Xe rô bốt tự lái dành cho người mới bắt đầu có khả năng tránh va chạm: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Xin chào! Chào mừng bạn đến với Tài liệu hướng dẫn thân thiện với người mới bắt đầu của tôi về cách chế tạo xe robot tự lái của riêng bạn với tính năng tránh va chạm và Điều hướng GPS. Trên đây là video YouTube trình diễn robot. Nó là một mô hình để chứng minh cách thức hoạt động của một chiếc xe tự hành thực sự. Xin lưu ý rằng rô bốt của tôi rất có thể sẽ trông khác với sản phẩm cuối cùng của bạn.

Đối với bản dựng này, bạn sẽ cần:

- Bộ chức năng robot OSEPP (bao gồm bu lông, tua vít, dây cáp, v.v.) ($ 98,98)

- Arduino Mega 2560 Rev3 ($ 40,30)

- La bàn kỹ thuật số HMC5883L ($ 6,99)

- Cảm biến siêu âm HC-SR04 ($ 3,95)

- NEO-6M GPS và Ăng-ten ($ 12,99)

- Mô-đun Bluetooth HC-05 ($ 7,99)

- Cáp USB Mini B (Bạn có thể có cái này nằm xung quanh) ($ 5,02)

- Điện thoại thông minh Android

- Sáu pin AA, mỗi pin 1,5 Vôn

- Bất kỳ vật liệu phi từ tính dạng que nào (như nhôm) mà bạn muốn tái chế

- Băng keo hai mặt

- Máy khoan cầm tay

Bước 1: Lắp ráp khung và khả năng di chuyển của Robot

Giải thích: Nó không phải là một chiếc xe nếu nó không nhúc nhích! Phương tiện robot cơ bản nhất cần có bánh xe, động cơ và khung xe (hoặc "cơ thể" của robot). Thay vì mua từng bộ phận này riêng lẻ, tôi thực sự khuyên bạn nên mua một bộ phụ kiện cho một chiếc xe robot khởi động. Đối với dự án của mình, tôi đã sử dụng Bộ chức năng robot OSEPP vì nó đi kèm với rất nhiều bộ phận và công cụ có sẵn, và tôi cảm thấy cấu hình xe tăng là tốt nhất cho sự ổn định của robot, cũng như đơn giản hóa việc lập trình của chúng tôi bằng cách chỉ yêu cầu hai động cơ.

Quy trình: Sẽ không hữu ích cho bạn nếu tôi chỉ lặp lại hướng dẫn lắp ráp mà bạn có thể tìm thấy ở đây (bạn cũng có tùy chọn cấu hình bể tam giác). Tôi chỉ khuyên bạn nên giữ tất cả các dây cáp càng gần robot càng tốt và cách xa mặt đất hoặc bánh xe, đặc biệt là đối với dây cáp từ động cơ.

Nếu bạn muốn có một lựa chọn ngân sách hơn là mua một bộ dụng cụ đắt tiền, bạn cũng có thể tái chế một chiếc xe RC cũ đang hoạt động và sử dụng động cơ, bánh xe và khung xe từ đó, nhưng tôi không chắc Arduino và mã của nó tương thích với những thứ đó như thế nào. các bộ phận cụ thể. Tốt hơn hết là bạn nên chọn bộ công cụ của OSEPP.

Bước 2: Kết hợp Arduino

Giải thích: Vì đây là hướng dẫn cho người mới bắt đầu, tôi muốn giải thích nhanh Arduino là gì cho bất kỳ độc giả nào có thể chưa quen với việc sử dụng nó trong điện tử. Arduino là một loại vi điều khiển, có nghĩa là nó thực hiện chính xác điều đó - điều khiển robot. Bạn có thể viết hướng dẫn bằng mã trên máy tính sẽ được dịch sang ngôn ngữ mà Arduino có thể hiểu được, sau đó bạn có thể tải các hướng dẫn đó lên Arduino và Arduino sẽ ngay lập tức cố gắng thực hiện các hướng dẫn đó khi nó được bật. Arduino phổ biến nhất là Arduino Uno, được bao gồm trong bộ OSEPP, nhưng bạn sẽ cần Arduino Mega cho dự án này vì đây là một dự án quy mô lớn hơn những gì Arduino Uno có thể làm được. Bạn có thể sử dụng Arduino Uno của bộ công cụ cho các dự án thú vị khác.

