Автономная радиоуправляемая машина: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

С появлением сегодня беспилотных, автономных автомобилей я решил взять на себя задачу сделать один из них. Этот проект также стал моим завершающим проектом в моих классах инженерного проектирования и разработки и робототехники и получил награду за лучший автономный автомобиль на конкурсе STEM в старших классах.

Вместо того, чтобы начинать с нуля, я решил использовать уже имеющуюся у нас радиоуправляемую машину и соединил ее с платой RedBoard Arduino Uno. Я выбрал Arduino из-за его относительной простоты использования и программирования.

Для тех, кто задается вопросом, этот автомобиль оснащен брызгозащищенным ESC Redcat Racing 03061 с щеточным двигателем. ESC уже был запрограммирован с помощью контроллера, который идет в комплекте с автомобилем. Я не тестировал это с бесщеточным двигателем, так как у нас его нет под рукой, но любой может попробовать этот проект с бесщеточным двигателем.

Вкратце, этот автомобиль собирает данные с (5) ультразвуковых датчиков HC-SR04. Эти данные возвращаются в Arduino, где он принимает решения о том, как двигаться. Затем Arduino соответственно управляет сервоприводом рулевого управления и двигателем. Для этого программа использует стандартную серво-библиотеку Arduino, и никаких дополнительных библиотек не требуется.

Автомобиль может регулировать скорость с помощью потенциометра и отталкиваться от стены при ударе о нее. Кроме того, автомобиль может исправиться, если он дрейфует слишком близко к стене, ускользнув от нее.

Шаг 1: Список деталей

Отказ от ответственности: я не включаю детали, необходимые для самого автомобиля, только дополнительные детали, помимо автомобиля. Для этого потребуются ESC, двигатель, шасси, аккумулятор и т. Д.

Тебе понадобится:

(1) Arduino Uno - подделки будут работать нормально

(1) Макетная плата - для этого проекта я взял шину +/- с одной макетной платы и использовал другую, меньшего размера. Подойдет любой размер.

(5) Ультразвуковые датчики HC-SR04

(1) Потенциометр - используется для контроля скорости автомобиля.

(20) Провода Dupont «мама-папа» - я настоятельно рекомендую при необходимости использовать больше в качестве удлинителей для других проводов.

Паяльник с припоем

Блок питания Arduino - в данном случае я использовал (6) батареек AA 1,2 В, соединенных последовательно. Внешние аккумуляторы для телефонов и планшетов, подобные этому, также будут хорошо работать при подключении к USB-порту.

Лента, горячий клей и / или любые другие предметы, используемые для скрепления предметов друг с другом.

(1) Тумблер (необязательно - я использую его для включения и выключения Arduino)

Шаг 2: установите датчики

Во-первых, вам нужно правильно расположить и закрепить датчики. У меня есть (1) датчик, обращенный вперед, (2) датчики, расположенные под углом около 45 градусов, и (2) датчики по бокам автомобиля. Я напечатал на 3D-принтере монтажные кронштейны для боковых и передних сторон и использовал горячий клей для крепления угловых передних датчиков, поскольку горячий клей не проводит ток. Монтажные кронштейны для боковых и передних сторон можно загрузить и распечатать на 3D-принтере.

Шаг 3: Добавьте макет и потенциометр

Затем вы захотите добавить макетную плату и потенциометр, регулирующий скорость, перед тем, как приступить к электромонтажу. Здесь я использовал небольшую макетную плату и +/- от другой макетной платы из-за свободного места на корпусе автомобиля, но и стандартная макетная плата также подойдет.

Шаг 4: Подключите все

Это, вероятно, самый важный шаг, и один неправильный провод может привести к неправильной работе автомобиля. Дополнительную информацию см. На диаграмме Fritzing выше.

Начните с подключения вывода 5 В вашего Arduino к положительной шине на макете, а контакт GND вашего Arduino к отрицательной шине макета.

Затем подключите датчики сонара. Датчики HC-SR04 имеют маркировку на каждом из четырех контактов. Они есть:

VCC - мощность 5В

Триггер - триггер для отправки ультразвукового импульса

Эхо - приемный пин, измеряющий длительность импульса

GND - вывод заземления

Используйте для этого провода Dupont «мама-папа». Каждый из контактов VCC должен быть подключен к положительной шине макетной платы, а каждый из контактов GND должен быть подключен к отрицательной шине макета. Я использовал дополнительные провода Dupont типа мама-папа в качестве удлинителей для этой детали, так как у меня была проблема с некоторыми проводами, которые были недостаточно длинными.

