Автомобиль для предотвращения столкновений с Arduino Nano: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Транспортное средство для предотвращения столкновений может быть очень простым роботом, чтобы начать погружаться в микроэлектронику. Мы будем использовать его, чтобы изучить основные элементы микроэлектроники и улучшить его, добавив более сложные датчики и исполнительные механизмы.

Основные компоненты

· 1 мини-USB Arduino Nano или клон

· 1 плата расширения Arduino Nano Shield

· 1 ультразвуковой датчик HC-SR04

· 2 сервопривода с непрерывным вращением на 360 градусов (FS90R или аналогичный)

· 1 батарейный отсек для 4xAA

· Соединительные провода макета (F-F, M-F, M-M)

· 2 колеса для сервоприводов

· 1 конструкция для автомобиля (игрушечная машинка, молочный кирпич, фанера…)

Дополнительные компоненты

Для световой индикации:

· 1 светодиод RGB

· 1 мини-макетная доска

· 3 сопротивления 330Вт

Для дистанционного управления:

· 1 ИК-приемник (TSOP4838 или аналогичный)

· 1 ИК-пульт дистанционного управления

Для следования линии / обнаружения края:

· 2 датчика линии пути TCRT5000 с ИК-отражателем

Альтернативные элементы

Вы можете заменить сервоприводы на:

· 2 двигателя постоянного тока с редуктором и пластиковой шиной

· 1 модуль платы контроллера драйвера двигателя с двойным мостом L298

Шаг 1. Установите программное обеспечение и драйверы

Мы будем работать с микроконтроллерами на базе Arduino, вы можете выбрать Arduino UNO или любой другой, но из-за требований и размера я взял Arduino Nano Clone (из Китая), поэтому со всеми этими параметрами вы должны использовать Arduino IDE для их кодирования.

Вы можете загрузить программное обеспечение с официальной веб-страницы Arduino и, следуя инструкциям, установить его. Когда закончите, откройте Arduino IDE и выберите плату (в моем случае я буду использовать опцию «Arduino Nano»).

Arduino Nano Clone: дешевый вариант платы Arduino - покупка платы-клона из Китая. Они работают с микросхемой CH340, и для этого потребуется установка специального драйвера. Существует множество веб-сайтов для загрузки драйвера для Windows, Mac или Linux, а также с инструкциями. Для Mac иногда вы можете столкнуться с проблемой распознавания последовательного порта, если это произойдет с вами, попробуйте следовать инструкциям по этой ссылке. Если после этого вы обнаружите последовательный порт, но по-прежнему имеете проблемы, попробуйте выбрать «ATMega 328P (старый загрузчик)» в Arduino IDE / tools / processor.

Перейдите в раздел кодирования, чтобы увидеть код, который я использовал для своего автомобиля. Вы можете просматривать веб-страницы в поисках множества других опций или программировать самостоятельно, если хотите.

Шаг 2: Выберите красивую конструкцию для вашего автомобиля

На этот раз я использовал игрушечную машинку, достаточно большую, чтобы в ней поместилась электроника, но вы можете использовать другие материалы, такие как кирпичи или фанеру, чтобы спроектировать свой собственный автомобиль. Обратите внимание на другой вариант, например, на молочный кирпич.

Лучше всего перед стартом потратить несколько минут на планирование, где разместить все элементы, и убедиться, что все будет размещено. Подготовьте конструкцию.

Шаг 3. Установите De Drive

Движение автомобиля будет осуществляться через одну ось, в данном случае заднюю ось. Вы можете оставить переднюю часть только для катания или, в зависимости от вашего дизайна, использовать третье колесо или скользящую точку просто для балансировки вашего автомобиля (в качестве молочного кирпича я использовал кран как «третье колесо»). Поворот вашего автомобиля будет выполняться путем изменения скорости и / или направления вращения сервоприводов.

СОВЕТ: перед настройкой вашей конструкции спланируйте окончательное положение колес и убедитесь, что они ничего не задевают. В этом примере центр оси сервопривода будет расположен немного ниже оси оригинального игрушечного автомобиля, поскольку колесо сервопривода немного больше и может задеть брызговики)

Шаг 4: Установите ультразвуковой датчик

Ультразвуковой датчик просканирует переднюю часть автомобиля, чтобы определить любое препятствие и разрешить реакцию кода. Вы должны разместить его впереди, чтобы никакая часть автомобиля не прерывала сигналы.

Шаг 5: Поместите микроконтроллер и батарейный отсек

Теперь вы можете разместить оставшиеся элементы в конструкции, исправить их, если это возможно, или, по крайней мере, убедиться, что они не повредят соединения.

Очень полезно установить переключатель включения / выключения аккумулятора, если он по умолчанию никого не имеет. Вы также можете добавить ИК-датчик для запуска / остановки автомобиля.

Если вы собираетесь добавить какой-либо дополнительный компонент, сейчас подходящий момент.

СОВЕТ: чтобы увеличить сцепление с дорогой, поместите аккумуляторный отсек или более тяжелые компоненты над ведущей осью или рядом с ней.

Шаг 6: Раздел кодирования

Для этой программы вам также потребуется установить некоторые библиотеки как «Servo.h» (для сервоуправления), «NewPing.h» (для повышения производительности ультразвукового датчика) или «IRremote.h», если вы собираетесь использовать ИК-датчик. Вы можете следовать инструкциям по установке по этой ссылке.

Как вариант, вы можете заменить сервоприводы для двигателей постоянного тока, и вам понадобится драйвер двигателя с двойным мостом H для управления ими. Возможно, я опубликую об этом в будущих обновлениях, но сейчас код работает только с сервоприводами.

Сервоприводы с непрерывным вращением немного отличаются от обычных сервоприводов; иногда вы можете изменить обычные, чтобы они вращались непрерывно, но для этого проекта мы будем использовать FS90R, которые созданы для наших требований. Чтобы управлять обычными сервоприводами, вы должны указать степень, в которой вы хотите их позиционировать, но для сервоприводов с непрерывным вращением вы должны учитывать, что:

· 90 будет остановкой для сервопривода

· Менее 90 (до 0) будет вращением в одном направлении, где 89 - самая низкая скорость, а 0 - самая быстрая.

· Более 90 (до 180) будет вращением в обратном направлении, где 91 - самое медленное, а 180 - самое быстрое.

Чтобы откалибровать свои сервоприводы, вы должны установить их на 90 и отрегулировать маленький винт напротив колеса, чтобы остановить вращение, если оно движется (пожалуйста, сделайте это перед установкой их на конструкцию).

Вы можете использовать ультразвуковой датчик со многими другими библиотеками, но будьте осторожны при его кодировании, потому что одна проблема, с которой вы можете столкнуться с этими датчиками, - это время простоя, которое вам нужно ждать от излучения ультразвукового сигнала до приема. Некоторые примеры, которые вы можете найти в Интернете, представляют собой кодирование с использованием «задержки», но это повлияет на вашего робота, поскольку он перестанет «откладывать» любые другие действия на указанное вами время. Вы можете узнать, как работают ультразвуковые датчики, по этой ссылке.

Как и в двигателях постоянного тока, я не собираюсь использовать ИК-датчик в этом примере, он будет описан в следующих публикациях.