หุ่นยนต์ขับเคลื่อนด้วยตนเองของผู้เริ่มต้นพร้อมการหลีกเลี่ยงการชน: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

สวัสดี! ยินดีต้อนรับสู่ผู้เริ่มใช้งานที่เป็นมิตรของฉัน พร้อมคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการสร้างหุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองด้วยการหลีกเลี่ยงการชนและการนำทางด้วย GPS ด้านบนเป็นวิดีโอ YouTube ที่แสดงหุ่นยนต์ เป็นแบบจำลองเพื่อสาธิตการทำงานของยานยนต์ไร้คนขับอย่างแท้จริง โปรดทราบว่าหุ่นยนต์ของฉันจะดูแตกต่างจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของคุณอย่างมาก

สำหรับงานสร้างนี้ คุณจะต้อง:

- OSEPP Robotic Functional Kit (รวมสลักเกลียว ไขควง สายเคเบิล ฯลฯ) ($98.98)

- Arduino Mega 2560 Rev3 ($40.30)

- HMC5883L เข็มทิศดิจิตอล ($6.99)

- HC-SR04 อัลตราโซนิกเซนเซอร์ ($ 3.95)

- NEO-6M GPS และเสาอากาศ ($12.99)

- โมดูลบลูทูธ HC-05 ($7.99)

- สาย USB Mini B (คุณอาจมีสิ่งนี้อยู่รอบๆ) ($5.02)

- สมาร์ทโฟน Android

- แบตเตอรี่ AA 6 ก้อน แต่ละก้อน 1.5 โวลต์

- วัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กแบบแท่ง (เช่นอลูมิเนียม) ที่คุณต้องการรีไซเคิล

- เทปสองหน้า

- สว่านมือ

ขั้นตอนที่ 1: การประกอบแชสซีและความคล่องตัวของหุ่นยนต์

คำอธิบาย: ไม่ใช่ยานพาหนะ หากไม่ขยับเขยื้อน! ยานยนต์หุ่นยนต์ขั้นพื้นฐานที่สุดต้องการล้อ มอเตอร์ และแชสซี (หรือ "ตัว" ของหุ่นยนต์) แทนที่จะซื้อชิ้นส่วนเหล่านี้แยกกัน ฉันขอแนะนำให้ซื้อชุดอุปกรณ์สำหรับรถหุ่นยนต์สตาร์ท สำหรับโครงการของฉัน ฉันใช้ OSEPP Robotic Functional Kit เพราะมันมาพร้อมกับชิ้นส่วนและเครื่องมือที่พร้อมใช้งานมากมาย และฉันรู้สึกว่าการกำหนดค่าถังนั้นดีที่สุดสำหรับความเสถียรของหุ่นยนต์ เช่นเดียวกับการทำให้การเขียนโปรแกรมของเราง่ายขึ้นโดยต้องการมอเตอร์เพียงสองตัว

ขั้นตอน: มันจะไม่เป็นประโยชน์สำหรับคุณถ้าฉันเพียงแค่ทำซ้ำคู่มือการประกอบ ซึ่งคุณสามารถหาได้ที่นี่ (คุณยังมีตัวเลือกในการกำหนดค่าถังสามเหลี่ยม) ฉันแค่แนะนำให้เก็บสายเคเบิลทั้งหมดไว้ใกล้กับหุ่นยนต์ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และอยู่ห่างจากพื้นหรือล้อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิลจากมอเตอร์

หากคุณต้องการตัวเลือกที่ประหยัดกว่าการซื้อชุดอุปกรณ์ราคาแพง คุณยังสามารถรีไซเคิลรถ RC รุ่นเก่าที่ใช้งานได้ และใช้มอเตอร์ ล้อ และแชสซีจากนั้น แต่ฉันไม่แน่ใจว่า Arduino และรหัสของ Arduino เข้ากันได้อย่างไรกับสิ่งเหล่านั้น ชิ้นส่วนเฉพาะ เป็นการดีกว่าที่จะเลือกชุดอุปกรณ์โดย OSEPP

