Vaš lasten pametni avtomobil in onstran HyperDuino+R V3.5R s Funduino/Arduino: 4 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

To je neposredna kopija tega nabora navodil TUKAJ. Za več informacij obiščite HyperDuino.com.

S HyperDuino+R v4.0R lahko začnete pot raziskovanja v različnih smereh, od krmiljenja motorjev do raziskovanja elektronike, od programiranja (kodiranja) do razumevanja, kako lahko medsebojno vplivata fizični in digitalni svet. Z vsem novim, kar se naučite, se vaše možnosti za izum, inovacije in nadaljnja odkritja povečajo desetkrat in še več.

V tej vadnici je pot kartonske škatle ter nekaj koles in motorjev spremenjena v "pameten avto". To se pogosto imenuje robotika, vendar je vredna obravnave, kaj razlikuje avtomat (avtomate), pametne avtomobile in "robota" (glej tudi izvor besede "robot"). Ali je na primer ta "ropotajoči robot" res "robot" ali preprosto avtomat?

Morda se zdi, da so besede nepomembne, vendar za naše namene menimo, da so razlike v tem, da je avtomat nekaj, kar ne spremeni svojega vedenja na podlagi zunanjega vnosa. Vedno znova ponavlja isti potek programiranih dejanj. Robot je nekaj, kar izvaja različna dejanja kot odziv na različne vnose. V napredni obliki lahko ravni več vhodov povzročijo različna dejanja. To pomeni, da ni le en izhod na vhod, ampak različna dejanja, ki temeljijo na programirani analizi več vhodov.

"Pametni avto" raziskuje to območje. V najpreprostejši obliki je pametni avto vnaprej programiran za premikanje po vnaprej določeni poti. Izziv v tem primeru je lahko premikanje avtomobila skozi vnaprej narejen "labirint". Vendar na tej točki uspeh misije v celoti določa vnaprej programiran niz dejanj, na primer naprej 10, desno, naprej 5, levo itd.

Na naslednji stopnji lahko vhod, na primer senzor dosega, pozove avto, naj se ustavi, preden se dotakne te ovire, in zavije v novo smer. To bi bil primer enega vnosa, enega dejanja. To pomeni, da isti vhod (ovira) vedno povzroči enak izhod (odmik od ovire).

Na naprednejši ravni lahko program spremlja več vhodov, na primer raven baterije, skupaj s sledenjem poti in/ali izogibanjem oviram, ter vse to združi v optimalno naslednje dejanje.

V prvem primeru je program le zaporedje potez. V drugem in tretjem primeru program vključuje strukturo "če-potem", ki mu omogoča, da izvaja različne dele programa kot odziv na vnose senzorjev.

1. korak: Materiali

HyperDuino box ali podobno

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

Prozorna lepilna folija (OL175WJ) z natisnjenim vzorcem. (ali uporabite ta priročnik samo za motorje in kolesce, ki jih je mogoče natisniti na papir)

Škatla za baterije 4-AA plus 4 baterije AA

2 reduktorska motorja

2 kolesi

1 kolesce z valjčkom

4 #4 x 40 1 ½”strojni vijaki s podložko in matico #4s

2 #4 x 40 ⅜”strojna vijaka s podložko in matico #4s

1 philipps/ploski izvijač

1 HC SR-04 Ultrazvočni senzor dosega

19 g servo

1 škatla za baterije 4xAA

4 baterije AA

1 9v baterija

1 IR daljinski upravljalnik in IR sprejemnik

1 sprejemni modul SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE

1HC-SR04 ultrazvočni senzor

2 3-žilna priključna kabla.

2 4-žilni povezovalni kabli, združljivi z Grove.

1 Priključek Grove na vtičnico

1 prazna bela lepilna nalepka

1 izvijač HyperDuino (ali podoben)

2. korak: Izdelava pametnega avtomobila

(Vse slike so navedene zgoraj)

Pripravite škatlo

Čeprav bi komplet HyperDuino Robotics lahko vseboval plastično podlago, imenovano "podvozje" (izgovarja se "chass-ee"), menimo, da je veliko bolj zadovoljno, da smo čim bližje konstrukciji vašega pametnega avtomobila iz nič. Zato bomo začeli s ponovno uporabo kartonske škatle samega kompleta HyperDuino Robotics.

