TfCD - Самоходный макет: 6 шагов (с изображениями)

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

В этом руководстве мы продемонстрируем одну из технологий, которые часто используются в автономных транспортных средствах: ультразвуковое обнаружение препятствий.

В беспилотных автомобилях эта технология используется для распознавания препятствий на небольшом расстоянии (<4 м), например, при парковке и смене полосы движения.

Для этого исследования мы стремимся построить макет, который (1) движется, (2) распознает препятствия и (3) соответственно принимает решения о своем маршруте.

В частности, мы построим двухколесную макетную плату с ультразвуковым датчиком впереди, который движется вперед, когда препятствие не обнаружено, поворачивается, когда почти сталкивается с объектом, и реверсирует, когда столкновение кажется неизбежным

Шаг 1: получение компонентов

Для этой инструкции использовались следующие компоненты:

• (A) 830-контактный макет (1 шт.) Может хватить и меньшего размера, но убедитесь, что вы выбрали качественный, потому что контакты на ультразвуковом датчике немного хрупкие.
• (B) Arduino UNO (1 шт.) Отлично работает с Motor Shield, не обязательно быть оригинальной версией.

(C) Adafruit Motor Shield v2.3 (1шт)

Моторный щит упрощает процесс подключения двигателей к Arduino. По сравнению с возиться с резисторами и транзисторами, для платы Arduino это намного безопаснее, особенно если вы новичок. Adafruit Motor Shield поставляется с отдельными контактами, которые необходимо припаять к микросхеме.

(D) Ультразвуковой датчик HC-SR04 (1 шт.)

Это четырехконтактный датчик. Он работает, посылая короткий ультразвуковой импульс через левый «динамик» и прислушиваясь (при измерении времени), когда он возвращается через правый «приемник».

• (E) DAGU DG01D Мини-двигатель постоянного тока с коробкой передач 48: 1 (2 шт.) При использовании Motor Shield любой двигатель постоянного тока 5 В будет работать, однако коробка передач в этой версии полезна, поскольку она заставляет колеса вращаться медленно и плавно.
• (F) Пластиковые колеса (2 шт.) В идеале, попробуйте купить колеса, которые напрямую совместимы с выбранным вами двигателем.

Также понадобятся: компьютер с последней версией программного обеспечения Arduino, паяльник, паяльник, небольшой блок питания, несколько проводов.

Шаг 2: Настройка схемы

Подключение ультразвукового датчика

Ультразвуковой датчик состоит из четырех контактов, которые называются: Vcc, Trig, Echo и Gnd (Земля).

Триггер и Эхо подключаются к экрану двигателя соответственно цифровым контактам 10 и 9. (Подойдут и другие цифровые контакты, если применяется соответствующая кодировка).

Vcc и Gnd подключены к 5V и Gnd на экране.

Подключение двигателей постоянного тока

У двигателей постоянного тока есть черный и красный провод. Эти провода должны быть подключены к портам двигателя, в данном примере M1 и M2.

Шаг 3: Написание кода

Загрузка библиотеки

Во-первых, необходимо загрузить нужную библиотеку, чтобы использовать Adafruit Motor Shield v2.3.

В этом ZIP-файле есть папка, которую можно разместить в папке установки Arduino, в нашем случае:

C: / Program files (x86) Arduino / Библиотеки

И не забудьте назвать его Adafruit_MotorShield (после этого перезапустите программное обеспечение Arduino).

Скачивание примера кода

Наш пример кода Selfdriving_Breadboard.ino доступен для загрузки.

Есть несколько переменных, которые нужно настроить, самое главное - это расстояния (в сантиметрах), когда что-то происходит. В текущем коде макетная плата была запрограммирована на реверсирование, когда объект находится ближе, чем на 10 сантиметров, на вращение, когда расстояние составляет от 10 до 20 сантиметров, и на движение прямо, когда на расстоянии 20 сантиметров не обнаруживается никаких объектов.

Шаг 4: припаиваем контакты

Процесс пайки состоит из четырех этапов.

• (A) Выравнивание штифтов Убедитесь, что все штифты, идущие вместе с моторным щитом, установлены на место. Это легко сделать, поместив щит поверх платы Arduino.
• (B) Пайка контактов Не торопитесь на этом этапе, очень важно, чтобы контакты не соединялись друг с другом после пайки. Сначала припаяйте внешние контакты, чтобы они не перекосились.
• (C) Размещение проводов При использовании Motor Shield, провода также должны быть припаяны к соответствующим контактам. Лучше всего вставлять провода в моторный щит сверху и припаять их в нижней части моторного щитка. Напомним, что в этом уроке мы припаяем провода к цифровым контактам 9 и 10, а также к контактам 5V и Gnd.
• (D) Пайка проводов Теперь пора припаять провода, один за другим. Убедитесь, что они расположены правильно, возможно, попросите друга подержать их, пока вы паяете.

Шаг 5: Сборка самоходного макета

После пайки компонентов и тестирования схемы пришло время окончательной сборки.

В этом руководстве макетная плата используется не только для выполнения основных функций, но и в качестве основы всего устройства. Инструкции по окончательной сборке состоят из четырех шагов.

• (A) Подключение проводов Убедитесь, что кабели находятся в правильном месте (проверьте шаг 3, чтобы правильно все подключить), не забудьте про два двигателя постоянного тока. Не забывайте, где вы хотите прикрепить компоненты.
• (B) Подключение датчика Вставьте датчик в макетную плату и убедитесь, что он подключен правильно.
• (C) Размещение экрана Поместите моторный экран на плату Arduino UNO. Сейчас самое время протестировать систему перед окончательной сборкой.
• (D) Крепление компонентов На этом этапе возьмите двустороннюю ленту и закрепите двигатели постоянного тока, Arduino и блок питания на месте. В этом случае Arduino размещается вверх ногами под макетной платой.

Шаг 6: Вы сделали это

К настоящему времени вы, вероятно, будете так же взволнованы, как и мы, перед тестированием вашего творения.

Получайте удовольствие, попробуйте настроить некоторые параметры так, чтобы они работали лучше всего для вас.

Благодарим вас за то, что вы следовали нашим инструкциям, и дайте нам знать, если у вас возникнут какие-либо вопросы

-

Валидация технологии

Ультразвуковой датчик, который используется в этом случае, должен был иметь дальность действия 4 метра. Однако датчик теряет точность на расстоянии более 1,5 метра.

Кроме того, датчик, похоже, испытывает некоторый шум. При использовании последовательного монитора для проверки точности расстояния были видны пики около 3000 (мм), в то время как объект впереди находился всего в сантиметрах. Вероятно, это связано с тем, что входной сигнал датчика имеет задержку в передаче информации, поэтому выходные данные время от времени искажаются.