Robotické vozidlo s vlastním řízením pro začátečníky s ochranou proti kolizi: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Ahoj! Vítejte v mém návodu pro začátečníky, který je návodem, jak si vyrobit vlastní samořiditelné robotické vozidlo s ochranou proti kolizi a GPS navigací. Nahoře je video z YouTube, které ukazuje robota. Je to model, který má ukázat, jak funguje skutečné autonomní vozidlo. Vezměte prosím na vědomí, že můj robot bude velmi pravděpodobně vypadat jinak než váš konečný produkt.

Pro tuto stavbu budete potřebovat:

- Robotická funkční sada OSEPP (obsahuje šrouby, šroubováky, kabely atd.) (98,98 USD)

- Arduino Mega 2560 Rev3 (40,30 USD)

- Digitální kompas HMC5883L (6,99 $)

- Ultrazvukový senzor HC-SR04 (3,95 USD)

- GPS a anténa NEO-6M (12,99 $)

- Modul Bluetooth HC-05 (7,99 $)

- Kabel USB Mini B (můžete ho mít někde kolem) (5,02 $)

- Chytrý telefon Android

- Šest baterií AA, každá 1,5 voltů

-Jakýkoli nemagnetický materiál podobný tyči (jako hliník), který byste chtěli recyklovat

- Oboustranná páska

- Ruční vrtačka

Krok 1: Sestavení podvozku a mobility robota

Vysvětlení: Není to vozidlo, pokud se nepohne! Nejzákladnější robotické vozidlo vyžaduje kola, motory a podvozek (nebo „tělo“robota). Místo pořizování každé z těchto částí zvlášť doporučuji koupit sadu pro startovací robotické vozidlo. Pro svůj projekt jsem použil robotickou funkční sadu OSEPP, protože byla dodávána s množstvím dílů a dostupných nástrojů, a cítil jsem, že konfigurace nádrže je nejlepší pro stabilitu robota a také zjednodušuje naše programování tím, že vyžaduje pouze dva motory.

Postup: Nebylo by pro vás užitečné, kdybych jednoduše zopakoval montážní manuál, který najdete zde (máte také možnost konfigurace trojúhelníkového tanku). Jen bych doporučil, aby byly všechny kabely co nejblíže robotu a mimo zem nebo kola, zejména pro kabely od motorů.

Pokud byste chtěli levnější variantu než nákup drahé soupravy, můžete také recyklovat staré funkční RC auto a použít z toho motory, kola a podvozek, ale nejsem si jistý, jak kompatibilní je Arduino a jeho kód s těmi konkrétní části. Je lepší si vybrat sadu od OSEPP.

Krok 2: Začlenění Arduina

Vysvětlení: Protože se jedná o příručku pro začátečníky, rád bych rychle vysvětlil, co je Arduino pro všechny čtenáře, kteří možná nejsou obeznámeni s jeho používáním v elektronice. Arduino je typ mikrokontroléru, což znamená, že dělá přesně to - ovládání robota. Do počítače můžete napsat pokyny v kódu, které budou přeloženy do jazyka, kterému Arduino rozumí, poté je můžete nahrát do Arduina a Arduino se okamžitě začne pokoušet tyto pokyny provést, když je zapnuté. Nejběžnějším Arduino je Arduino Uno, který je součástí sady OSEPP, ale pro tento projekt budete potřebovat Arduino Mega, protože se jedná o projekt většího rozsahu, než jaký je Arduino Uno schopen. Soupravu Arduino Uno můžete použít pro další zábavné projekty.

Postup: Arduino lze k robotu připevnit pomocí zipů nebo našroubováním distančních podložek na základnu robota.

Chtěli bychom, aby Arduino ovládalo motory našeho robota, ale motory se k Arduinu nemohou připojit přímo. Abychom mohli vytvořit spojení s kabely motoru a Arduinem, musíme na vršek Arduina připevnit náš štít motoru (který pochází z naší soupravy). Kolíky vycházející ze spodní části štítu motoru by měly zapadnout přímo do „otvorů“Arduino Mega. Kabely vycházející z motorů zapadají do otvorů na stínění motoru jako na obrázku výše. Tyto sloty se otevírají a zavírají otáčením šroubováku do zářezu ve tvaru + v horní části slotu.