ขั้นตอนที่ 2: ผสมผสาน Arduino

คำอธิบาย: เนื่องจากนี่เป็นคู่มือสำหรับผู้เริ่มต้น ฉันต้องการอธิบายอย่างรวดเร็วว่า Arduino คืออะไรสำหรับผู้อ่านที่อาจไม่คุ้นเคยกับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Arduino เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ชนิดหนึ่ง ซึ่งหมายความว่ามันทำอย่างนั้นจริง ๆ - ควบคุมหุ่นยนต์ คุณสามารถเขียนคำสั่งลงในโค้ดบนคอมพิวเตอร์ของคุณซึ่งจะถูกแปลเป็นภาษาที่ Arduino สามารถเข้าใจได้ จากนั้นคุณสามารถอัปโหลดคำสั่งเหล่านั้นไปยัง Arduino และ Arduino จะเริ่มพยายามดำเนินการตามคำแนะนำเหล่านั้นทันทีเมื่อเปิดเครื่อง Arduino ที่พบบ่อยที่สุดคือ Arduino Uno ซึ่งรวมอยู่ในชุด OSEPP แต่คุณจะต้องใช้ Arduino Mega สำหรับโครงการนี้เนื่องจากเป็นโครงการขนาดใหญ่กว่าที่ Arduino Uno สามารถทำได้ คุณสามารถใช้ Arduino Uno ของชุดอุปกรณ์นี้กับโปรเจกต์สนุกๆ อื่นๆ ได้

ขั้นตอน: สามารถต่อ Arduino เข้ากับหุ่นยนต์ได้โดยใช้สายรัดหรือขันสกรูเข้ากับฐานของหุ่นยนต์

เราต้องการให้ Arduino ควบคุมมอเตอร์ของหุ่นยนต์ของเรา แต่มอเตอร์ไม่สามารถเชื่อมต่อกับ Arduino ได้โดยตรง ดังนั้นเราจึงต้องติดมอเตอร์ชิลด์ของเรา (ซึ่งมาจากชุดอุปกรณ์ของเรา) ที่ด้านบนของ Arduino เพื่อให้สามารถสร้างการเชื่อมต่อกับสายเคเบิลมอเตอร์และ Arduino หมุดที่มาจากด้านล่างของตัวป้องกันมอเตอร์ควรพอดีกับ "รู" ของ Arduino Mega สายเคเบิลที่ยื่นออกมาจากมอเตอร์จะพอดีกับช่องบนแผงป้องกันมอเตอร์ดังรูปด้านบน สล็อตเหล่านี้เปิดและปิดโดยหมุนไขควงให้เป็นเยื้องรูป + ที่ด้านบนสุดของสล็อต

ต่อไป Arduino ต้องการแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ทำงานได้ OSEPP Robotic Functional Kit ควรมาพร้อมกับที่ใส่แบตเตอรี่สำหรับแบตเตอรี่หกก้อน หลังจากใส่แบตเตอรี่หกก้อนลงในที่ยึดแล้ว ให้เสียบสายไฟที่ต่อจากที่ใส่แบตเตอรี่เข้าไปในช่องบนแผงป้องกันมอเตอร์สำหรับแรงดันไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 3: การเพิ่มการควบคุมบลูทูธ

ขั้นตอน: หลังจากที่เข้าใจ Arduino แล้ว การเพิ่มโมดูล Bluetooth นั้นทำได้ง่ายเพียงแค่เสียบขาทั้งสี่ของโมดูล Bluetooth ลงในสล็อตสี่รูบนแผงป้องกันมอเตอร์ ดังที่แสดงด้านบน

