PiCar: Gradnja avtonomne avtomobilske platforme: 21 korakov (s slikami)

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:09

Ta Navodila podrobno opisujejo korake, potrebne za izdelavo PiCar

Kaj je PiCar?

PiCar je odprtokodna avtonomna avtomobilska platforma. Sam po sebi ni avtonomen, vendar lahko preprosto dodate senzorje za nadzor avtomobila z Arduinom ali Raspberry Pi.

Zakaj uporabljati PiCar namesto RC avtomobila?

Uporaba PiCar je zelo podobna uporabi avtomobila RC kot platforme. Vendar vam PiCar daje več nadzora in ga je lažje spremeniti kot avtomobil RC. Podvozje za PiCar je 3D natisnjeno in 3D model lahko preprosto uredite, da po potrebi dodate več prostora v avtomobilu. Poleg tega so vsi deli enostavno dostopni na spletu ali pa jih je mogoče 3D natisniti.

Kdo je izdelal PiCar?

PiCar je bil zasnovan na univerzi Washington v St. Louisu v laboratoriju Humberta Gonzaleza in Silvie Zhang. Avto je bil zasnovan maja 2017, junija pa se je udeležil tekmovanja v robotiki. PiCar se je uvrstil med 10 najboljših med 30 in več mednarodnimi ekipami na tekmovanju za inovacije robotike Silk Road na Univerzi Xi'an Jiaotong v Xi'anu na Kitajskem. Tukaj je povezava do videoposnetka FlowBot v YouTubu.

Ta navodilo samo podrobno opisuje, kako sestaviti PiCar. Če želite primer kode uporabiti s svojim PiCar -jem, si oglejte našo shrambo GitHub za dostop do primerne kode in dodatne dokumentacije.

1. korak: Seznam delov

Seznam delov:

• Motor brez krtačk in ESC (32,77 USD)
• Baterija (10,23 USD)
• Servo motor (6,15 USD)
• Kolesa (28 USD; z vložkom in prilepljenim na kolo)
• Os, 6 mm (19,38 USD)
• Šestkotni adapterji za kolesa (3,95 USD)
• Veliko orodje (8,51 USD)
• Zobnik (5,49 USD)
• 3 mm ležaji, 8 mm zunanji premer (8,39 USD)
• 2 mm ležaji, 5 mm zunanji premer (9,98 USD)
• Osni ležaji (30,68 USD)
• Vijaki M3 in M2 (9,99 USD)
• Dostop do 3D tiskalnika

Skupaj: 176,00 USD

Neobvezno:

• Programska kartica ESC (8,40 USD)

  Programska kartica Turnigy TrackStar ESC

• Polnilec baterij (24,50 USD)

  Polnilnik baterij Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC (vtič ZDA)

• Komplet ključev Alan (9,12 USD)

  https://www.amazon.com/TEKTON-Wrench-Metric-13-Pie…

• RC krmilnik s sprejemnikom (22,58 USD)

  https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-gt2e-afhds-2…

• Arduino (10,9 USD)

  https://www.amazon.com/Elegoo-Board-ATmega328P-ATM…

• Bread Board (6,99 USD)

  https://www.amazon.com/eBoot-Experiment-Solderless…

• Različne žice (6,99 USD)

  https://www.amazon.com/GenBasic-Female-Solderless-…

Skupaj: 89,48 USD

Deli so bili izbrani po treh merilih:

• Funkcionalnost
• Dostopnost
• Razpoložljivost podatkovnega lista

Deli so morali dobro delovati, da delujejo po želji in trajajo dlje časa. Zlahka jih je treba kupiti na spletu, da lahko drugi ljudje ponovijo PiCar. To je pomembno, ker bo naš laboratorij v prihodnosti izdeloval več avtomobilov in ker želimo, da bo avtomobil na voljo ljudem po vsej državi. Deli morajo imeti podatkovne liste, ker bomo izvajali poskuse s PiCarjem. Pri izvajanju akademskih poskusov je pomembno natančno vedeti, kaj spada v opremo, ki jo uporabljate. Zaradi podatkovnih listov je poskus mogoče ponoviti.

2. korak: Dostop do 3D modelov

Kako dostopati do datotek CAD, ki gostujejo na Onshape:

1. Pojdite na

2. Če ste dobili podatke o računu, uporabite te poverilnice za prijavo.

3. V nasprotnem primeru ustvarite nov račun. Ko je vaš račun nastavljen in ste prijavljeni, pojdite na: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… za dostop do sklopa Pi Car.

4. Odpiranje povezave vas pripelje do datoteke Pi Car Assembly, kot je prikazano na zgornjih slikah. Če uporabljate navedene poverilnice, boste imeli dostop za urejanje do te sestave in vseh datotek delov. Če uporabljate nov uporabniški račun, lahko ustvarite kopijo sklopa in ga tako uredite.

