El vostre propi Smart Car & Beyond HyperDuino + R V3.5R amb Funduino / Arduino: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Aquesta és una còpia directa d’aquest conjunt d’instruccions AQUÍ. Per obtenir més informació, visiteu HyperDuino.com.

Amb l’HyperDuino + R v4.0R podeu començar un camí d’exploració en moltes direccions diferents, des de controlar motors fins explorar electrònica, des de la programació (codificació) fins a comprendre com poden interaccionar els mons físic i digital. Amb tot el que apreneu, les vostres pròpies possibilitats d’invenció, innovació i altres descobriments s’ampliquen deu vegades i molt més.

Aquest tutorial en concret pren el camí de convertir una caixa de cartró més algunes rodes i motors en un "cotxe intel·ligent". Sovint s’anomena robòtica, però és un tema digne de tenir en compte allò que diferencia un autòmat (autòmats), els cotxes intel·ligents i un “robot” (vegeu també, origen de la paraula “robot”). Per exemple, aquest "robot que cau" és realment un "robot" o simplement un autòmat?

Podria semblar que les paraules no tenen importància, però, per als nostres propòsits, considerem que les diferències són que un autòmat és quelcom que no canvia el seu comportament en funció d’una entrada externa. Repeteix el mateix curs d’accions programades una i altra vegada. Un robot és una cosa que realitza diferents accions en resposta a diferents entrades. De forma avançada, els nivells de múltiples entrades poden donar lloc a diferents accions. És a dir, no només una sortida per entrada, sinó diferents accions basades en una anàlisi programada de diverses entrades.

El "cotxe intel·ligent" explora aquesta gamma. De la forma més senzilla, un cotxe intel·ligent està preprogramat per moure’s per un camí predefinit. El repte en aquest cas podria ser moure el cotxe per un "laberint" prefabricat. Tanmateix, en aquest moment, l’èxit de la missió està determinat totalment pel conjunt d’accions preprogramades, per exemple, cap endavant 10, dreta, cap endavant 5, esquerra, etc.

Al següent nivell, una entrada com la d’un sensor d’abast pot fer que el cotxe s’aturi abans d’entrar en contacte amb aquest obstacle i fer un gir per prendre una nova direcció. Aquest seria un exemple d'una entrada, d'una acció. És a dir, la mateixa entrada (un obstacle) sempre dóna com a resultat la mateixa sortida (un allunyament de l'obstacle).

A un nivell més avançat, el programa pot controlar diverses entrades, com ara el nivell de la bateria, juntament amb el seguiment de camins i / o evitar obstacles, i combinar-les en una acció següent òptima.

En el primer cas, el programa és només una seqüència de moviments. En els exemples 2n i 3r, el programa inclou una estructura "if-then" que li permet fer diferents parts del programa en resposta a les entrades dels sensors.

Pas 1: materials

Caixa HyperDuino o similar

HyperDuino + R v3.5R + Funduino / Arduino

Pel·lícula adhesiva transparent (OL175WJ) amb patró imprès. (o utilitzeu aquesta guia només per als motors i les rodes que es poden imprimir en paper)

Caixa de bateries 4-AA més 4 bateries AA

2 motors reductors

2 rodes

1 rodet de boles amb rodets

4 cargols de màquina # 4 x 40 1 ½”amb arandela i femella # 4s

2 cargols de màquina # 4 x 40 ⅜”amb arandela i femella # 4s

1 tornavís philipps / pla

1 sensor de gamma ultrasònic HC SR-04

1 servo de 9 g

1 caixa de bateries 4xAA

4 piles AA

1 bateria de 9v

1 control remot IR i receptor IR

1 SH-HC-08 mòdul receptor bluetooth 4.0 BLE

Sensor d'ultrasons 1HC-SR04

2 cables de connexió de 3 fils.

2 cables de connexió de 4 fils compatibles amb Grove.

1 cable Grove per a connectors i endolls

1 etiqueta adhesiva blanca en blanc

1 tornavís HyperDuino (o similar)

Pas 2: construcció del Smart Car

(Totes les imatges es proporcionen a dalt)

Prepareu la caixa

Tot i que el kit de robòtica HyperDuino podria haver inclòs una base de plàstic anomenada "xassís" (pronunciat "chass-ee"), creiem que és molt més satisfactori estar el més a prop possible de la construcció "des de zero" del vostre cotxe intel·ligent. Per aquest motiu, començarem a tornar a utilitzar la caixa de cartró del propi kit HyperDuino Robotics.