Quy trình: Arduino có thể được gắn vào rô bốt bằng cách sử dụng dây buộc hoặc vít trong miếng đệm vào đế của rô bốt.

Chúng tôi muốn Arduino điều khiển động cơ của robot của chúng ta, nhưng động cơ không thể kết nối trực tiếp với Arduino. Do đó, chúng tôi cần gắn tấm chắn động cơ của chúng tôi (lấy từ bộ của chúng tôi) trên đầu Arduino để có thể tạo kết nối với cáp động cơ và Arduino. Các chân cắm từ dưới cùng của tấm chắn động cơ phải phù hợp với các "lỗ" của Arduino Mega. Các dây cáp kéo dài từ động cơ phù hợp với các khe trên tấm chắn động cơ như hình trên. Các khe này được mở và đóng bằng cách xoay tuốc nơ vít thành một vết lõm hình + ở đầu khe.

Tiếp theo, Arduino cần điện áp để hoạt động. Bộ chức năng robot OSEPP phải đi kèm với một giá đỡ pin phù hợp với sáu viên pin. Sau khi lắp sáu pin vào ngăn chứa, hãy luồn các dây dẫn kéo dài từ ngăn chứa pin vào các khe trên tấm chắn động cơ dành cho điện áp.

Bước 3: Thêm điều khiển Bluetooth

Quy trình: Sau khi tìm ra Arduino, việc thêm mô-đun Bluetooth dễ dàng bằng cách chèn bốn ngạnh của mô-đun Bluetooth vào khe bốn lỗ trên tấm chắn động cơ, như được hiển thị ở trên.

Đơn giản vô cùng! Nhưng chúng tôi chưa làm xong. Mô-đun Bluetooth chỉ là một nửa của điều khiển Bluetooth thực tế. Nửa còn lại đang thiết lập ứng dụng từ xa trên thiết bị Android của chúng tôi. Chúng tôi sẽ sử dụng ứng dụng do OSEPP phát triển dành cho rô-bốt được lắp ráp từ Bộ chức năng rô-bốt. Bạn có thể sử dụng một ứng dụng điều khiển từ xa khác trên thiết bị của mình hoặc thậm chí bạn có thể tạo ra ứng dụng của riêng mình, nhưng vì mục đích của chúng tôi, chúng tôi không muốn phát minh lại bánh xe. OSEPP cũng có hướng dẫn về cách cài đặt ứng dụng của họ, ứng dụng này không thể được cài đặt từ cửa hàng Google Play. Bạn có thể tìm thấy những hướng dẫn ở đây. Bố cục của điều khiển từ xa bạn cài đặt có thể khác với hướng dẫn, và điều đó không sao cả.

Bước 4: Thêm tính năng tránh va chạm

Giải thích: Hiện tại, rô bốt đã có thể di động, nó có khả năng chạy vào tường và các vật thể lớn, điều này có thể làm hỏng phần cứng của chúng ta. Do đó, chúng tôi đang kết hợp cảm biến siêu âm của chúng tôi ở phía trước của robot, giống như bạn thấy trong hình ảnh trên.

Quy trình: Bộ chức năng robot OSEPP bao gồm tất cả các bộ phận bạn thấy ở đó, ngoại trừ cảm biến siêu âm. Khi bạn lắp ráp khung bằng cách làm theo hướng dẫn sử dụng mà tôi đã liên kết, bạn nên đã chế tạo giá đỡ này cho cảm biến siêu âm. Cảm biến có thể đơn giản bằng cách thò vào hai lỗ của giá đỡ, nhưng bạn nên giữ cảm biến tại chỗ bằng dây cao su để tránh rơi khỏi giá đỡ. Chèn một cáp phù hợp với tất cả bốn ngạnh trên cảm biến và kết nối đầu còn lại của cáp với cột 2 chân trên tấm chắn động cơ.

