Самоходный робот-робот для начинающих с системой предотвращения столкновений: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Привет! Добро пожаловать в мой удобный для новичков учебник о том, как создать собственный роботизированный робот с автоматическим управлением с системой предотвращения столкновений и GPS-навигацией. Выше видео на YouTube, демонстрирующее робота. Это модель, демонстрирующая, как работает настоящий автономный автомобиль. Обратите внимание, что мой робот, скорее всего, будет отличаться от вашего конечного продукта.

Для этой сборки вам понадобятся:

- Функциональный комплект OSEPP Robotic (включает болты, отвертки, кабели и т. Д.) (98,98 долларов США)

- Arduino Mega 2560 Rev3 (40,30 доллара США)

- Цифровой компас HMC5883L (6,99 доллара США)

- Ультразвуковой датчик HC-SR04 (3,95 доллара США)

- GPS и антенна NEO-6M (12,99 долларов США)

- Модуль Bluetooth HC-05 ($ 7,99)

- Кабель USB Mini B (возможно, он у вас валяется) (5,02 доллара США)

- Смартфон Android

- Шесть батареек АА по 1,5 вольта каждая

- Любой стержневой немагнитный материал (например, алюминий), который вы хотите переработать.

- Двухсторонний скотч

- ручная дрель

Шаг 1: Сборка шасси и мобильности робота

Пояснение: Это не транспортное средство, если оно не трогается с места! Самый простой роботизированный автомобиль требует колес, двигателей и шасси (или «тела» робота). Вместо того, чтобы приобретать каждую из этих частей по отдельности, я настоятельно рекомендую купить комплект для стартового роботизированного транспортного средства. В своем проекте я использовал функциональный робот OSEPP, потому что он поставлялся с множеством деталей и доступных инструментов, и я чувствовал, что конфигурация резервуара лучше всего подходит для стабильности робота, а также упрощает наше программирование, требуя только двух двигателей.

Порядок действий: Было бы бесполезно, если бы я просто повторил руководство по сборке, которое вы можете найти здесь (у вас также есть вариант треугольной конфигурации резервуара). Я бы просто посоветовал держать все кабели как можно ближе к роботу и подальше от земли или колес, особенно кабели от двигателей.

Если вам нужен бюджетный вариант, а не покупка дорогого комплекта, вы также можете переработать старую работающую радиоуправляемую машину и использовать двигатели, колеса и шасси из нее, но я не уверен, насколько совместимы Arduino и ее код с ними. отдельные части. Лучше выбрать комплект OSEPP.

Шаг 2: включение Arduino

Объяснение: поскольку это руководство для начинающих, я хотел бы быстро объяснить, что такое Arduino, для всех читателей, которые могут быть незнакомы с его использованием в электронике. Arduino - это разновидность микроконтроллера, что означает, что он делает именно это - управляет роботом. Вы можете написать инструкции в коде на своем компьютере, который будет переведен на язык, понятный Arduino, затем вы можете загрузить эти инструкции в Arduino, и Arduino немедленно начнет попытки выполнить эти инструкции, когда он будет включен. Самым распространенным Arduino является Arduino Uno, который входит в комплект OSEPP, но для этого проекта вам понадобится Arduino Mega, потому что это более масштабный проект, чем то, на что способна Arduino Uno. Вы можете использовать Arduino Uno из комплекта для других забавных проектов.

Процедура: Arduino может быть прикреплен к роботу с помощью стяжек или привинчивания прокладок к основанию робота.

Мы бы хотели, чтобы Arduino управляла двигателями нашего робота, но двигатели не могут подключаться к Arduino напрямую. Поэтому нам нужно прикрепить наш моторный щит (который входит в наш комплект) поверх Arduino, чтобы иметь возможность формировать соединение с кабелями двигателя и Arduino. Штыри, идущие снизу моторного щита, должны входить прямо в «отверстия» Arduino Mega. Кабели, идущие от двигателей, входят в пазы на моторном щите, как показано на изображении выше. Эти слоты открываются и закрываются путем вращения отвертки в углублении в форме + в самом верху слота.

