Vehicle robotitzat autònom per a principiants amb evitació de col·lisions: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Hola! Benvingut al meu manual per a principiants, instructiu sobre com fabricar el vostre propi vehicle robòtic autònom amb evitació de col·lisions i navegació GPS. A la part superior es mostra un vídeo de YouTube que mostra el robot. És un model per demostrar com funciona un vehicle autònom real. Tingueu en compte que és probable que el meu robot sembli diferent del vostre producte final.

Per a aquesta compilació necessitareu:

- Kit funcional funcional robòtic OSEPP (inclou cargols, tornavisos, cables, etc.) (98,98 dòlars)

- Arduino Mega 2560 Rev3 (40,30 dòlars)

- Brúixola digital HMC5883L (6,99 dòlars)

- Sensor d'ultrasons HC-SR04 (3,95 dòlars)

- GPS i antena NEO-6M (12,99 dòlars)

- Mòdul Bluetooth HC-05 (7,99 dòlars)

- Cable USB Mini B (és possible que tingueu aquest problema) (5,02 dòlars)

- Un telèfon intel·ligent Android

Sis bateries AA, 1,5 volts cadascuna

- Qualsevol material no magnètic semblant a una vareta (com l'alumini) que vulgueu reciclar

- Cinta de doble cara

- Un trepant manual

Pas 1: Muntatge del xassís i la mobilitat del robot

Explicació: no és un vehicle si no es mou. El vehicle robotitzat més bàsic requereix rodes, motors i un xassís (o la "carrosseria" del robot). En lloc d'adquirir cadascuna d'aquestes parts per separat, us recomano comprar un kit per a un vehicle robot d'arrencada. Per al meu projecte, vaig fer servir el kit funcional OSOPP perquè venia amb una gran quantitat de peces i eines disponibles, i em va semblar que la configuració del tanc era la millor per a l’estabilitat del robot, a més de simplificar la nostra programació només requerint dos motors.

Procediment: No us seria útil si repetís simplement el manual de muntatge, que podeu trobar aquí (també teniu l'opció de configurar un dipòsit triangular). Aconsellaria mantenir tots els cables el més a prop possible del robot i allunyats del terra o de les rodes, sobretot per als cables dels motors.

Si voleu una opció econòmica per sobre de comprar un kit car, també podríeu reciclar un cotxe RC vell i funcionant i fer servir els motors, les rodes i el xassís, però no estic segur de la compatibilitat de l’Arduino i el seu codi amb aquells parts particulars. És millor apostar per triar el kit per OSEPP.

Pas 2: incorporació d'Arduino

Explicació: com que és una guia per a principiants, voldria explicar ràpidament què és Arduino per a qualsevol lector que no estigui familiaritzat amb el seu ús en electrònica. Un Arduino és un tipus de microcontrolador, el que significa que fa exactament això: controlar el robot. Podeu escriure instruccions en codi al vostre ordinador que es traduiran a un idioma que l’Arduino pugui entendre, després podeu penjar aquestes instruccions a Arduino i l’Arduino començarà immediatament a intentar executar aquestes instruccions quan estigui engegat. L’Arduino més comú és l’Arduino Uno, que s’inclou al kit OSEPP, però necessitareu l’Arduino Mega per a aquest projecte, ja que es tracta d’un projecte a gran escala del que és capaç l’Arduino Uno. Podeu utilitzar l’Arduino Uno del kit per a altres divertits projectes.

Procediment: l'Arduino es pot connectar al robot mitjançant tirants o cargolant espaiadors a la base del robot.

Ens agradaria que l’Arduino controlés els motors del nostre robot, però els motors no es poden connectar directament a l’Arduino. Per tant, hem de connectar la pantalla del motor (que prové del nostre kit) a la part superior de l’Arduino per poder formar una connexió amb els cables del motor i l’Arduino. Els passadors que provenen de la part inferior de l'escut del motor haurien d'encaixar directament als "forats" de l'Arduino Mega. Els cables que s’estenen des dels motors s’adapten a les ranures de l’escut del motor com la imatge superior. Aquestes ranures s’obren i es tanquen fent girar un tornavís en una sagnia en forma de + a la part superior de la ranura.