Bạn có thể bao gồm nhiều cảm biến siêu âm, miễn là bạn có phần cứng để giữ chúng tại chỗ.

Bước 5: Thêm GPS và La bàn

Giải thích: Chúng tôi gần như đã hoàn thành rô bốt của mình! Đây là phần khó nhất trong quá trình lắp ráp robot của chúng tôi. Đầu tiên tôi muốn giải thích về GPS và la bàn kỹ thuật số. Arduino đề cập đến GPS để thu thập dữ liệu vệ tinh về vị trí hiện tại của robot, về vĩ độ và kinh độ. Kinh độ và vĩ độ này được đưa vào sử dụng khi kết hợp với các số đọc từ la bàn kỹ thuật số và những con số này được đưa vào một loạt công thức toán học trong Arduino để tính toán chuyển động tiếp theo của robot để đến đích. Tuy nhiên, la bàn bị văng ra khi có vật liệu màu, hoặc vật liệu có chứa sắt và do đó có từ tính.

Quy trình: Để giảm thiểu bất kỳ khả năng gây nhiễu nào từ các thành phần sắt của rô bốt, chúng tôi sẽ lấy nhôm giống như thanh của chúng tôi và uốn nó thành hình chữ V dài, như trong hình trên. Điều này là để tạo ra một số khoảng cách với các vật liệu màu trên robot.

Nhôm có thể được uốn bằng tay hoặc sử dụng một công cụ cầm tay cơ bản. Chiều dài của nhôm không quan trọng, nhưng hãy đảm bảo rằng nhôm hình chữ V thu được không quá nặng.

Sử dụng băng dính hai mặt để dán mô-đun GPS, ăng-ten GPS và la bàn kỹ thuật số vào vật cố định bằng nhôm. RẤT QUAN TRỌNG: La bàn kỹ thuật số và ăng-ten GPS phải được đặt ở đỉnh của vật cố định bằng nhôm, như thể hiện trong hình trên. Ngoài ra, la bàn kỹ thuật số phải có hai mũi tên theo hình chữ L. Đảm bảo mũi tên x trỏ về phía trước của rô bốt.

Khoan lỗ trên cả hai đầu của nhôm để có thể vặn đai ốc qua nhôm và một lỗ trên khung robot.

Cắm cáp la bàn kỹ thuật số vào Arduino Mega, trong "ổ cắm" nhỏ ngay bên dưới khe điện áp trên tấm chắn động cơ. Kết nối cáp từ vị trí trên GPS có nhãn "RX" với chân TX314 trên Arduino Mega (không phải trên tấm chắn động cơ), một cáp khác từ vị trí có nhãn "TX" đến chân RX315, một cáp khác từ "VIN" trên GPS đến chân 3V3 trên tấm chắn động cơ và cáp cuối cùng từ "GND" trên GPS đến chân GND trên tấm chắn động cơ.

Bước 6: Kết hợp tất cả với mã

Thủ tục: Đã đến lúc cung cấp cho Arduino Mega của chúng tôi mã mà tôi đã chuẩn bị cho bạn. Bạn có thể tải ứng dụng Arduino miễn phí tại đây. Tiếp theo, tải xuống từng tệp mà tôi có bên dưới (Tôi biết nó trông có vẻ rất nhiều, nhưng hầu hết trong số này là những tệp rất nhỏ). Bây giờ, mở MyCode.ino, ứng dụng Arduino sẽ mở, sau đó ở trên cùng nhấp vào Công cụ, sau đó nhấp vào Bảng và cuối cùng là Arduino Mega hoặc Mega 2560. Sau đó, ở trên cùng, nhấp vào Phác thảo, sau đó nhấp vào Hiển thị thư mục phác thảo. Thao tác này sẽ mở vị trí tệp của MyCode.ino trên PC của bạn. Nhấp và kéo tất cả các tệp khác mà bạn đã tải xuống từ Bản hướng dẫn này vào tệp MyCode.ino. Quay lại ứng dụng Arduino và nhấp vào dấu kiểm ở trên cùng bên phải để chương trình có thể dịch mã sang ngôn ngữ máy mà Arduino có thể hiểu được.