ง่ายอย่างไม่น่าเชื่อ! แต่เรายังไม่เสร็จ โมดูล Bluetooth เป็นเพียงครึ่งหนึ่งของการควบคุม Bluetooth จริง อีกครึ่งหนึ่งกำลังตั้งค่าแอประยะไกลบนอุปกรณ์ Android ของเรา เราจะใช้แอพที่พัฒนาโดย OSEPP ซึ่งมีไว้สำหรับหุ่นยนต์ที่ประกอบจาก Robotic Functional Kit คุณสามารถใช้แอประยะไกลอื่นบนอุปกรณ์ของคุณ หรือแม้แต่สร้างแอปของคุณเองก็ได้ แต่สำหรับจุดประสงค์ของเรา เราไม่ต้องการสร้างวงล้อขึ้นใหม่ OSEPP ยังมีคำแนะนำในการติดตั้งแอพ ซึ่งไม่สามารถติดตั้งจาก Google Play Store ได้ คุณสามารถดูคำแนะนำเหล่านั้นได้ที่นี่ เลย์เอาต์ของรีโมตที่คุณติดตั้งอาจดูแตกต่างจากบทช่วยสอน และนั่นก็ใช้ได้

ขั้นตอนที่ 4: เพิ่มการหลีกเลี่ยงการชน

คำอธิบาย: ตอนนี้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้แล้ว ขณะนี้สามารถวิ่งชนกำแพงและวัตถุขนาดใหญ่ ซึ่งอาจทำให้ฮาร์ดแวร์ของเราเสียหายได้ ดังนั้นเราจึงรวมเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกไว้ที่ด้านหน้าสุดของหุ่นยนต์ เช่นเดียวกับที่คุณเห็นในภาพด้านบน

ขั้นตอน: OSEPP Robotic Functional Kit ประกอบด้วยชิ้นส่วนทั้งหมดที่คุณเห็น ยกเว้นเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก เมื่อคุณประกอบแชสซีโดยปฏิบัติตามคู่มือการใช้งานที่ฉันเชื่อมโยง คุณควรสร้างที่ยึดนี้สำหรับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกแล้ว เซ็นเซอร์สามารถเสียบเข้าไปในรูสองรูของตัวยึดได้ง่ายๆ แต่คุณควรจับเซ็นเซอร์ให้เข้าที่ด้วยแถบยางเพื่อป้องกันไม่ให้หลุดออกจากตัวยึด เสียบสายเคเบิลที่พอดีกับขาทั้งสี่บนเซนเซอร์ และเชื่อมต่อปลายอีกด้านของสายเคเบิลเข้ากับเสา 2 ของหมุดบนแผงป้องกันมอเตอร์

คุณสามารถรวมเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกได้หลายตัว โดยที่คุณมีฮาร์ดแวร์สำหรับยึดไว้

ขั้นตอนที่ 5: การเพิ่ม GPS และเข็มทิศ

คำอธิบาย: เราเกือบจะทำหุ่นยนต์ของเราเสร็จแล้ว! นี่เป็นส่วนที่ยากที่สุดในการประกอบหุ่นยนต์ของเรา ฉันต้องการอธิบาย GPS และเข็มทิศดิจิตอลก่อน Arduino หมายถึง GPS เพื่อรวบรวมข้อมูลดาวเทียมของตำแหน่งปัจจุบันของหุ่นยนต์ ในแง่ของละติจูดและลองจิจูด ละติจูดและลองจิจูดนี้จะถูกนำไปใช้เมื่อจับคู่กับการอ่านค่าจากเข็มทิศดิจิตอล และตัวเลขเหล่านี้จะถูกใส่ลงในชุดสูตรทางคณิตศาสตร์ใน Arduino เพื่อคำนวณว่าหุ่นยนต์ควรเคลื่อนที่แบบใดต่อไปเพื่อไปถึงจุดหมาย อย่างไรก็ตาม เข็มทิศจะถูกโยนทิ้งเมื่อมีวัสดุที่เป็นเหล็กหรือวัสดุที่มีธาตุเหล็กและดังนั้นจึงเป็นแม่เหล็ก

ขั้นตอน: เพื่อลดการรบกวนที่อาจเกิดขึ้นจากส่วนประกอบที่เป็นเหล็กของหุ่นยนต์ของเรา เราจะนำอะลูมิเนียมที่มีลักษณะคล้ายแท่งไม้ของเราแล้วดัดให้เป็นรูปตัว V ยาว ดังในภาพด้านบน นี่คือการสร้างระยะห่างจากวัสดุเหล็กบนหุ่นยนต์