5. Če želite izvedeti Onshape, pojdite na

6. Zgornja slika prikazuje, kako dostopati do vsakega dela, sklopa, podsklopa ali risbe.

7. Najboljši način za preverjanje dimenzij (razdalje ali kota med deli) je, da pogledate risbo ustreznega dela ali sklopa. Preden preverite dimenzije, se prepričajte, da ste risbo sinhronizirali z ustreznim sklopom ali delom, tako da kliknete gumb za posodobitev, kot je prikazano na zgornji sliki.

8. Če želite preveriti določeno dimenzijo, uporabite orodje za razsežnost od točke do točke, od točke do črte, od črte do črte, kota itd. In kliknite na par točk/črt, kot je prikazano zgoraj sliko.

3. korak: Prenos 3D modelov

Zdaj, ko imate dostop do 3D -modelov, jih morate prenesti v 3D -tisk

9 delov, ki jih morate prenesti:

• Finale podvozja
• Osnovna povezava Ackermann
• Ackermann servo truba

• Šestkotnik kolesa 12 mm

  (x2) Obe strani sta enaka dela

• Ackermannova roka

  (x2) Leva in desna stran; te datoteke so zrcalne slike drug drugega

• Ackermann pin link

  (x2) Obe strani sta enaka dela

1. Če želite prenesti zgornje dele, pojdite na glavni sklop PiCar v OnShape
2. Z desno miškino tipko kliknite del, ki ga želite prenesti
3. Kliknite izvoz
4. Shranite datoteko kot datoteko.stl
5. Ponovite te korake, če želite shraniti vseh 9 datotek kot datoteke.stl

Če naletite na težavo, pri kateri datotek ni mogoče prenesti, lahko najdete datoteke korakov ali datoteke stl na našem GitHubu. Na glavni strani kliknite hw, ohišje in na koncu stl_files ali step_files.

4. korak: 3D -tiskanje datotek. STL

Za tiskanje vseh datotek.stl uporabite izbrani 3D tiskalnik

Večino odtisov je treba natisniti s podporami, vendar sem ugotovil, da jih nekaj natisne bolje brez njih. Priporočam, da natisnete servo trubo Ackermann, šestkotno kolo 12 mm in roko Ackermann v ločenem tisku in brez podpor. To bo skrajšalo skupni čas tiskanja in povečalo kakovost natisov.

Natisnila sem vse dele s 100% polnitvijo, vendar je bila to osebna izbira. Če želite, bi se lahko znižali na 20%. Odločil sem se za tiskanje s tako visoko polnitvijo, da bi povečal trdnost delov.

Moji odtisi so bili nastavljeni na višino plasti 0,1 mm. Odločil sem se, ker je 0,1 mm privzeta nastavitev za moj 3D tiskalnik. Priporočam tiskanje delov med višino sloja 0,1 mm in 0,2 mm.

5. korak: Potisnite ležaje v 3D natisnjen sprednji krmilni sistem

3 -milimetrski ležaj gre v oba tiskana dela Ackermann Arm 3D

Ležaje morate pritisniti s prsti. Če pa je potrebna večja sila, priporočam, da pritisnete ploski predmet v ležaj, tako da lahko pritisnete z večjo silo. Ne uporabljajte ostrih predmetov ali nenadoma udarite v ležaj.

Pritisnite dva ležaja 2 mm v oba dela roke Ackermann

2 -milimetrski ležaj pritisnite v oba dela Ackermann Pin Link

Če želite razumeti, kam gredo vsi ležaji, si oglejte fotografije. To bi moralo biti enostavno povedati, saj bodo ležaji šli le v luknjo pravilne velikosti.

6. korak: Privijte servo rog Ackermann na servo

Pritisnite 3D -tiskani del Ackermann Servo Horn na vrh servomotorja.

Servorog Ackermann se mora takoj vtakniti. Če se to ne zgodi, lahko odrežete konico servomotorja. Kot lahko vidite na prvi fotografiji, sem odrezal konico servomotorja, da vam pokažem, kako bi to izgledalo.

Z enim od vijakov, ki ste jih dobili s servo, privijte servo rog Ackermann na servo

Ta korak je precej preprost. Vijak bo zagotovil zanesljivo povezavo delov.

Korak 7: Priključitev sklopa sprednjega kolesa, natisnjenega s 3D

Dva dela roke Ackermann z dvema vijakoma M2 in maticami povežite na osnovo Ackermann Base Link

Za ta korak uporabite osrednji ležaj. Na fotografijah si oglejte, kje lahko pritrdite dele Ackermann roke. Obe strani morata biti zrcalna podoba drug drugega.

Z dvema vijakoma M2 in vijakoma M2 povežite dva dela Ackermann Pin Link na dele Ackermann Arma.

Konec Ackermann Pin Link, ki Nima ležaja, je konec, s katerim pritrdite Ackermannovo roko. Za pravilno usmeritev delov glejte fotografije.

POMEMBNO: Levi in desni del Ackermann Pin Link sta obrnjena drug glede drugega

To pomeni, da mora en ležajni konec plavati nad drugim, kot je razvidno iz fotografij.

8. korak: Servo pritrdite na sklop sprednjega kolesa

Z vijakom in matico M2 pritrdite servo na sklop sprednjega kolesa

Servorožilnik Ackermann se nahaja med dvema deloma Ackermann Pink Link. Oglejte si fotografije, da boste dobili pravilno orientacijo delov.

