Vozidlo zabraňující kolizi s Arduino Nano: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Vozidlo zabraňující kolizi by mohl být velmi jednoduchý robot, který by se mohl začít potápět do mikroelektroniky. Použijeme ho k naučení základních prvků v mikroelektronice a jeho vylepšení o přidání sofistikovanějších senzorů a akčních členů.

Základní komponenty

· 1 Mini USB Arduino Nano nebo klon

· 1 rozšiřující deska Arduino Nano Shield

· 1 Ultrazvukový senzor HC-SR04

· 2 serva o 360 stupňů souvislé otáčení (FS90R nebo podobné)

· 1 pouzdro na baterie pro 4xAA

· Drátěné propojovací dráty (F-F, M-F, M-M)

· 2 kola pro serva

· 1 struktura pro vozidlo (autíčko, mléčná cihla, překližka…)

Další komponenty

Pro světelnou indikaci:

· 1 RGB LED

· 1 mini chlebová deska

· 3 odpory 330W

Pro dálkové ovládání:

· 1 senzor IR přijímače (TSOP4838 nebo podobný)

· 1 IR dálkové ovládání

Pro detekci čáry/hrany:

· 2 TCRT5000 bariérový snímač dráhy s IR odrazem

Alternativní prvky

Serva můžete nahradit:

· 2 stejnosměrný motor s převodovkou a plastovou pneumatikou

· 1 modul řídicí desky motoru ovladače motoru L298 Dual H Bridge

Krok 1: Nainstalujte software a ovladače

Budeme pracovat s mikrořadiči na bázi Arduino, můžete si vybrat Arduino UNO nebo jakýkoli jiný, ale kvůli požadavkům a velikosti jsem vzal Arduino Nano Clone (z Číny), takže se všemi těmito možnostmi musíte pro jejich kódování použít Arduino IDE.

Software si můžete stáhnout z oficiální webové stránky Arduina a nainstalovat jej podle pokynů. Po dokončení otevřete Arduino IDE a vyberte desku (v mém případě použiji možnost „Arduino Nano“).

Arduino Nano Clone: Levná volba pro desku Arduino je nákup klonové desky z Číny. Pracují s čipem CH340 a bude vyžadovat instalaci konkrétního ovladače. Existuje mnoho webových stránek ke stažení ovladače pro Windows, Mac nebo Linux a také s pokyny. U počítačů Mac může někdy dojít k problému s rozpoznáním sériového portu, pokud se vám to stane, zkuste postupovat podle pokynů tohoto odkazu. Pokud poté zjistíte sériový port, ale stále máte problémy, zkuste vybrat „ATMega 328P (Old Bootloader)“na Arduino IDE/tools/processor.

Přejděte do sekce kódování a podívejte se na kód, který jsem použil pro své vozidlo. Pokud chcete, můžete procházet web a hledat další možnosti nebo kódování sami.

Krok 2: Vyberte si pěknou konstrukci pro své vozidlo

Tentokrát jsem použil dostatečně velké autíčko, které obsahovalo elektroniku, ale k navrhování vlastního vozidla můžete použít jiné materiály jako cihly nebo překližku. Podívejte se na jinou možnost jako mléčná cihla.

Je lepší strávit několik minut plánováním, kam umístit všechny prvky před začátkem, a potvrdit, že vše bude ubytováno. Připravte strukturu.

Krok 3: Nainstalujte si De Drive

Pohyb vozidla bude probíhat přes jedinou nápravu, v tomto případě zadní nápravu. Přední stranu si můžete nechat jen pro odvalování, nebo podle vašeho návrhu použít třetí kolo nebo posuvný bod jen pro vyvážení vozidla (jako mléčnou cihlu jsem použil kohoutek jako „třetí kolo“). Otočení vašeho vozidla proběhne změnou rychlosti a/nebo směru otáčení serva.

TIP: Před přizpůsobením struktury si naplánujte konečnou polohu kol a zkontrolujte, zda na nic nenarážejí. V tomto případě bude střed osy serva umístěn o něco níže než původní osa autíčka, protože servo kolo je o něco větší a mohlo by narazit na blatníky)

Krok 4: Nainstalujte ultrazvukový snímač De

Ultrazvukový senzor naskenuje přední část vozidla, aby identifikoval jakoukoli překážku a umožnil reakci kódu. Musíte jej umístit vpředu, aniž by jakákoli část vozidla přerušovala signály.

Krok 5: Umístěte mikrokontrolér a pouzdro na baterie

Nyní můžete zbývající prvky umístit do struktury, opravit je, pokud je to možné, nebo si alespoň být jisti, že nepoškodí spojení.

Je velmi užitečné nainstalovat vypínač na baterii, pokud ve výchozím nastavení nikoho nemá. Můžete také přidat infračervený senzor ke spuštění/zastavení vozidla.

Pokud se chystáte přidat další komponentu, nyní je ta správná chvíle.

TIP: ke zvýšení přilnavosti vozidla umístěte pouzdro na baterie nebo těžší součásti na hnací nápravu nebo do její blízkosti.

Krok 6: Sekce kódování

Pro tento program budete také muset nainstalovat některé knihovny jako „Servo.h“(pro ovládání serva), „NewPing.h“(pro lepší výkon ultrazvukového senzoru) nebo „IRremote.h“, pokud budete používat IR senzor. V tomto odkazu můžete postupovat podle pokynů k instalaci.

Volitelně můžete vyměnit serva za stejnosměrné motory a k jejich ovládání budete potřebovat ovladač dvojitého mostového motoru H. Pravděpodobně o tom budu psát v budoucích aktualizacích, ale nyní kód funguje pouze se servy.

Serva s kontinuálním otáčením se mírně liší od běžných serva; někdy můžete upravit ty běžné, aby se neustále točily, ale pro tento projekt použijeme FS90R, které jsou vytvořeny pro náš požadavek. Chcete -li ovládat běžná serva, musíte dát stupeň, ve kterém je chcete umístit, ale u serva s nepřetržitým otáčením musíte vzít v úvahu, že:

· 90 bude zastaveno pro servo

· Méně než 90 (do 0) bude rotace v jednom směru, kde 89 je nejnižší rychlost a 0 nejrychlejší.

· Více než 90 (do 180) bude rotovat v opačném směru, kde 91 je nejpomalejší a 180 nejrychlejší.

Chcete -li kalibrovat vaše serva, musíte je nastavit na 90 a nastavit malý šroub naproti kolečku, aby se zastavilo otáčení, pokud se pohybuje (proveďte to prosím před jejich nasazením na konstrukci)

Ultrazvukový senzor můžete použít s mnoha dalšími knihovnami, ale buďte opatrní při jeho kódování, protože jedním z problémů, s nimiž se můžete s těmito senzory setkat, je doba nečinnosti, kterou musíte čekat od vysílání ultrazvukového signálu do příjmu. Některé příklady, které můžete najít na internetu, jsou kódování pomocí „zpoždění“, ale ovlivní to vašeho robota, protože přestane „zdržovat“jakoukoli jinou akci po dobu, kterou jste zadali. Na tomto odkazu můžete vědět, jak fungují ultrazvukové senzory.

Stejně jako u stejnosměrných motorů nebudu v tomto příkladu používat IR senzor, bude to popsáno v budoucích příspěvcích.