Vehicle evitant col·lisions amb Arduino Nano: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Un vehicle evitant col·lisions podria ser un robot molt senzill per començar a submergir-se en la microelectrònica. L’utilitzarem per aprendre els elements bàsics de la microelectrònica i millorar-lo per afegir sensors i actuadors més sofisticats.

Components bàsics

· 1 mini USB Arduino Nano o clon

· 1 placa d'extensió Nano Shield Arduino

· 1 sensor d'ultrasons HC-SR04

· 2 servos de 360 graus de rotació contínua (FS90R o similar)

· 1 estoig de bateria per a 4xAA

· Cable de salt de taulers de pa (F-F, M-F, M-M)

· 2 rodes per a servos

· 1 estructura per al vehicle (cotxe de joguina, maó de llet, contraxapat …)

Components addicionals

Per a indicacions de llum:

· 1 LED RGB

· 1 mini taula de pa

· 3 resistències 330W

Per a control remot:

· 1 sensor receptor IR (TSOP4838 o similar)

· 1 comandament a distància IR

Per a la detecció de seguiment de línia / vora:

· 2 TCRT5000 línia de barrera sensor de pista reflectant IR

Elements alternatius

Podeu substituir els servos per:

· Motor de 2 CC amb engranatges i pneumàtic de plàstic

· 1 mòdul de placa de controlador de controlador de motor L298 Dual H Bridge

Pas 1: instal·leu el programari i els controladors

Treballarem amb microcontroladors basats en Arduino, podeu triar Arduino UNO o qualsevol altre, però pels requisits i la mida he pres un Arduino Nano Clone (de la Xina), de manera que amb totes aquestes opcions heu d’utilitzar Arduino IDE per codificar-los.

Podeu descarregar el programari des de la pàgina web oficial d’Arduino i seguir les instruccions per instal·lar-lo. Un cop hàgiu acabat, obriu l'IDE Arduino i seleccioneu la placa (en el meu cas utilitzaré l'opció "Arduino Nano").

Arduino Nano Clone: una opció econòmica per a una placa Arduino és comprar una placa clon a la Xina. Funcionen amb el xip CH340 i requerirà la instal·lació d’un controlador específic. Hi ha molts llocs web per descarregar el controlador per a Windows, Mac o Linux i també amb les instruccions. Per a Mac, de vegades podeu trobar un problema per reconèixer el port sèrie; si us passa, proveu de seguir les instruccions d’aquest enllaç. Si després detecteu el port sèrie però encara teniu problemes, intenteu seleccionar el "ATMega 328P (Old Bootloader)" a l'IDE / tools / processador Arduino.

Aneu a la secció de codificació per veure el codi que he utilitzat per al meu vehicle. Podeu navegar per la web per obtenir moltes altres opcions o codificar per vosaltres mateixos si voleu.

Pas 2: trieu una bona estructura per al vostre vehicle

Aquesta vegada he utilitzat un cotxe de joguina prou gran per contenir l'electrònica, però podeu utilitzar altres materials com a maons o contraxapats per dissenyar el vostre propi vehicle. Feu una ullada a una altra opció com la de maó de llet.

És millor dedicar uns minuts a planificar on col·locar tots els elements abans de començar i confirmar que s’allotjarà tot. Prepareu l’estructura.

Pas 3: instal·leu De Drive

El moviment del vehicle es farà a través d’un únic eix, en aquest cas l’eix posterior. Podeu mantenir la part davantera només per rodar o, segons el vostre disseny, utilitzar una tercera roda o un punt lliscant només per equilibrar el vostre vehicle (com el maó de llet, jo vaig utilitzar l’aixeta com a "tercera roda"). El gir del vehicle es farà canviant la velocitat i / o el sentit de gir dels servos.

CONSELL: abans de personalitzar la vostra estructura, planifiqueu la posició final de les rodes i comproveu que no toquin res. En aquest exemple, el centre de l'eix servo estarà situat una mica més baix que l'eix original del cotxe de joguina, ja que la roda servo és lleugerament més gran i podria afectar els paravents)

Pas 4: instal·leu el sensor d'ultrasons

El sensor d'ultrasons explorarà la part frontal del vehicle per identificar qualsevol obstacle i permetre la reacció del codi. Cal col·locar-lo a la part frontal sense que cap part del vehicle interrompi els senyals.

Pas 5: col·loqueu el microcontrolador i la funda de la bateria

Ara podeu col·locar a la esquerra els elements restants a l'estructura, arreglar-los si és possible o almenys assegureu-vos que no danyin les connexions.

És molt útil instal·lar un interruptor encès / apagat per a la bateria si no té ningú per defecte. També podeu afegir un sensor IR per engegar / aturar el vehicle.

Si voleu afegir algun component addicional, ara és el moment.

SUGGERIMENT: per augmentar l'adherència del vehicle, col·loqueu la funda de la bateria o els components més pesats sobre l'eix motriu o prop d'ell.

Pas 6: Secció de codificació

Per a aquest programa, també haureu d'instal·lar algunes biblioteques com "Servo.h" (per al control de servo), "NewPing.h" (per obtenir un millor rendiment del sensor d'ultrasons) o "IRremote.h" si utilitzeu un sensor IR. Podeu seguir les instruccions d’instal·lació d’aquest enllaç.

Com a opció, podeu substituir els servos per motors de corrent continu i necessitareu un controlador de motor de pont H doble per controlar-los. Probablement ho publicaré en futures actualitzacions, però ara el codi només funciona amb servos.

Els servos de rotació contínua són lleugerament diferents dels servos normals; de vegades podeu modificar-ne els normals per fer-los girar contínuament, però per a aquest projecte utilitzarem el FS90R, que està dissenyat per al nostre requisit. Per operar els servos habituals heu de donar el grau que vulgueu situar, però per als servos de rotació contínua heu de tenir en compte que:

· 90 s’aturaran per al servo

· Menys de 90 (fins a 0) serà la rotació en un sentit on 89 és la velocitat més baixa i 0 és la més ràpida.

· Més de 90 (fins a 180) giraran en sentit contrari, on 91 és el més lent i 180 el més ràpid.

Per calibrar els servos, heu d’establir-los a 90 i ajustar el petit cargol oposat a la roda per aturar la rotació si es mou (si us plau, feu-ho abans d’ajustar-los a l’estructura)

Podeu utilitzar el sensor d'ultrasons amb moltes altres biblioteques, però aneu amb compte mentre el codifiqueu, perquè un dels problemes que podeu trobar amb aquests sensors és el temps d'inactivitat que heu d'esperar des de l'emissió del senyal d'ultrasons fins a la recepció. Alguns exemples que podeu trobar a Internet són la codificació mitjançant "delay", però afectarà el vostre robot perquè deixarà de "retardar" qualsevol altra acció durant el temps que hàgiu especificat. Podeu saber com funcionen els sensors d’ultrasons en aquest enllaç.

Igual que els motors de corrent continu, no utilitzaré el sensor IR en aquest exemple, es descriurà en publicacions futures.