V škatli HyperDuino+R boste našli kos belega papirja z lepilno podlago in kos prozornega materiala z lepilno podlago z obrisi, ki prikazujejo položaje za HyperDuino, škatlo za baterije in motorje.

Obstajajo tudi krogi, ki označujejo, kje postaviti velkro kroge na lepilni podlagi.

1. Odstranite lepilno podlago na etiketo z belim papirjem in jo položite na nalepko HyperDuino na vrhu škatle. Opomba: ta lepilni vzorec je namenjen vodenju postavitve za določeno škatlo, kartonsko škatlo MakerBit. Ko uporabite to polje navzgor ali če želite uporabiti drugo polje, lahko uporabite to datoteko z vzorcem PDF, namenjeno tiskanju na papir, in nato izrežete vodila za motor (zgoraj in spodaj = levo in desno) in eno vodila kolesca. Med izdelavo lukenj lahko papir prilepite na mesto, nato pa, ko so narejene, odstranite vzorec papirja.

2. Odprite škatlo HyperDuino+R, da se lahko položi. To je verjetno najtežji del projekta. Zavihke na vsaki strani škatle boste morali nekako pritisniti in dvigniti iz rež na dnu škatle. Morda boste ugotovili, da boste z izvijačem HyperDuino potisnili od znotraj lopute navzven, da boste sprostili lopute.

3. Odstranite polovico lepilne podlage s prozornim materialom na levi strani (če je logotip HyperDuino "navzgor") in ga položite v okvir HyperDuino s pol obrisi rež, ki ustrezajo izrezom na škatla. Potrudite se, da dve vodoravni črti poravnate z gubami na dnu škatle HyperDuino+R.

4. Ko postavite levo stran prozorne folije, odstranite podlago papirja z desne polovice in dokončajte pritrditev vzorca.

5. S pomočjo Phillips konice izvijača HyperDuino, ki je priložen vašemu kompletu, naredite majhne luknje za vijake stroja, ki bodo držali motorje na mestu. Za vsak motor sta dve luknji in luknja za os motorja.

6. Nadaljujte in naredite še dve luknji za žogico.

7. Za osi motorjev uporabite modro plastično orodje za izdelavo lukenj kompleta HyperDuino, da naredite prvo majhno luknjo, ki se poravna z osi motorjev. Nato uporabite plastični kemični svinčnik ali podobno, da luknjo povečate na premer približno 10 cm.

8. Na vsak dolg (1 ½”) strojni vijak namestite podložko in potisnite skozi luknje za motorje z zunanje strani škatle. (Potreben je trden pritisk, vendar morajo vijaki tesno priti skozi luknje.)

9. Motor, ki ima 2 majhni luknji, ki se ujemata z vijaki stroja, namestite na vijake in jih pritrdite z maticami. Izvijač HyperDuino bo v pomoč pri privijanju vijakov, vendar ne preveč zategnite do te mere, da se karton zdrobi.

10. Ponovite za drugi motor.

11. Poiščite krogce z ježki. Povežite kljuke in zanke (mehke) kroge skupaj s še pritrjeno podlago. Nato odstranite oporo iz zančnega (mehkega) kroga in pritrdite vsak krog, kjer vidite 3 obrise za ploščo HyperDuino in škatlo za baterije. Po namestitvi odstranite podlago s kroga kljuke.

12. Zdaj previdno položite HyperDuino s penasto podlago in škatlo za baterije (zaprto in s stikalno stranjo navzgor) na velcro kroge. Pritisnite jih dovolj močno, da se držijo lepilnih hrbtov krogov.

13. Zdaj lahko priključite akumulator in žice motorja. Če natančno pogledate, lahko poleg vsakega od 8 sponk motorja vidite oznake z oznako A01, A02, B01 in B02. Črno žico zgornjega motorja ("B") pritrdite na B02, rdečo žico pa na B01. Za spodnji motor ("A") pritrdite rdečo žico spodnjega motorja ("A") na A02, črno žico pa na A01. Če želite vzpostaviti povezavo, nežno vstavite žico v luknjo, dokler ne začutite, da se ustavi, nato pa dvignite oranžno ročico in jo držite odprto, medtem ko žico potisnete še približno 2 mm v luknjo. Nato spustite ročico. Če je žica pravilno pritrjena, ne pride ven, ko jo rahlo vlečete.

