низкий = двигатель A01 включен

Контакт 8: низкий, контакт 9: высокий = двигатель A02 включен

(Контакты 8, 9: низкий уровень = оба двигателя B выключены)

Контакт 12: низкий, Контакт 13: высокий = двигатель B01 «включен»

Контакт 12: высокий, Контакт 13: низкий = двигатель B02 включен

(Контакты 12, 13: низкий уровень = оба двигателя B выключены)

Два двунаправленных двигателя постоянного тока, подключенных к A01 / A02 и B01 / B02

Контакт 8 = высокий, контакт 9 = низкий = двигатель A «вперед *»

Контакт 8 = низкий, контакт 9 = высокий = двигатель A «реверс *»

(Контакт 8 = низкий, контакт 9 = низкий = двигатель A «выключен»)

Контакт 12 = высокий, контакт 13 = низкий = двигатель B «вперед *»

Контакт 12 = низкий, контакт 13 = высокий = двигатель B «реверсивный *»

(Контакт 12 = низкий, контакт 13 = низкий = двигатель B «выключен»)

(* зависит от полярности подключения двигателя и ориентации двигателя, колеса и автомобиля-робота.)

Один шаговый двигатель, подключенный к A01 / A02 / B01 / B02 и Gnd

Пределы напряжения и тока контроллера мотора HyperDuino составляют 15 В и 1,2 А (в среднем) / 3,2 А (пиковое значение) на основе ИС контроллера мотора Toshiba TB6612FNG.

Двигатель «A»: подключите к A01 и A02

(Для демонстрации посмотрите на последние две картинки)

Скорость мотора

Скорость двигателей A и B регулируется контактами 10 и 11 соответственно:

Скорость двигателя A: контакт 10 = PWM 0-255 (или установите контакт 10 = HIGH)

Скорость двигателя B: контакт 11 = PWM 0-255 (или установите контакт 11 = HIGH)

В однонаправленном режиме (четыре двигателя) регулировка скорости контакта 10 работает для обоих двигателей «A», а контакт 11 - для обоих двигателей «B». Невозможно независимо контролировать скорость всех четырех двигателей.

Двигатели малой мощности (менее 400 мА)

Контроллер мотора может использовать внешний аккумуляторный источник до 15 В и 1,5 А (кратковременно 2,5 А). Однако, если вы используете двигатель, который может работать от 5-9 В и потребляет менее 400 мА, вы можете использовать черную перемычку рядом с разъемами питания двигателя и переместить ее в положение «Vin». Альтернативное положение «+ VM» предназначено для внешнего источника питания.

Умная автомобильная деятельность

Собрав свой умный автомобиль, вы можете перейти к процессу «Умный автомобиль», где вы узнаете, как запрограммировать свой автомобиль.