A continuació, l’Arduino necessita tensió per funcionar. El kit funcional funcional robòtic OSEPP hauria d'haver estat inclòs amb un suport per a bateries per a sis bateries. Després d’introduir sis bateries al suport, introduïu els cables que s’estenen des del porta-bateries a les ranures de l’escut del motor destinat a la tensió.

Pas 3: afegir control de Bluetooth

Procediment: Un cop esbrinat l'Arduino, afegir el mòdul Bluetooth és tan fàcil inserir les quatre puntes del mòdul Bluetooth a la ranura de quatre forats de la pantalla del motor, com es mostra a la part anterior.

Increïblement senzill. Però no hem acabat. El mòdul Bluetooth és només la meitat del control real de Bluetooth. L’altra meitat està configurant l’aplicació remota al nostre dispositiu Android. Utilitzarem l’aplicació desenvolupada per OSEPP destinada al robot muntat a partir del kit funcional funcional. Podeu utilitzar una aplicació remota diferent al vostre dispositiu o fins i tot en podríeu fer la vostra, però als nostres propòsits no volem reinventar la roda. OSEPP també té instruccions sobre com instal·lar la seva aplicació, que no es pot instal·lar des de Google Play Store. Podeu trobar aquestes instruccions aquí. El disseny del comandament a distància que instal·leu pot semblar diferent al tutorial, i està bé.

Pas 4: afegir la prevenció de col·lisions

Explicació: ara que el robot és mòbil, ara és capaç de topar-se amb parets i objectes grans, cosa que pot danyar el nostre maquinari. Per tant, incorporem el nostre sensor d’ultrasons a la part frontal del robot, tal com veieu a la imatge superior.

Procediment: El kit funcional OSOPP inclou totes les parts que hi veieu, excepte el sensor d'ultrasons. Quan vau muntar el xassís seguint el manual d’instruccions que havia enllaçat, ja hauríeu d’haver construït aquest suport per al sensor d’ultrasons. El sensor pot introduir-se simplement als dos forats del suport, però heu de mantenir el sensor al seu lloc amb una banda de goma per evitar que caigui del suport. Introduïu un cable que s’adapti a les quatre puntes del sensor i connecteu l’altre extrem del cable a la columna 2 de pins de l’escut del motor.

Podeu incloure diversos sensors d'ultrasons, sempre que tingueu el maquinari per mantenir-los al seu lloc.

Pas 5: afegir un GPS i una brúixola

Explicació: gairebé hem acabat el nostre robot. Aquesta és la part més difícil del muntatge del nostre robot. Voldria explicar primer el GPS i la brúixola digital. L'Arduino fa referència al GPS per recollir dades de satèl·lit de la ubicació actual del robot, en termes de latitud i longitud. Aquesta latitud i longitud es fan servir quan s’aparellen amb lectures de la brúixola digital, i aquests números es col·loquen en una sèrie de fórmules matemàtiques a l’Arduino per calcular quin moviment hauria de fer el robot per arribar al seu destí. No obstant això, la brúixola es llença en presència de materials ferrosos, o materials que contenen ferro i, per tant, són magnètics.

Procediment: per mitigar qualsevol possible interferència de components ferrosos del nostre robot, agafarem el nostre alumini en forma de vareta i el doblarem en forma de V llarga, com a la imatge superior. Es tracta de crear una certa distància dels materials fèrrics del robot.

L'alumini es pot doblegar a mà o mitjançant una eina manual bàsica. La longitud de l’alumini no importa, però assegureu-vos que l’alumini en forma de V resultant no sigui massa pesat.

Feu servir la cinta de doble cara per enganxar el mòdul GPS, l’antena GPS i la brúixola digital al dispositiu d’alumini. MOLT IMPORTANT: la brúixola digital i l’antena GPS s’han de col·locar al vèrtex del dispositiu d’alumini, tal com es mostra a la imatge superior. A més, la brúixola digital ha de tenir dues fletxes en forma de L. Assegureu-vos que la fletxa x apunti cap a la part frontal del robot.

Practicar forats als dos extrems de l’alumini perquè es pugui cargolar una femella mitjançant l’alumini i un forat al xassís del robot.