14. Za žice akumulatorja priključite rdečo žico na Vm priključka za napajanje motorja, črno žico pa na Gnd. Majhne motorje lahko napajamo iz baterije Arduino 9v, vendar lahko dodatno baterijo, na primer štiri baterije AA, napajamo z motorji in jo povežemo z dvema priključkoma v zgornjem levem kotu plošče HyperDuino+R. Izbira za vašo aplikacijo je odvisna od vas in je nastavljena s premikanjem »skakalca« v eno ali drugo mesto. Privzeti položaj je na desni za napajanje motorjev iz 9v baterije. Pri teh dejavnostih, kjer ste dodali štiri ohišja baterij AA, boste morali mostiček premakniti v levi položaj.

15. Na koncu zložite škatlo skupaj, kot je prikazano na eni od zadnjih preostalih slik.

16. Zdaj je pravi čas, da v notranjost škatle skozi luknje vstavite dva ⅜”strojna vijaka s podložkami in pritrdite sklop valjčne kroglice s podložkami.

17. Zdaj pritrdite kolesa tako, da jih pritisnete na osi. Bodite pozorni na kolesa na osi motorja, tako da so kolesa lepo pravokotna na osi in ne pod kotom, kot se lahko izognete. Dobro poravnana kolesa bodo avtomobilu omogočila bolj ravno pot, ko se premakne naprej.

18. Zadnja stvar, ki jo morate za zdaj narediti, je, da naredite luknjo za kabel USB. Na lep način to ni tako enostavno, a z malo odločnosti boste lahko opravili delo. Poglejte priključek USB na plošči HyperDuino in okvir z oznako »USB kabel«. Vizualno sledite temu na strani škatle in s konico izvijača HyperDuino naredite luknjo, ki je približno 1”nad dnom škatle in čim bolj poravnana na sredino kabla USB. Če je to izven središča, bo pozneje nekoliko težje priključiti kabel USB skozi luknjo. in končno premaknite na Sharpie ali katero koli drugo orodje največjega premera, ki ga najdete. Če imate nož Xacto, bo to najboljše, vendar morda ni na voljo v nastavitvah učilnice.

19. Preizkusite velikost luknje s kvadratnim koncem priključnega kabla HyperDuino USB. Luknja ne bo zelo lepa, vendar jo morate narediti dovolj veliko, da bo kvadratni konektor lahko prešel. Opomba: Ko je luknja narejena, je korekcijska tekočina ("izpadanje") eden od načinov za barvanje temnejšega kartona, ki je izpostavljen izdelavi lukenj.

20. Če želite zapreti pokrov škatle, morate s škarjami narediti 2 reza, kjer bi loputa sicer tekla v motor, in nastalo loputo nekoliko zložiti nazaj ali pa jo popolnoma odrezati.

3. korak: Kodiranje preprostega programa "Maze-Running"

Prvi programski izziv bo ustvariti program, ki bo lahko "vozil" avto po vzorcu.

Če želite to narediti, se boste morali naučiti uporabljati programski jezik bloka iForge za ustvarjanje funkcij, ki bodo soglasno krmilile motorje pri premikanju naprej in nazaj, prav tako pa se obračale v levo in desno. Razdalja, ki jo avto premakne na vsakem delu poti, je določena s tem, kako dolgo motorji delujejo in s kakšno hitrostjo, zato se boste naučili, kako jih nadzirati.

Zaradi učinkovitosti te vadnice vas bomo zdaj usmerili v dokument »Kodiranje s HyperDuino & iForge«.

To vam bo pokazalo, kako namestite razširitev iForge za Chrome, ustvarite račun in sestavite blok programe, ki nadzorujejo zatiče na HyperDuino.

Ko končate, se vrnite sem in nadaljujte s to vadnico ter se naučite upravljati motorje s HyperDuino.

4. korak: Osnovni nadzor motorja

Na vrhu plošče HyperDuino "R" so priključki, ki jih je mogoče enostavno priključiti in vam omogočajo, da vstavite golo žico iz motorja ali baterije. To je zato, da niso potrebni posebni priključki in boste bolj verjetno priklopili baterije in motorje "iz škatle".