A la caixa HyperDuino + R, hi trobareu un tros de paper blanc amb adhesiu i un material transparent amb adhesiu amb contorns que mostren les posicions de l’HyperDuino, la caixa de bateries i els motors.

També hi ha cercles que indiquen on col·locar els cercles de velcro amb respatller adhesiu.

1. Traieu el suport adhesiu de l'etiqueta de paper blanc i col·loqueu-lo sobre l'etiqueta HyperDuino a la part superior de la caixa. Nota: aquest patró adhesiu es proporciona per proporcionar una guia de disseny d'una caixa específica, la caixa de cartró MakerBit. Un cop hàgiu utilitzat aquesta caixa cap amunt, o si voleu utilitzar una caixa diferent, podeu utilitzar aquest fitxer de patró pdf destinat a imprimir-se en paper i retallar les guies del motor (superior i inferior = esquerra i dreta) i una de les guies de les rodes de rodes. Podeu enganxar el paper al lloc mentre feu els forats i, un cop fets, traieu el patró del paper.

2. Desplegueu la caixa HyperDuino + R perquè pugui quedar plana. Aquesta és probablement la part més difícil del projecte. Haureu de prémer i aixecar les pestanyes de cada costat del quadre de les ranures de la part inferior del quadre. És possible que utilitzeu un tornavís HyperDuino per empènyer des de l'interior de la solapa en direcció exterior ajudant a alliberar les solapes.

3. Traieu la meitat del suport adhesiu al material transparent del costat esquerre (si el logotip d’HyperDuino està “cap amunt”) i col·loqueu-lo dins de la caixa d’HyperDuino amb les meitats dels contorns de les ranures que coincideixin amb els retalls de la Caixa. Feu el possible per alinear les dues línies horitzontals amb els plecs de la part inferior del quadre HyperDuino + R.

4. Després de col·locar el costat esquerre de la pel·lícula transparent, traieu el suport del paper de la meitat dreta i acabeu de fixar el patró.

5. Utilitzeu la punta Phillips del tornavís HyperDuino inclosa al kit per fer petits forats per als cargols de la màquina que subjectaran els motors. Hi ha dos forats per a cada motor, més un forat per a l'eix del motor.

6. Continueu i feu dos forats més per a la bola del corró.

7. Per als eixos dels motors, utilitzeu l’eina de fer forats de plàstic blau del kit HyperDuino per fer el primer forat petit que s’alinea amb els eixos dels motors. A continuació, utilitzeu un bolígraf de plàstic o similar per ampliar el forat a aproximadament ¼”de diàmetre.

8. Col·loqueu una arandela a cadascun dels cargols llargs (1 ½”) i empenyeu els forats dels motors des de la part exterior de la caixa. (Es necessita una mica de pressió ferma, però els cargols haurien d’adaptar-se perfectament als forats).

9. Col·loqueu el motor, que té 2 forats petits que coincideixen amb els cargols de la màquina, als cargols i fixeu-los amb les femelles. El tornavís HyperDuino serà útil per apretar els cargols, però no els torneu massa fins que el cartró estigui aixafat.

10. Repetiu per a l’altre motor.

11. Localitza els cercles de velcro. Emparelleu els cercles de ganxo i bucle (difusos) junt amb el suport encara connectat. A continuació, traieu el respatller del cercle del bucle (difús) i fixeu cada cercle on vegeu els 3 contorns cadascun per a la placa HyperDuino i la caixa de la bateria. Després de col·locar-lo, traieu el respatller del cercle del ganxo.

12. Ara col·loqueu amb cura l’HyperDuino amb el suport d’escuma i la caixa de la bateria (tancada i amb l’interruptor “cap amunt”) als cercles de velcro. Premeu-los cap avall amb la força suficient perquè s’enganxin a la part posterior adhesiva dels cercles.