Dále Arduino potřebuje ke své práci napětí. Robotická funkční sada OSEPP měla mít držák baterií vhodný pro šest baterií. Po vložení šesti baterií do držáku vložte vodiče vycházející z držáku baterií do otvorů na stínění motoru určeného pro napětí.

Krok 3: Přidání ovládání Bluetooth

Postup: Poté, co se zjistí Arduino, přidání modulu Bluetooth je stejně snadné jako zasunutí čtyř kolíků modulu Bluetooth do slotu se čtyřmi otvory na štítu motoru, jak je uvedeno výše.

Neuvěřitelně jednoduché! Ale nejsme hotovi. Modul Bluetooth je pouze polovinou skutečného ovládání Bluetooth. Druhá polovina je nastavení vzdálené aplikace na našem zařízení Android. Budeme používat aplikaci vyvinutou společností OSEPP, která je určena pro roboty sestavené z robotické funkční sady. Na svém zařízení můžete použít jinou vzdálenou aplikaci, nebo si dokonce můžete vytvořit vlastní, ale pro naše účely nechceme znovu objevit kolo. OSEPP má také pokyny k instalaci své aplikace, kterou nelze nainstalovat z obchodu Google Play. Tyto pokyny naleznete zde. Rozložení dálkového ovladače, které nainstalujete, může vypadat jinak než v tutoriálu, a to je v pořádku.

Krok 4: Přidání zabránění kolizi

Vysvětlení: Nyní, když je robot mobilní, je nyní schopen narazit na stěny a velké objekty, což může potenciálně poškodit náš hardware. Proto začleňujeme náš ultrazvukový senzor do přední části robota, přesně jak vidíte na obrázku výše.

Postup: Robotická funkční sada OSEPP obsahuje všechny součásti, které tam vidíte, kromě ultrazvukového senzoru. Když jste sestavovali podvozek podle návodu, který jsem připojil, měli jste již tento držák pro ultrazvukový senzor postavit. Senzor lze jednoduše zasunout do dvou otvorů v držáku, ale měli byste jej držet na místě pomocí gumičky, aby nespadl z držáku. Vložte kabel, který odpovídá všem čtyřem hrotům na senzoru, a druhý konec kabelu připojte ke sloupku 2 kolíků na stínění motoru.

Můžete zahrnout více ultrazvukových senzorů za předpokladu, že máte hardware, který je drží na místě.

Krok 5: Přidání GPS a kompasu

Popis: Téměř jsme dokončili našeho robota! Toto je nejtěžší část montáže našeho robota. Chtěl bych nejprve vysvětlit GPS a digitální kompas. Arduino označuje GPS pro sběr satelitních dat o aktuální poloze robota, pokud jde o zeměpisnou šířku a délku. Tato zeměpisná šířka a délka se použije při spárování s údaji z digitálního kompasu a tato čísla se vloží do řady matematických vzorců v Arduinu, aby se vypočítal, jaký pohyb by měl robot provést, aby dosáhl svého cíle. Kompas je však vyhozen za přítomnosti železných materiálů nebo materiálů obsahujících železo, a proto je magnetický.

Postup: Abychom zmírnili jakékoli potenciální rušení ze železných součástí našeho robota, vezmeme náš tyčový hliník a ohneme jej do dlouhého tvaru V, jako na obrázku výše. To má v robotu vytvořit určitou vzdálenost od železných materiálů.

Hliník lze ohýbat ručně nebo pomocí základního ručního nástroje. Na délce vašeho hliníku nezáleží, ale ujistěte se, že výsledný hliník ve tvaru písmene V není příliš těžký.

Oboustrannou páskou nalepte modul GPS, anténu GPS a digitální kompas na hliníkové zařízení. VELMI DŮLEŽITÉ: Digitální kompas a anténa GPS by měly být umístěny na samém vrcholu hliníkového zařízení, jak je znázorněno na obrázku výše. Digitální kompas by měl mít také dvě šipky ve tvaru písmene L. Ujistěte se, že šipka x ukazuje na přední část robota.

Vyvrtejte otvory na obou koncích hliníku, aby bylo možné přes hliník zašroubovat matici a otvor na podvozku robota.