Pomembna opomba: Imeni “A01” in “A02” za konektorje motorja NE pomenita, da ju upravljata analogna nožica A01 in A02. "A" in "B" se uporabljata samo za označevanje motorjev "A" in "B". Digitalni V/I zatiči od 3 do 9 se uporabljajo za krmiljenje motorjev, priključenih na sponke plošče HyperDuino+R.

Baterijo je treba izbrati z močjo (miliamper ur) in napetostjo, ki ustreza motorjem, ki jih uporabljate. Tipične so 4 ali 6 baterij AA v takšni škatli:

Primer iz Amazona: Držalo za baterijo 6 AA z 9 V izhodom konektorja 2,1 mm x 5,5 mm (slika 2)

Pomembno je, da pravilno priključite polariteto (pozitivno in negativno) na Vm (pozitivno) in Gnd ("ozemljitev" = negativno). Če pozitivni kabel vira napajanja priključite na negativni (Gnd) vhod zunanje napajalne povezave, obstaja zaščitna dioda, ki blokira kratek stik, hkrati pa se motorji ne bodo napajali.

Krmilnik motorja lahko nadzoruje:

Štirje enosmerni enosmerni motorji, priključeni na A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Opomba: hkrati sta lahko vklopljena samo en motor A in en motor B. Istočasno ni mogoče vklopiti vseh štirih enosmernih motorjev.

Pin 8: visoko, Pin 9: nizko = motor A01 "vklopljen"

Pin 8: nizko, Pin 9: visoko = motor A02 "vklopljen"

(Zatiči 8, 9: nizko = oba motorja B sta izklopljena)

Pin 12: nizko, Pin 13: visoko = motor B01 "vklopljen"

Pin 12: visoko, Pin 13: nizko = motor B02 "vklopljen"

(Zatiči 12, 13: nizko = oba motorja B sta izklopljena)

Dva enosmerna enosmerna motorja, povezana z A01/A02 in B01/B02

Pin 8 = visoko, pin 9 = nizko = Motor A "naprej*"

Pin 8 = nizko, pin 9 = visoko = motor A "vzvratno*"

(Pin 8 = nizko, pin 9 = nizko = motor A "izklopljen")

Pin 12 = visoko, pin 13 = nizko = motor B "naprej*"

Pin 12 = nizko, pin 13 = visoko = motor B "vzvratno*"

(Pin 12 = nizko, pin 13 = nizko = motor B "izklopljen")

(*odvisno od polarnosti ožičenja motorja in orientacije motorja, kolesa in robotskega avtomobila.)

En koračni motor priključen na A01/A02/B01/B02 in Gnd

Omejitve napetosti in toka krmilnika motorja HyperDuino sta 15v in 1,2 A (povprečje) /3,2 A (vrh) glede na IC krmilnika motorja Toshiba TB6612FNG.

Motor "A": Priključite na A01 in A02

(Za predstavitev si oglejte zadnji dve sliki)

Hitrost motorja

Hitrost motorjev A in B se nadzoruje s čepi 10 oziroma 11:

Hitrost motorja A: Pin 10 = PWM 0-255 (ali nastavite pin 10 = HIGH)

Hitrost motorja B: Pin 11 = PWM 0-255 (ali nastavite pin 11 = HIGH)

Pri enosmernem delovanju (štirje motorji) krmiljenje števila vrtljajev zatiča 10 deluje za oba motorja »A« in zatič 11 za oba motorja »B«. Hitrosti vseh štirih motorjev ni mogoče samostojno nadzorovati.

Motorji z majhno močjo (manj kot 400 mA)

Krmilnik motorja lahko uporablja zunanji vir akumulatorja do 15v in 1,5 amperov (2,5 ampera za trenutek). Če pa uporabljate motor, ki lahko deluje na 5-9V, in porabi manj kot 400 mA, lahko uporabite črni mostiček poleg priključkov za napajanje motorja in ga premaknete v položaj "Vin". Nadomestni položaj, "+VM", je za zunanje napajanje.

Dejavnost pametnih avtomobilov

Ko je vaš pametni avto sestavljen, lahko zdaj nadaljujete z dejavnostjo Smart Car Activity, kjer se boste naučili programirati svoj avto.