Затем подключите контакты Trig и Echo к Arduino. Они будут подключены к цифровым выводам Arduino как таковые:

Передний центральный датчик:

Триггер - контакт 6

Эхо - вывод 7

Левый боковой датчик:

Триггер - 4

Эхо - 5

Датчик правой стороны:

Триггер - 2

Эхо - 3

Передний левый датчик:

Триггер - 10

Эхо - 11

Передний правый датчик:

Триггер - 9

Эхо - 8

Затем подключите сервопривод рулевого управления, двигатель ESC и потенциометр регулировки скорости.

Во-первых, начнем с сервопривода рулевого управления. Сервопривод на моей машине имел красный, оранжевый и коричневый провода. Цвета могут немного отличаться, но все они будут подключены одинаково:

Коричневый провод (земля) - подключается к отрицательной монтажной шине.

Красный провод (питание 5 В) - подключение к монтажной шине 5 В

Оранжевый провод (сигнал) - подключите к контакту 13 на вашем Arduino.

ESC, или электронный регулятор скорости, который управляет двигателем, имеет аналогичную схему подключения. В этом случае провода бывают белого, красного и черного цветов.

Белый (сигнал) - подключите к контакту 12 на Arduino.

Красный (5v) - ни к чему НЕ подключаться. Из-за всплеска электрического тока, который течет в обратном направлении при остановке двигателя, не следует подключать 5В. Вы можете поджарить USB-порт или, возможно, ваш Arduino.

Черный (земля) - подключение к отрицательной монтажной шине.

Наконец, подключите потенциометр, который вы ранее установили на макетную плату. Скорее всего, где-то на нем напечатаны маленькие числа. Он должен быть подключен как:

1 (левый контакт) - подключить к отрицательной монтажной шине

2 (средний контакт) - подключите к контакту A0 на вашем Arduino

3 (правый контакт) - подключить к плюсовой плате

Электропроводка будет выглядеть очень запутанной, поэтому, если вы хотите провести некоторую работу с проводами, сейчас самое время это сделать.

Шаг 5: включение Arduino

Затем вы захотите настроить решение по питанию для Arduino. В этом проекте используются два отдельных источника питания: аккумулятор для автомобиля и аккумулятор для Arduino. В данном случае я использовал (6) аккумуляторов AA на 1,2 В, подключенных последовательно. Портативные аккумуляторы для мобильных телефонов также будут работать, просто убедитесь, что у вас есть кабель, который подключается к USB-порту вашего Arduino (например, mini-USB).

Обратите внимание, что батареи 9 В НЕ будут работать с этим проектом. Из-за того, что батареи 9 В сконструированы, напряжения достаточно для работы Arduino, но ток, выходящий из батареи, мгновенно приведет к ее разрядке. Еще у меня были проблемы со случайными перезагрузками на 9в батарее.

Если вы решите использовать решение, которое использовал я, вам понадобятся:

(6) батарейки типа AA (щелочные батарейки тоже работают нормально)

Держатели батареек AA для всех (6) батареек. Этот будет отлично работать и даже не требует использования паяльника. Для источника питания, который я сделал, я соединил гирляндой (3) держателя для двух батарей вместе, как показано на рисунке, спаял положительный / отрицательный провода вместе, взял штекер питания постоянного тока от адаптера батареи 9 В и припаял его к положительному и отрицательному концам. провода. Затем я спаял выключатель питания последовательно с блоком питания, чтобы упростить включение и выключение Arduino. Это совершенно необязательно.

Шаг 6: Загрузите программу Arduino

Далее вам нужно будет загрузить программу в Arduino. Загрузите программу здесь и загрузите ее на свой Arduino через Arduino IDE.

Для тех из вас, кто может изучить возможность изменения кода, я включил псевдокод, объясняющий, что делает каждая часть.

РЕДАКТИРОВАТЬ 25.09.18 - Я добавил вторую программу, чтобы она двигалась посреди двух стен. У меня не было возможности опробовать код из-за отсутствия доступа к машине, но не стесняйтесь экспериментировать с ним.

Шаг 7: Подключите все и включите

Наконец, вам нужно будет все подключить. Сначала подключите автомобильный аккумулятор к машине и включите ESC. ESC должен издать звуковой сигнал, показывая, что он готов к «включению» Arduino. Затем включите Arduino. ESC должен издать три звуковых сигнала, и колеса должны начать вращаться. Если ESC издает звуковой сигнал, но колеса не начинают вращаться, поверните потенциометр вправо, чтобы увеличить скорость. Если автомобиль движется слишком быстро, поверните потенциометр влево.

Если потенциометр работает не так, как должен, вы можете перевернуть положительный и отрицательный провода, чтобы решить эту проблему.

На видео показано, как работает машина, как менять скорость и порядок включения.