13. Ara podeu connectar els cables de la bateria i del motor. Si us fixeu molt de prop, podeu veure etiquetes al costat de cadascun dels 8 terminals del motor, etiquetats com A01, A02, B01 i B02. Connecteu el fil negre del motor superior ("B") a B02 i el fil vermell a B01. Per al motor inferior ("A"), connecteu el cable vermell del motor inferior ("A") a A02 i el cable negre a A01. Per establir la connexió, introduïu el cable suaument al forat fins que sentiu que s’atura i, a continuació, aixequeu la palanca taronja i manteniu-la oberta mentre empenyeu el cable uns 2 mm més o menys al forat. A continuació, deixeu anar la palanca. Si el cable està ben fixat, no sortirà quan li feu un suau estirada.

14. Per als cables de la bateria, connecteu el cable vermell a Vm del connector d'alimentació del motor i el cable negre a Gnd. Els motors petits es poden alimentar des de la bateria Arduino de 9 v, però es pot utilitzar una bateria addicional com les quatre bateries AA per alimentar motors i es connecta mitjançant els 2 terminals situats a la part superior esquerra de la placa HyperDuino + R. L’elecció correspon a la vostra aplicació en particular i es configura movent el “jumper” a una posició o altra. La posició per defecte és a la dreta, per alimentar els motors des de la bateria de 9v. Per a aquestes activitats, on heu afegit la caixa de la bateria AA, voldreu moure el pont a la posició "esquerra".

15. Finalment, doblegueu la caixa junts tal com es mostra en una de les darreres imatges restants.

16. Ara és un bon moment per inserir els dos cargols de màquina de ⅜”amb volanderes des de l’interior de la caixa pels forats i fixar el conjunt de la bola del rodet amb volanderes.

17. Ara poseu les rodes simplement pressionant-les sobre els eixos. Presteu atenció a les rodes dels eixos del motor, de manera que les rodes siguin molt perpendiculars als eixos i no siguin inclinades més del que podeu evitar. Les rodes ben alineades donaran al cotxe una pista més recta quan avança.

18. L'últim que cal fer ara és fer un forat per al cable USB. Això no és tan fàcil de fer d’una manera bonica, però amb una mica de determinació, podreu fer la feina. Mireu el connector USB de la placa HyperDuino i el quadre que conté l’etiqueta “Cable USB”. Seguiu-ho visualment cap al lateral de la caixa i utilitzeu la punta Phillips del tornavís HyperDuino per fer un forat que es troba a aproximadament 1 polzada per sobre de la part inferior de la caixa i que estigui el millor possible al centre del recorregut del cable USB. Si està descentrat, dificultarà una mica més endavant la connexió del cable USB pel forat. Després d’iniciar el forat amb el tornavís, amplieu-lo encara més amb l’eina blava per fer forats i, a continuació, un barril de plàstic. i, finalment, pugeu a una Sharpie o qualsevol altra eina de diàmetre més gran que pugueu trobar. Si teniu un ganivet Xacto, serà millor, però és possible que no estiguin disponibles a l’aula.

19. Proveu la mida del forat amb l'extrem del connector quadrat del cable USB HyperDuino. El forat no serà molt bonic, però haureu de fer-lo prou gran perquè pugui passar el connector quadrat. Nota: Després de fer el forat, el fluid correccional ("blanc") és una manera de pintar sobre el cartró més fosc que exposa el forat.

20. Per aconseguir que la tapa de la caixa es tanqui, haureu de fer 2 talls amb tisores on la solapa entraria al motor o bé doblegareu una mica la solapa resultant o la tallareu completament.

Pas 3: Codificar un programa senzill "Funcionant amb laberint"

El primer repte de programació serà crear un programa que pugui "conduir" el cotxe a través d'un patró.

Per fer-ho, haureu d'aprendre a utilitzar el llenguatge de programació de blocs iForge per crear funcions que controlin els motors a l'uníson per avançar i retrocedir, i també fer girs a l'esquerra i a la dreta. La distància moguda pel cotxe en cada part del trajecte es determina per la durada dels motors i amb quina velocitat, de manera que també aprendreu a controlar-los.

En interès d’eficiència en aquest tutorial, ara us dirigirem al document "Codificació amb HyperDuino i iForge".

Això us mostrarà com instal·lar l'extensió iForge per a Chrome, crear un compte i crear programes de bloqueig que controlin els pins a HyperDuino.

Quan hàgiu acabat això, torneu aquí i continueu amb aquest tutorial i apreneu a controlar els motors mitjançant HyperDuino.