Zapojte kabel digitálního kompasu do Arduino Mega, do malé „zásuvky“přímo pod napěťovou štěrbinou na stínění motoru. Připojte kabel z místa na GPS označeném „RX“ke kolíku TX314 na Arduino Mega (ne na stínění motoru), další kabel z místa označeného „TX“ke kolíku RX315, další kabel od „VIN“na GPS na pin 3V3 na stínění motoru a poslední kabel z „GND“na GPS na pin GND na stínění motoru.

Krok 6: Spojení všeho s kódem

Postup: Je na čase dát našemu Arduino Mega kód, který jsem pro vás již připravil. Zde si můžete zdarma stáhnout aplikaci Arduino. Dále si stáhněte všechny soubory, které mám níže (vím, že to vypadá hodně, ale většina z nich jsou velmi malé soubory). Nyní otevřete MyCode.ino, měla by se otevřít aplikace Arduino, potom v horní části klikněte na Nástroje, poté na Desku a nakonec na Arduino Mega nebo Mega 2560. Poté nahoře klikněte na Skica a poté Zobrazit složku skici. Tím se ve vašem počítači otevře umístění souboru MyCode.ino. Klikněte a přetáhněte všechny ostatní soubory, které jste si stáhli z tohoto Instructable, do souboru MyCode.ino. Vraťte se zpět do aplikace Arduino a klikněte na zaškrtávací políčko vpravo nahoře, aby program mohl přeložit kód do strojového jazyka, kterému Arduino rozumí.

Nyní, když máte připravený veškerý kód, připojte počítač k Arduino Mega pomocí kabelu USB Mini B. Vraťte se zpět do aplikace Arduino s otevřeným MyCode.ino a kliknutím na tlačítko se šipkou doprava v pravém horním rohu obrazovky nahrajte kód do Arduina. Počkejte, až vám aplikace oznámí, že je nahrávání dokončeno. V tuto chvíli je váš robot hotový! Nyní to musíme otestovat.

Zapněte Arduino pomocí spínače na krytu motoru a otevřete na zařízení Android vzdálenou aplikaci OSEPP. Ujistěte se, že modul Bluetooth na robotu bliká modře, a po otevření aplikace vyberte připojení Bluetooth. Počkejte, až aplikace oznámí, že se připojila k vašemu robotovi. Na dálkovém ovladači byste měli mít standardní ovládací prvky vlevo-vpravo-nahoru-dolů na levé straně a tlačítka A-B-X-Y na pravé straně. S mým kódem tlačítka X a Y nedělají nic, ale tlačítko A slouží k uložení aktuální zeměpisné šířky a délky robota a tlačítko B je pro robota, aby se začal pohybovat na toto uložené místo. Ujistěte se, že GPS má blikající červené světlo při použití tlačítek A a B. To znamená, že se GPS připojilo k satelitům a shromažďuje data, ale pokud světlo nebliká, jednoduše vezměte robota ven s přímým výhledem na oblohu a trpělivě čekejte. Kruhy ve spodní části mají být joysticky, ale v tomto projektu se nepoužívají. Prostřední část obrazovky bude zaznamenávat informace o pohybech robota, což bylo užitečné během mého testování.

Moc děkuji OSEPP, stejně jako lombarobot id a EZTech na YouTube, že mi poskytli základy pro psaní kódu pro tento projekt. Podpořte prosím tyto strany:

OSEPP

Kanál EZTech

id kanál lombarobot

Krok 7: Volitelné rozšíření: Detekce objektů

Na začátku tohoto Instructable jsem zmínil, že obrázek mého robotického vozidla, který jste viděli na samém začátku, bude vypadat jinak než váš hotový výrobek. Zejména mám na mysli Raspberry Pi a kameru, kterou vidíte výše.

Tyto dvě součásti spolupracují na detekci stopek nebo červených brzdových světel v cestě robota a dočasném zastavení, díky nimž je robot bližším modelem skutečného autonomního vozidla. Na vaše vozidlo lze použít několik rozdílných aplikací Raspberry Pi. Pokud byste chtěli dále pracovat na svém robotickém vozidle zahrnutím Raspberry Pi, vřele doporučuji zakoupit si kurz Rajandeep Singha o stavbě samořiditelného vozidla s detekcí objektů. Jeho kompletní kurz na Udemy najdete zde. Rajandeep mě nežádal, abych zakřičel jeho kurz; Jednoduše cítím, že je to skvělý instruktor, který vás zapojí do autonomních vozidel.