อลูมิเนียมสามารถงอได้ด้วยมือหรือใช้เครื่องมือธรรมดาๆ ความยาวของอลูมิเนียมไม่สำคัญ แต่ให้แน่ใจว่าอลูมิเนียมรูปตัววีที่ได้นั้นไม่หนักเกินไป

ใช้เทปกาวสองหน้าติดโมดูล GPS, เสาอากาศ GPS และเข็มทิศดิจิตอลเข้ากับตัวยึดอะลูมิเนียม สำคัญมาก: ควรวางเข็มทิศดิจิตอลและเสาอากาศ GPS ไว้ที่ปลายสุดของตัวยึดอะลูมิเนียม ดังที่แสดงในภาพด้านบน นอกจากนี้ เข็มทิศดิจิตอลควรมีลูกศรสองลูกในรูปตัว L ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลูกศร x ชี้ไปที่ด้านหน้าของหุ่นยนต์

เจาะรูที่ปลายทั้งสองของอะลูมิเนียมเพื่อให้สามารถขันน็อตผ่านอะลูมิเนียมและรูบนโครงเครื่องของหุ่นยนต์ได้

เสียบสายเข็มทิศดิจิตอลเข้ากับ Arduino Mega ใน "เต้ารับ" ขนาดเล็กด้านล่างช่องเสียบแรงดันไฟฟ้าบนแผงป้องกันมอเตอร์ เชื่อมต่อสายเคเบิลจากจุดบน GPS ที่ระบุว่า "RX" เพื่อตรึง TX314 บน Arduino Mega (ไม่ใช่บนแผงป้องกันมอเตอร์) อีกสายหนึ่งจากจุดที่ระบุว่า "TX" กับพิน RX315 อีกสายหนึ่งจาก "VIN" บน GPS ไปยังพิน 3V3 บนแผงมอเตอร์ และสายเคเบิลสุดท้ายจาก "GND" บน GPS ไปยังพิน GND บนแผงป้องกันมอเตอร์

ขั้นตอนที่ 6: นำทุกอย่างมารวมกันด้วยรหัส

ขั้นตอน: ได้เวลามอบรหัส Arduino Mega ที่เราเตรียมไว้ให้คุณแล้ว คุณสามารถดาวน์โหลดแอปพลิเคชั่น Arduino ได้ฟรีที่นี่ ต่อไป ดาวน์โหลดไฟล์แต่ละไฟล์ที่ฉันมีด้านล่าง (ฉันรู้ว่ามันดูเหมือนเยอะ แต่ส่วนใหญ่เป็นไฟล์ที่เล็กมาก) ตอนนี้ เปิด MyCode.ino แอปพลิเคชัน Arduino ควรเปิดขึ้น จากนั้นคลิกเครื่องมือด้านบน ตามด้วยบอร์ด และสุดท้ายคือ Arduino Mega หรือ Mega 2560 หลังจากนั้น ที่ด้านบน ให้คลิก Sketch จากนั้นแสดงโฟลเดอร์ Sketch ซึ่งจะเป็นการเปิดตำแหน่งไฟล์ของ MyCode.ino บนพีซีของคุณ คลิกและลากไฟล์อื่นๆ ทั้งหมดที่คุณดาวน์โหลดจาก Instructable นี้ไปยังไฟล์ MyCode.ino กลับไปที่แอปพลิเคชัน Arduino และคลิกที่เครื่องหมายถูกที่ด้านบนขวาเพื่อให้โปรแกรมสามารถแปลรหัสเป็นภาษาเครื่องที่ Arduino สามารถเข้าใจได้

เมื่อคุณมีรหัสทั้งหมดพร้อมแล้ว ให้เชื่อมต่อพีซีของคุณกับ Arduino Mega โดยใช้สาย USB Mini B กลับไปที่แอปพลิเคชั่น Arduino โดยเปิด MyCode.ino แล้วคลิกปุ่มลูกศรขวาที่ด้านบนขวาของหน้าจอเพื่ออัปโหลดโค้ดไปยัง Arduino รอจนกว่าแอปพลิเคชันจะแจ้งให้คุณทราบว่าการอัปโหลดเสร็จสิ้น ณ จุดนี้หุ่นยนต์ของคุณเสร็จแล้ว! ตอนนี้เราต้องทดสอบ