Затем для работы Arduino требуется напряжение. Функциональный комплект OSEPP Robotic должен был поставляться с держателем для шести батареек. Вставив шесть батарей в держатель, вставьте провода, выходящие из держателя батареи, в прорези на моторном щите, предназначенные для напряжения.

Шаг 3. Добавление управления Bluetooth

Процедура: После того, как Arduino разобрался, для добавления модуля Bluetooth нужно так же просто вставить четыре штыря модуля Bluetooth в слот с четырьмя отверстиями на моторном щите, как показано выше.

Невероятно просто! Но мы еще не закончили. Модуль Bluetooth - это только половина фактического управления Bluetooth. Другая половина - это настройка удаленного приложения на нашем Android-устройстве. Мы будем использовать приложение, разработанное OSEPP, которое предназначено для робота, собранного из Robotic Functional Kit. Вы можете использовать другое удаленное приложение на своем устройстве или даже создать свое собственное, но для наших целей мы не хотим изобретать велосипед. У OSEPP также есть инструкции по установке своего приложения, которое нельзя установить из магазина Google Play. Вы можете найти эти инструкции здесь. Компоновка устанавливаемого пульта дистанционного управления может отличаться от схемы в руководстве, и это нормально.

Шаг 4: Добавление предотвращения столкновений

Пояснение: Теперь, когда робот является мобильным, он теперь может врезаться в стены и большие объекты, что потенциально может повредить наше оборудование. Поэтому мы встраиваем наш ультразвуковой датчик в самую переднюю часть робота, как вы видите на изображении выше.

Процедура: Функциональный комплект OSEPP Robotic включает в себя все части, которые вы там видите, за исключением ультразвукового датчика. Когда вы собирали корпус, следуя инструкции, которую я связал, вы уже должны были изготовить этот держатель для ультразвукового датчика. Датчик можно просто вставить в два отверстия держателя, но вы должны удерживать датчик на месте с помощью резиновой ленты, чтобы он не упал с держателя. Вставьте кабель, который подходит ко всем четырем контактам на датчике, и подключите другой конец кабеля к колонке 2 контактов на экране двигателя.

Вы можете включить несколько ультразвуковых датчиков, если у вас есть оборудование, чтобы удерживать их на месте.

Шаг 5: Добавление GPS и компаса

Пояснение: Мы почти закончили работу над нашим роботом! Это самая сложная часть сборки нашего робота. Я хотел бы сначала объяснить GPS и цифровой компас. Arduino обращается к GPS для сбора спутниковых данных о текущем местоположении робота с точки зрения широты и долготы. Эти широта и долгота используются в сочетании с показаниями цифрового компаса, и эти числа помещаются в серию математических формул в Arduino, чтобы вычислить, какое движение робот должен совершить дальше, чтобы достичь пункта назначения. Однако компас вылетает из-за присутствия черных металлов или материалов, содержащих железо, и поэтому является магнитным.

Процедура: Чтобы уменьшить любые потенциальные помехи от металлических компонентов нашего робота, мы возьмем алюминиевый стержень и согнем его в длинную V-образную форму, как на изображении выше. Это необходимо для создания некоторого расстояния от черных металлов на роботе.

Алюминий можно согнуть вручную или с помощью обычного ручного инструмента. Длина вашего алюминия не имеет значения, но убедитесь, что полученный V-образный алюминий не слишком тяжелый.

Используйте двусторонний скотч, чтобы приклеить GPS-модуль, GPS-антенну и цифровой компас к алюминиевому приспособлению. ОЧЕНЬ ВАЖНО: цифровой компас и антенна GPS должны быть размещены на самом верху алюминиевого крепления, как показано на изображении выше. Также на цифровом компасе должны быть две стрелки в форме буквы L. Убедитесь, что стрелка x указывает на переднюю часть робота.

Просверлите отверстия на обоих концах алюминия, чтобы гайку можно было завинтить через алюминий, и отверстие в шасси робота.