Pas 4: Control bàsic del motor

A la part superior de la placa HyperDuino "R" hi ha terminals de fàcil connexió que us permeten inserir un cable nu des d'un motor o una bateria. Això és perquè no es requereixin connectors especials i és més probable que pugueu connectar bateries i motors "fora de la caixa".

Nota important: els noms “A01” i “A02” per als connectors del motor NO signifiquen que els pins analògics A01 i A02 els controlin. Les “A” i “B” només s’utilitzen per designar els motors “A” i “B”. Els pins d'E / S digitals del 3 al 9 s'utilitzen per controlar qualsevol motor connectat als terminals de la placa HyperDuino + R.

La bateria s’ha d’escollir amb una capacitat de potència (miliamp-hores) i una tensió adequada als motors que utilitzeu. Són típiques 4 o 6 bateries AA en una caixa com aquesta:

Exemple d'Amazon: 6 suports de bateries AA amb sortida de 9 V de 2,1 mm x 5,5 mm (imatge 2)

És important connectar adequadament la polaritat (positiva i negativa) a Vm (positiva) i Gnd ("terra" = negativa). Si connecteu el cable positiu d’una font d’energia a l’entrada negativa (Gnd) de la connexió d’alimentació externa, hi ha un díode de protecció que bloqueja el curtcircuit i, al mateix temps, els motors no s’energitzaran.

El controlador del motor pot controlar:

Quatre motors CC de direcció única connectats a A01 / Gnd, A02 / Gnd, B01 / Gnd, B02 / Gnd

Nota: només es pot engegar un motor "A" i un motor "B" alhora. No és possible tenir els quatre motors d’una sola direcció engegats al mateix temps.

Pin 8: alt, Pin 9: baix = Motor A01 “encès”

Pin 8: baix, Pin 9: alt=Motor A02 “encès”

(Pins 8, 9: baix = ambdós motors B apagats)

Pin 12: baix, Pin 13: alt=Motor B01 “encès”

Pin 12: alt, Pin 13: baix = Motor B02 “encès”

(Pins 12, 13: baix = ambdós motors B apagats)

Dos motors de CC bidireccionals connectats a A01 / A02 i B01 / B02

Pin 8 = alt, pin 9 = baix = Motor A “cap endavant *”

Pin 8 = baix, pin 9 = alt=Motor A “revers *”

(Pin 8 = baix, pin 9 = baix = Motor A "apagat")

Pin 12 = alt, pin 13 = baix = Motor B “cap endavant *”

Pin 12 = baix, pin 13 = alt=Motor B "invers *"

(Pin 12 = baix, pin 13 = baix = Motor B "apagat")

(* subjecte a la polaritat del cablejat del motor i a l'orientació del motor, de la roda i del cotxe robòtic.)

Motor pas a pas connectat a A01 / A02 / B01 / B02 i Gnd

Els límits de tensió i corrent del controlador del motor HyperDuino són de 15 v i 1,2 A (mitjana) / 3,2 A (pic) basats en el circuit de control del motor Toshiba TB6612FNG.

Motor "A": connecteu-vos a A01 i A02

(Mireu les dues darreres imatges per demostrar-les)

Velocitat del motor

La velocitat dels motors A i B es controla amb els pins 10 i 11, respectivament:

Velocitat del motor A: pin 10 = PWM 0-255 (o pin fix 10 = HIGH)

Velocitat del motor B: Pin 11 = PWM 0-255 (o pin fix 11 = HIGH)

En el funcionament d'una sola direcció (quatre motors), el control de velocitat del pin 10 funciona per als dos motors "A" i el pin 11 per als dos motors "B". No és possible controlar independentment la velocitat dels quatre motors.

Motors de baixa potència (menys de 400 ma)

El controlador del motor pot utilitzar una font de bateria externa de fins a 15 v i 1,5 amperes (2,5 amperis momentàniament). Tot i això, si utilitzeu un motor que pot funcionar entre 5 i 9 v i utilitza menys de 400 ma, podeu utilitzar el pont negre situat al costat dels connectors d’alimentació del motor i moure’l a la posició “Vin”. La posició alternativa, "+ VM", és per a alimentació externa.

Smart Car Activity

Amb el cotxe intel·ligent muntat, ara podeu anar a l'activitat del cotxe intel·ligent on aprendreu a programar el vostre cotxe.