Bây giờ bạn đã có tất cả mã sẵn sàng, hãy kết nối PC của bạn với Arduino Mega bằng cáp USB Mini B của bạn. Quay lại Ứng dụng Arduino với MyCode.ino đang mở và nhấp vào nút mũi tên sang phải ở trên cùng bên phải của màn hình để tải mã vào Arduino. Chờ cho đến khi ứng dụng cho bạn biết quá trình tải lên hoàn tất. Đến đây, robot của bạn đã hoàn thành! Bây giờ chúng ta cần phải kiểm tra nó.

Bật Arduino bằng cách sử dụng công tắc trên tấm chắn động cơ và mở ứng dụng từ xa OSEPP trên thiết bị Android của bạn. Đảm bảo mô-đun Bluetooth trên rô bốt đang nhấp nháy đèn màu xanh lam và chọn kết nối Bluetooth khi mở ứng dụng. Chờ ứng dụng cho biết nó đã kết nối với rô bốt của bạn. Trên điều khiển từ xa, bạn sẽ có các nút điều khiển từ trái-phải-lên-xuống tiêu chuẩn ở bên trái và các nút A-B-X-Y ở bên phải. Với mã của tôi, các nút X và Y không làm gì cả, nhưng nút A là để lưu vĩ độ và kinh độ hiện tại của rô bốt và nút B là để rô bốt bắt đầu di chuyển đến vị trí đã lưu đó. đèn đỏ nhấp nháy khi sử dụng các nút A và B. Điều này có nghĩa là GPS đã kết nối với vệ tinh và đang thu thập dữ liệu, nhưng nếu đèn không nhấp nháy, bạn chỉ cần đưa robot ra ngoài với tầm nhìn trực tiếp lên bầu trời và kiên nhẫn chờ đợi. Các vòng tròn ở dưới cùng là cần điều khiển, nhưng không được sử dụng trong dự án này. Giữa màn hình sẽ ghi lại thông tin về các chuyển động của robot, điều này rất hữu ích trong quá trình thử nghiệm của tôi.

Xin chân thành cảm ơn OSEPP, cũng như id lombarobot và EZTech trên YouTube đã cung cấp cho tôi cơ sở để viết mã cho dự án này. Vui lòng hỗ trợ các bên này:

OSEPP

Kênh EZTech

kênh id lombarobot

Bước 7: Mở rộng tùy chọn: Phát hiện đối tượng

Trong phần đầu của cuốn sách Có thể hướng dẫn này, tôi đã đề cập rằng hình ảnh chiếc xe robot mà bạn nhìn thấy ngay từ đầu sẽ trông khác với thành phẩm của bạn. Đặc biệt, tôi đang đề cập đến Raspberry Pi và máy ảnh mà bạn thấy ở trên.

Hai thành phần này hoạt động cùng nhau để phát hiện các biển báo dừng hoặc đèn đỏ trên đường đi của robot và dừng tạm thời, giúp robot trở thành mô hình gần giống với một chiếc xe tự hành thực sự. Có một số ứng dụng khác nhau của Raspberry Pi có thể áp dụng cho xe của bạn. Nếu bạn muốn làm việc trên phương tiện robot của mình hơn nữa bằng cách bao gồm Raspberry Pi, tôi thực sự khuyên bạn nên mua khóa học của Rajandeep Singh về chế tạo phương tiện tự lái, phát hiện vật thể. Bạn có thể tìm thấy khóa học hoàn chỉnh của anh ấy trên Udemy tại đây. Rajandeep không yêu cầu tôi hét lên về hướng đi của anh ấy; Tôi chỉ đơn giản cảm thấy anh ấy là một người hướng dẫn tuyệt vời, người sẽ giúp bạn tham gia vào các phương tiện tự lái.