Подключите кабель цифрового компаса к Arduino Mega в маленькую «розетку» прямо под разъемом для напряжения на моторном щите. Подключите кабель a от точки на GPS, помеченной «RX», к контакту TX314 на Arduino Mega (не на моторном щите), другой кабель от точки с меткой «TX» к контакту RX315, другой кабель от «VIN» на GPS к контакту 3V3 на моторном щите и последний кабель от "GND" на GPS к контакту GND на моторном щите.

Шаг 6: Собираем все вместе с кодом

Процедура: Пришло время передать нашей Arduino Mega код, который я уже подготовил для вас. Вы можете бесплатно скачать приложение Arduino здесь. Затем загрузите каждый из файлов, которые у меня есть ниже (я знаю, что их много, но большинство из них очень маленькие). Теперь откройте MyCode.ino, приложение Arduino должно открыться, затем вверху нажмите «Инструменты», затем «Плата» и, наконец, Arduino Mega или Mega 2560. После этого вверху нажмите «Скетч», затем «Показать папку со скетчем». Это откроет расположение файла MyCode.ino на вашем компьютере. Щелкните и перетащите все остальные файлы, которые вы скачали из этой инструкции, в файл MyCode.ino. Вернитесь в приложение Arduino и щелкните галочку в правом верхнем углу, чтобы программа могла перевести код на машинный язык, понятный Arduino.

Теперь, когда у вас есть весь код, подключите ваш компьютер к Arduino Mega с помощью кабеля USB Mini B. Вернитесь в приложение Arduino с открытым MyCode.ino и нажмите кнопку со стрелкой вправо в правом верхнем углу экрана, чтобы загрузить код в Arduino. Подождите, пока приложение не сообщит вам, что загрузка завершена. На этом ваш робот готов! Теперь нам нужно это протестировать.

Включите Arduino с помощью переключателя на моторном щите и откройте удаленное приложение OSEPP на своем устройстве Android. Убедитесь, что модуль Bluetooth на роботе мигает синим светом, и выберите соединение Bluetooth при открытии приложения. Подождите, пока приложение сообщит, что подключилось к вашему роботу. На пульте дистанционного управления у вас должны быть стандартные элементы управления влево-вправо-вверх-вниз слева и кнопки A-B-X-Y справа. С моим кодом кнопки X и Y ничего не делают, но кнопка A предназначена для сохранения текущих широты и долготы робота, а кнопка B предназначена для того, чтобы робот начал движение в это сохраненное место. Убедитесь, что GPS имеет мигающий красный свет при использовании кнопок A и B. Это означает, что GPS подключился к спутникам и собирает данные, но если индикатор не мигает, просто выведите робота на улицу с прямым обзором неба и терпеливо ждите. Круги внизу предназначены для джойстиков, но не используются в этом проекте. В середине экрана будет отображаться информация о движениях робота, что было полезно во время моего тестирования.

Большое спасибо OSEPP, а также lombarobot id и EZTech на YouTube за предоставленную мне основу для написания кода для этого проекта. Пожалуйста, поддержите эти партии:

OSEPP

Канал EZTech

канал id ломбаробота

Шаг 7: Дополнительное расширение: обнаружение объектов

В начале этого руководства я упомянул, что изображение моего роботизированного транспортного средства, которое вы видели в самом начале, будет отличаться от вашего готового продукта. В частности, я имею в виду Raspberry Pi и камеру, которые вы видите выше.

Эти два компонента работают вместе, чтобы обнаруживать знаки остановки или красные стоп-сигналы на пути робота и временно останавливаться, что делает модель робота более близкой к реальному автономному транспортному средству. Есть несколько различных приложений Raspberry Pi, которые можно применить к вашему автомобилю. Если вы хотите продолжить работу над своим роботизированным транспортным средством, включив в него Raspberry Pi, я настоятельно рекомендую приобрести курс Раджандипа Сингха по созданию беспилотного транспортного средства для обнаружения объектов. Вы можете найти его полный курс по Удеми здесь. Раджандип не просил меня выкрикивать его курс; Я просто чувствую, что он замечательный инструктор, который будет заниматься с вами беспилотными автомобилями.