เปิด Arduino โดยใช้สวิตช์บนแผงป้องกันมอเตอร์ และเปิดแอประยะไกล OSEPP บนอุปกรณ์ Android ของคุณ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าโมดูล Bluetooth บนหุ่นยนต์กะพริบเป็นแสงสีน้ำเงิน และเลือกการเชื่อมต่อ Bluetooth เมื่อเปิดแอป รอให้แอปแจ้งว่าเชื่อมต่อกับหุ่นยนต์ของคุณแล้ว บนรีโมท คุณควรมีปุ่มควบคุมมาตรฐาน ซ้าย-ขวา บน ล่าง ด้านซ้าย และปุ่ม A-B-X-Y ทางด้านขวา ด้วยรหัสของฉัน ปุ่ม X และ Y จะไม่ทำอะไรเลย แต่ปุ่ม A คือการบันทึกละติจูดและลองจิจูดปัจจุบันของหุ่นยนต์ และปุ่ม B มีไว้สำหรับให้หุ่นยนต์เริ่มเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่บันทึกไว้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่า GPS มี ไฟสีแดงกะพริบเมื่อใช้ปุ่ม A และ B ซึ่งหมายความว่า GPS ได้เชื่อมต่อกับดาวเทียมและกำลังรวบรวมข้อมูล แต่หากแสงไม่กะพริบ ให้นำหุ่นยนต์ออกไปข้างนอกโดยให้มองตรงไปยังท้องฟ้าและรออย่างอดทน วงกลมที่ด้านล่างมีไว้เพื่อเป็นจอยสติ๊ก แต่ไม่ได้ใช้ในโปรเจ็กต์นี้ ตรงกลางของหน้าจอจะบันทึกข้อมูลการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ ซึ่งมีประโยชน์ในระหว่างการทดสอบของฉัน

ขอบคุณมากสำหรับ OSEPP รวมถึง lombarobot id และ EZTech บน YouTube ที่ให้พื้นฐานสำหรับการเขียนโค้ดสำหรับโครงการนี้แก่ฉัน โปรดสนับสนุนฝ่ายเหล่านี้:

OSEPP

EZTech Channel

lombarobot id ช่อง

ขั้นตอนที่ 7: การขยายเพิ่มเติม: การตรวจจับวัตถุ

ในตอนต้นของคำแนะนำนี้ ฉันได้พูดถึงว่าภาพหุ่นยนต์ของฉันที่คุณเห็นในตอนเริ่มต้นจะดูแตกต่างจากผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปของคุณ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฉันหมายถึง Raspberry Pi และกล้องที่คุณเห็นด้านบน

ส่วนประกอบทั้งสองนี้ทำงานร่วมกันเพื่อตรวจจับป้ายหยุดหรือไฟหยุดสีแดงในเส้นทางของหุ่นยนต์และหยุดชั่วคราว ซึ่งทำให้หุ่นยนต์เป็นโมเดลที่ใกล้ชิดกับยานพาหนะที่เป็นอิสระอย่างแท้จริง Raspberry Pi มีแอพพลิเคชั่นที่แตกต่างกันหลายอย่างที่สามารถนำไปใช้กับรถของคุณได้ หากคุณต้องการใช้งานหุ่นยนต์ของคุณเพิ่มเติมโดยใส่ Raspberry Pi เข้าไปด้วย ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้ซื้อหลักสูตรของ Rajandeep Singh เกี่ยวกับการสร้างยานพาหนะตรวจจับวัตถุที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง คุณสามารถค้นหาหลักสูตรที่สมบูรณ์ของเขาใน Udemy ได้ที่นี่ Rajandeep ไม่ได้ขอให้ฉันตะโกนออกไป ฉันแค่รู้สึกว่าเขาเป็นผู้สอนที่ยอดเยี่ยมที่จะมีส่วนร่วมกับคุณในยานพาหนะที่เป็นอิสระ