Autonomous RC Car: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Với sự gia tăng của những chiếc ô tô tự lái ngày nay, tôi quyết định thử thách chế tạo một chiếc của riêng mình. Dự án này cũng đóng vai trò là dự án cốt lõi của tôi trong các lớp Thiết kế và Phát triển Kỹ thuật và Người máy và đã nhận được giải thưởng cho xe tự hành tốt nhất tại cuộc thi STEM ở trường trung học.

Thay vì bắt đầu lại từ đầu, tôi đã chọn sử dụng một chiếc xe RC mà chúng tôi đã có và ghép nối nó với một bảng RedBoard Arduino Uno. Tôi chọn Arduino do nó tương đối dễ sử dụng và dễ lập trình.

Đối với những người đang thắc mắc, chiếc xe này có Redcat Racing 03061 Splash-Resistant ESC với động cơ chải. ESC đã được lập trình bằng bộ điều khiển đi kèm với ô tô. Tôi chưa thử nghiệm điều này với động cơ không chổi than vì chúng tôi không có trong tay, nhưng bất kỳ ai cũng có thể thử dự án này với động cơ không chổi than.

Tóm lại, chiếc xe này thu thập dữ liệu từ (5) cảm biến siêu âm HC-SR04. Dữ liệu này quay trở lại Arduino, nơi nó đưa ra quyết định về cách di chuyển. Sau đó Arduino điều khiển servo lái và động cơ tương ứng. Chương trình sử dụng thư viện servo Arduino tiêu chuẩn để làm như vậy và không cần thêm thư viện nào.

Chiếc xe có khả năng kiểm soát tốc độ thay đổi thông qua một chiết áp và lùi từ tường khi va chạm. Ngoài ra, xe có thể tự điều chỉnh nếu trượt quá gần tường bằng cách tự nới lỏng.

Bước 1: Danh sách bộ phận

Tuyên bố từ chối trách nhiệm: Tôi không bao gồm các bộ phận cần thiết cho chính chiếc xe, chỉ bao gồm các bộ phận bổ sung bên ngoài chiếc xe. Tất cả đều cần thiết phải có ESC, động cơ, khung gầm, pin, v.v. cho việc này.

Bạn sẽ cần:

(1) Arduino Uno - hàng nhái sẽ hoạt động tốt

(1) Breadboard - cho dự án này, tôi lấy +/- rail từ một breadboard này và sử dụng một breadboard khác, nhỏ hơn. Bất kỳ kích thước sẽ làm.

(5) Cảm biến siêu âm HC-SR04

(1) Chiết áp - dùng để kiểm soát tốc độ của ô tô

(20) Dây Dupont Nữ-Nam - Tôi thực sự khuyên bạn nên có nhiều hơn để sử dụng làm bộ mở rộng cho các dây khác nếu cần

Hàn sắt với thuốc hàn

Nguồn cung cấp Arduino - trong trường hợp này, tôi đã sử dụng (6) pin AA 1.2v nối tiếp với nhau. Các pin dự phòng điện thoại và máy tính bảng bên ngoài như thế này cũng sẽ hoạt động tốt khi được cắm vào cổng USB.

Băng keo, keo nóng và / hoặc bất kỳ vật dụng nào khác dùng để gắn chặt các vật dụng lại với nhau

(1) Chuyển đổi Công tắc (tùy chọn - tôi sử dụng nó để bật và tắt Arduino)

Bước 2: Định vị các cảm biến

Đầu tiên, bạn sẽ muốn định vị chính xác và gắn chặt các cảm biến. Tôi có (1) cảm biến hướng về phía trước, (2) cảm biến nghiêng khoảng 45 độ và (2) cảm biến ở hai bên xe. I Giá đỡ được in 3D cho các mặt bên và mặt trước, đồng thời sử dụng keo nóng để gắn chặt các cảm biến góc cạnh phía trước vì keo nóng không dẫn điện. Có thể tải xuống giá đỡ cho các mặt bên và mặt trước và in 3D.

Bước 3: Thêm Breadboard và Potentiometer

Tiếp theo, bạn sẽ muốn thêm vào breadboard và chiết áp điều khiển tốc độ trước khi bắt đầu đấu dây. Đây là nơi tôi đã sử dụng một breadboard nhỏ và dấu +/- từ một breadboard khác do không gian trên thân xe, nhưng một breadboard tiêu chuẩn cũng sẽ hoạt động tốt.

Bước 4: Kết nối mọi thứ

Đây có lẽ là bước lớn nhất, và một dây sai có thể khiến xe hoạt động không bình thường. Tham khảo sơ đồ Fritzing ở trên để được hướng dẫn thêm.

Bắt đầu bằng cách kết nối chân 5v của Arduino với thanh dương trên bảng mạch và chân GND của Arduino với thanh ray âm của bảng mạch.

Tiếp theo, nối dây các cảm biến sonar. Các cảm biến HC-SR04 có nhãn từng chân trong số bốn chân của chúng. Họ đang:

VCC - nguồn 5v

Trig - kích hoạt để gửi một xung siêu âm ra ngoài

Echo - chân nhận đo thời gian của xung

GND - chân nối đất

Sử dụng dây Dupont nữ-nam cho việc này. Mỗi chân VCC phải được kết nối với thanh breadboard dương và mỗi chân GND phải được kết nối với thanh breadboard âm. Tôi đã sử dụng thêm dây Dupont nữ-nam làm bộ mở rộng cho phần này vì tôi gặp sự cố với một số dây không đủ dài.