9. korak: Kolesa priključite na sklop sprednjih koles

Vstavite dva kolesa Hex 12 mm 3D natisnjena dela v obe kolesi

Ta 3D natisnjeni del deluje kot distančnik med kolesom in avtomobilom. To omogoča, da so pnevmatike čim bližje podvozju, medtem ko se še vedno ne dotikajo.

Z dvema vijakoma in maticami M3 pritrdite obe kolesi na sklop sprednjega kolesa

Glava vijaka gre na zunanji strani kolesa, matica pa na notranjo stran. S tem je zaključen sklop sprednjega kolesa.

Korak: Namestite zobnik na gred motorja

Zobnik je treba zabiti na gred motorja

Priporočam uporabo plastičnega kladiva, da ne poškodujete delov. Zobnik naj bo blizu roba gredi, kot je prikazano na fotografiji.

Korak 11: Os prerežite na dolžino

Odrežite os na 69 mm

Os s premerom 6 mm je dolga 200 mm, ko prispe iz McMaster Carra. Za to konstrukcijo je treba os rezati na 69 mm.

Priporočam uporabo Dremela z nastavkom za vrtljivo brusilno ploščo. Ker je os iz nerjavečega jekla, bo za rezanje na dolžino trajalo nekaj minut brušenja. Za to konstrukcijo sem rabil nekaj več kot 5 minut. Priporočam uporabo Dremela za rezanje posnetka na koncu osi. To bo omogočilo lažje drsenje vgrajenih ležajev in zobnikov.

Korak: Potisnite ležaje na os

Nameščene ležaje je treba potisniti na os

S tem se začne gradnja sklopa zadnjega kolesa

Korak 13: Montirajte gonilo na os

Potisnite zobnik na desno stran osi

Prepričajte se, da je zaporni vijak na notranji strani zobnika.

S priloženim imbus ključem privijte zaporni vijak, da se tesno prilega osi

Morda bi bilo najbolje, da zaklepni vijak zaenkrat pustite zraven in ga pozneje do konca privijte. To bo zagotovilo, da se zobniki zobnika dobro ujemajo z zobnikom.

Korak 14: Šestkotne adapterje pritrdite na 2 kolesi

Dva šesterokotna adapterja privijte na kolesa s priloženimi vijaki.

Prepričajte se, da so vijaki do konca priviti.

Korak 15: Pritrdite kolesa in ležaje blazin na os

Potisnite obe kolesi na oba konca osi

Zategnite zaporne vijake, tako da so kolesa pritrjena na svojem mestu

Korak 16: Brezkrtačni motor namestite na ohišje

Motor pritrdite na ohišje s tremi vijaki M2.

Kasneje bo v pomoč, če žice usmerite tako, da bodo obrnjene proti notranjosti ohišja.

Korak 17: Montirajte sklop zadnjega kolesa na podvozje

Montirajte sklop zadnjega kolesa na ohišje s štirimi vijaki in maticami M3.

Prepričajte se, da sta zobnik in zobnik poravnana in da so zobje dobro prepleteni.

Če se zobje ne ujemajo dobro, odvijte zaporni vijak na zobniku. Premikajte zobnik vzdolž osi, dokler se ne ujema z zobnikom.

Korak 18: Pritrdite sklop sprednjega kolesa na podvozje

Montirajte sklop sprednjega kolesa na ohišje s štirimi vijaki in maticami M3.

Servo vstavite v pravokotno servo omarico na ohišju.

19. korak: ESC priključite na brezkrtačni motor

Žice iste barve na motorju priključite na žice na ESC

Te žice zagotavljajo napajanje motorja. Motor je brezkrtačni motor, kar pomeni, da ga poganja izmenični tok v treh sklopih tuljav. ESC se odloči, kdaj bo spremenil tok glede na pwm signal, ki ga dobi iz svojega informacijskega kabla.

20. korak: Povežite ESC in informacijske kable motorja s sprejemnikom

Prepričajte se, da sta pozitivna točka in ozemljitev na pravilnem mestu za sprejemnik. Zelo pomembno je, da so vse pozitivne (rdeče) žice v isti vrsti.

V uporabniškem priročniku vašega daljinskega upravljalnika ugotovite, na katero lokacijo mora iti vsak kabel. Za moj krmilnik je servo kabel v prvem kanalu, kabel ESC pa v drugem kanalu.

Korak 21: Vse napajajte z LiPo baterijo in preizkusite z RC krmilnikom

Priključite LiPo baterijo v ESC za napajanje celotnega sistema Avto lahko zdaj upravljate s krmilnikom RC. Preverite, ali celoten sistem deluje, kot je predvideno.

Morda boste morali prilagoditi servo, da bo avto vozil naravnost. Večina krmilnikov RC vam omogoča nastavitev tega kota. Prav tako lahko nastavite, kako daleč obračate kolo, dokler se avto ne zažene. Priporočam, da preberete navodila za uporabo vašega RC krmilnika, da boste razumeli njegove različne funkcije.