Connecteu el cable de la brúixola digital a l'Arduino Mega, a la petita "sortida" just a sota de la ranura de tensió de la pantalla del motor. Connecteu el cable a des del punt del GPS amb l'etiqueta "RX" al pin TX314 de l'Arduino Mega (no a la pantalla del motor), un altre cable des del punt etiquetat "TX" al pin RX315, un altre cable de "VIN" al GPS al pin 3V3 de la pantalla del motor i un cable final de "GND" al GPS al pin GND de la pantalla del motor.

Pas 6: Unir-ho tot amb el codi

Procediment: és hora de donar al nostre Arduino Mega el codi que ja he preparat per a vosaltres. Podeu descarregar l’aplicació Arduino gratuïtament aquí. A continuació, descarregueu cadascun dels fitxers que tinc a continuació (sé que sembla molt, però la majoria són fitxers molt petits). Ara, obriu MyCode.ino, s’hauria d’obrir l’aplicació Arduino; després, a la part superior, feu clic a Eines, després a Junta i, finalment, a Arduino Mega o Mega 2560. Després, a la part superior, feu clic a Sketch i després a Show Sketch Folder. Això obrirà la ubicació del fitxer de MyCode.ino al vostre PC. Feu clic i arrossegueu tots els altres fitxers que heu descarregat d’aquest manual instructiu al fitxer MyCode.ino. Torneu a l'aplicació Arduino i feu clic a la marca de verificació que hi ha a la part superior dreta perquè el programa pugui traduir el codi al llenguatge de la màquina que Arduino entengui.

Ara que teniu tot el codi a punt, connecteu el vostre PC a l'Arduino Mega mitjançant el cable USB Mini B. Torneu a l'aplicació Arduino amb MyCode.ino obert i feu clic al botó de fletxa cap a la dreta a la part superior dreta de la pantalla per penjar el codi a l'Arduino. Espereu fins que l'aplicació us indiqui que s'ha completat la càrrega. En aquest moment, el vostre robot està acabat. Ara hem de provar-ho.

Enceneu l'Arduino mitjançant l'interruptor de la pantalla del motor i obriu l'aplicació remota OSEPP al dispositiu Android. Assegureu-vos que el mòdul Bluetooth del robot parpelleja amb llum blava i seleccioneu la connexió Bluetooth en obrir l’aplicació. Espereu que l'aplicació digui que s'ha connectat al vostre robot. Al comandament a distància, haureu de tenir els controls estàndard esquerra-dreta-amunt-avall a l’esquerra i els botons A-B-X-Y a la dreta. Amb el meu codi, els botons X i Y no fan res, però el botó A serveix per desar la latitud i longitud actual del robot i el botó B permet que el robot comenci a moure’s a la ubicació desada. Assegureu-vos que el GPS tingui una llum vermella parpellejant quan s’utilitzen els botons A i B. Això vol dir que el GPS s’ha connectat a satèl·lits i està recopilant dades, però si la llum no parpelleja, simplement treieu el robot cap a fora amb una vista directa del cel i espereu pacientment. Els cercles de la part inferior estan pensats per ser joysticks, però no s’utilitzen en aquest projecte. Al centre de la pantalla es registrarà informació sobre els moviments del robot, que va ser útil durant les meves proves.

Moltes gràcies a OSEPP, així com a lombarobot id i EZTech a YouTube per proporcionar-me les bases per escriure codi per a aquest projecte. Ajudeu aquestes parts:

OSEPP

Canal EZTech

canal d'identificació lombarobot

Pas 7: ampliació opcional: detecció d'objectes

Al principi d'aquest instructiu, he esmentat que la imatge del meu vehicle robotitzat que vau veure al principi tindrà un aspecte diferent del vostre producte acabat. En particular, em refereixo al Raspberry Pi i a la càmera que veieu més amunt.

Aquests dos components treballen junts per detectar els senyals d’aturada o els llums vermells d’aturada al recorregut del robot i parar temporalment, cosa que fa del robot un model més proper a un vehicle autònom real. Hi ha diverses aplicacions diferencials del Raspberry Pi que es poden aplicar al vostre vehicle. Si voleu continuar treballant amb el vostre vehicle robòtic incloent el Raspberry Pi, us recomano comprar el curs de Rajandeep Singh sobre la construcció d’un vehicle amb conducció automàtica que detecti objectes. Podeu trobar el seu curs complet sobre Udemy aquí. Rajandeep no em va demanar que cridés el seu curs; Simplement sento que és un instructor meravellós que us implicarà en vehicles autònoms.