Tiếp theo, nối các chân Trig và Echo vào Arduino. Chúng sẽ được kết nối với các chân kỹ thuật số của Arduino như sau:

Cảm biến trung tâm phía trước:

Trig - chốt 6

Echo - chân 7

Cảm biến bên trái:

Trig - 4

Echo - 5

Cảm biến bên phải:

Trig - 2

Echo - 3

Cảm biến phía trước bên trái:

Trig - 10

Echo - 11

Cảm biến phía trước bên phải:

Trig - 9

Echo - 8

Tiếp theo, nối dây servo lái, ESC động cơ và chiết áp điều khiển tốc độ.

Đầu tiên, hãy bắt đầu với servo lái. Servo trên xe của tôi có dây màu đỏ, cam và nâu. Màu sắc có thể thay đổi một chút, nhưng tất cả chúng sẽ được kết nối giống nhau:

Dây màu nâu (nối đất) - kết nối với đường ray breadboard âm

Dây màu đỏ (nguồn 5v) - kết nối với đường ray bảng mạch 5v

Dây màu cam (tín hiệu) - kết nối với chân 13 trên Arduino của bạn

ESC - hoặc Bộ điều khiển tốc độ điện tử - điều khiển động cơ có dây rất giống nhau. Trong trường hợp này, dây có màu trắng, đỏ và đen.

Trắng (tín hiệu) - Kết nối với chân 12 trên Arduino của bạn

Đỏ (5v) - KHÔNG kết nối với bất cứ thứ gì. Do dòng điện tăng vọt ngược lại khi động cơ dừng, không nên kết nối 5v. Bạn có thể sử dụng cổng USB hoặc có thể là Arduino của bạn.

Màu đen (mặt đất) - kết nối với đường ray breadboard âm

Cuối cùng, nối dây chiết áp mà bạn đã đặt trên breadboard trước đó. Những con số nhỏ có thể được in trên đó ở đâu đó. Nó phải được kết nối như sau:

1 (chốt trái) - kết nối với đường ray breadboard âm

2 (chân giữa) - kết nối với chân A0 trên Arduino của bạn

3 (chốt bên phải) - kết nối với đường ray breadboard dương

Hệ thống dây điện trông sẽ rất lộn xộn, vì vậy nếu bạn muốn thực hiện một số công việc quản lý dây dẫn, thì bây giờ là lúc bạn nên làm điều đó.

Bước 5: Cấp nguồn cho Arduino

Tiếp theo, bạn sẽ muốn thiết lập một giải pháp cấp nguồn cho Arduino. Hai nguồn điện riêng biệt được sử dụng trong dự án này: pin cho ô tô và pin cho Arduino. Trong trường hợp này, tôi đã sử dụng (6) pin AA có thể sạc lại 1,2v có dây nối tiếp. Các pin dự phòng điện thoại di động cũng sẽ hoạt động, chỉ cần đảm bảo có cáp cắm vào cổng USB của Arduino (chẳng hạn như USB mini).

Xin lưu ý rằng pin 9v sẽ KHÔNG hoạt động với dự án này. Do pin 9v được thiết kế, điện áp đủ để chạy Arduino, nhưng dòng điện đi ra khỏi pin sẽ khiến nó chết ngay lập tức. Tôi cũng gặp sự cố với các lần khởi động lại ngẫu nhiên trên pin 9v.

Nếu bạn chọn sử dụng giải pháp mà tôi đã sử dụng, bạn sẽ cần:

(6) Pin AA (pin kiềm cũng hoạt động tốt)

Giá đỡ pin AA cho tất cả (6) pin. Cái này sẽ hoạt động tốt và thậm chí không yêu cầu bạn sử dụng mỏ hàn. Đối với nguồn cung cấp mà tôi đã thực hiện, tôi đã ghép nối (3) giá đỡ hai pin với nhau như trong hình, hàn các dây dương / âm với nhau, lấy phích cắm nguồn DC từ bộ chuyển đổi pin 9v và hàn nó vào đầu cực dương và cực âm Dây điện. Sau đó, tôi hàn một công tắc nguồn nối tiếp với bộ nguồn để dễ dàng bật và tắt Arduino. Điều này là hoàn toàn tùy chọn.

Bước 6: Tải lên chương trình Arduino

Tiếp theo, bạn sẽ cần tải chương trình lên Arduino. Tải xuống chương trình tại đây và tải nó lên Arduino của bạn thông qua Arduino IDE.

Đối với những người bạn có thể xem xét việc sửa đổi mã, tôi đã bao gồm một số mã giả giải thích những gì mỗi phần làm.

EDIT 9/25/18 - Tôi đã thêm một chương trình thứ hai để làm cho nó lái xe ở giữa hai bức tường. Tôi đã không có cơ hội để thử mã do không có quyền truy cập vào ô tô, nhưng hãy thoải mái thử nghiệm với nó.

Bước 7: Cắm mọi thứ vào và bật nó lên

Cuối cùng, bạn sẽ cần cắm tất cả mọi thứ. Đầu tiên, kết nối pin ô tô với ô tô và bật ESC của bạn. ESC sẽ phát ra tiếng bíp, cho biết rằng nó đã sẵn sàng được "trang bị" bởi Arduino. Tiếp theo, cấp nguồn cho Arduino. ESC sẽ phát ra tiếng bíp ba lần và các bánh xe sẽ bắt đầu quay. Nếu ESC kêu bíp, nhưng bánh xe không bắt đầu quay, hãy xoay chiết áp sang phải để tăng tốc độ. Nếu xe di chuyển quá nhanh, hãy vặn chiết áp sang trái.

Nếu chiết áp hoạt động ngược lại với cách nó phải làm, bạn có thể lật dây dương và dây âm để giải quyết điều này.

Video cho thấy xe hoạt động, cách thay đổi tốc độ và thứ tự bật xe.