รถ RC อิสระ: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ด้วยการเติบโตของรถยนต์ไร้คนขับในทุกวันนี้ ฉันจึงตัดสินใจทำสิ่งท้าทายเพื่อสร้างเป็นของตัวเอง โครงการนี้ยังทำหน้าที่เป็นโครงการหลักของฉันในชั้นเรียนการออกแบบและการพัฒนาทางวิศวกรรมและวิทยาการหุ่นยนต์ และได้รับรางวัลรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติที่ดีที่สุดในการแข่งขัน STEM ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย

แทนที่จะเริ่มจากศูนย์ ฉันเลือกใช้รถ RC ที่เรามีอยู่แล้วและจับคู่กับบอร์ด RedBoard Arduino Uno ฉันเลือก Arduino เนื่องจากใช้งานง่ายและเขียนโปรแกรมได้

สำหรับผู้ที่สงสัยว่ารถคันนี้มี Redcat Racing 03061 Splash-Resistant ESC พร้อมมอเตอร์แบบแปรง ESC ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้แล้วโดยใช้ตัวควบคุมที่มาพร้อมกับรถ ฉันไม่ได้ทดสอบสิ่งนี้กับมอเตอร์แบบไม่มีแปรง เนื่องจากเราไม่มีมอเตอร์แบบไม่มีแปรงในมือ แต่ทุกคนสามารถลองใช้โปรเจ็กต์นี้กับมอเตอร์แบบไม่มีแปรงได้

สรุปโดยย่อ รถคันนี้รวบรวมข้อมูลจาก (5) เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04 ข้อมูลนี้จะกลับไปที่ Arduino ซึ่งจะทำการตัดสินใจว่าจะย้ายอย่างไร จากนั้น Arduino จะควบคุมเซอร์โวพวงมาลัยและมอเตอร์ตามลำดับ โปรแกรมใช้ไลบรารีเซอร์โว Arduino มาตรฐานในการทำเช่นนั้น และไม่จำเป็นต้องมีไลบรารีเพิ่มเติม

รถสามารถควบคุมความเร็วได้หลายระดับโดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์และถอยกลับจากกำแพงเมื่อชนกับรถคันหนึ่ง นอกจากนี้ รถสามารถแก้ไขตัวเองได้หากลอยชิดกำแพงมากเกินไปโดยการคลายตัวออก

ขั้นตอนที่ 1: รายการชิ้นส่วน

คำเตือน: ฉันไม่ได้รวมชิ้นส่วนที่จำเป็นสำหรับตัวรถเอง เฉพาะส่วนเพิ่มเติมนอกเหนือจากตัวรถเท่านั้น ESC, มอเตอร์, แชสซี, แบตเตอรี่ ฯลฯ ล้วนมีความจำเป็นสำหรับสิ่งนี้

คุณจะต้องการ:

(1) Arduino Uno - น็อคออฟจะทำงานได้ดี

(1) Breadboard - สำหรับโครงการนี้ ฉันเอา +/- rail จาก breadboard อันหนึ่ง และใช้ breadboard อีกอันที่เล็กกว่า ขนาดใดก็ได้ที่จะทำ

(5) HC-SR04 อัลตราโซนิกเซนเซอร์

(1) โพเทนชิออมิเตอร์ - ใช้ควบคุมความเร็วของรถ

(20) สายไฟดูปองท์ตัวเมีย-ตัวผู้ - ฉันขอแนะนำเป็นอย่างยิ่งว่าควรใช้สายต่อสำหรับสายอื่นๆ หากจำเป็น

หัวแร้งพร้อมหัวแร้ง

Arduino Power Supply - ในกรณีนี้ ฉันใช้ (6) แบตเตอรี่ AA 1.2v ต่อสายเป็นอนุกรม ธนาคารพลังงานโทรศัพท์และแท็บเล็ตภายนอกเช่นนี้จะทำงานได้ดีเมื่อเสียบเข้ากับพอร์ต USB

เทป กาวร้อน และ/หรือสิ่งอื่นใดที่ใช้ยึดสิ่งของเข้าด้วยกัน

(1) สวิตช์สลับ (ตัวเลือก - ฉันใช้เพื่อเปิดและปิด Arduino)

ขั้นตอนที่ 2: วางตำแหน่งเซนเซอร์

ก่อนอื่น คุณจะต้องการจัดตำแหน่งและยึดเซ็นเซอร์ให้ถูกต้อง ฉันให้ (1) เซ็นเซอร์หันไปข้างหน้า (2) เซ็นเซอร์ทำมุมประมาณ 45 องศา และ (2) เซ็นเซอร์ที่ด้านข้างรถ I 3D พิมพ์ขายึดสำหรับด้านข้างและด้านหน้า และใช้กาวร้อนเพื่อยึดเซ็นเซอร์ด้านหน้าที่ทำมุมเนื่องจากกาวร้อนไม่นำไฟฟ้า แท่นยึดสำหรับด้านข้างและด้านหน้าสามารถดาวน์โหลดและพิมพ์ 3D ได้

ขั้นตอนที่ 3: เพิ่ม Breadboard และ Potentiometer

ถัดไป คุณจะต้องเพิ่มในเขียงหั่นขนมและโพเทนชิออมิเตอร์ควบคุมความเร็วก่อนที่จะเริ่มเดินสาย นี่คือที่ที่ฉันใช้เขียงหั่นขนมขนาดเล็กและ +/- จากเขียงหั่นขนมอื่นเนื่องจากพื้นที่บนตัวรถ แต่เขียงหั่นขนมมาตรฐานก็ใช้ได้ดีเช่นกัน

ขั้นตอนที่ 4: วางสายทุกอย่าง

นี่อาจเป็นขั้นตอนที่ใหญ่ที่สุด และสายที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้รถทำงานไม่ถูกต้อง อ้างถึงไดอะแกรม Fritzing ด้านบนสำหรับคำแนะนำเพิ่มเติม

เริ่มต้นด้วยการเชื่อมต่อพิน 5v ของ Arduino ของคุณกับรางบวกบนเขียงหั่นขนมและพิน GND ของ Arduino ของคุณกับรางเชิงลบของเขียงหั่นขนม

ถัดไป ต่อสายเซ็นเซอร์โซนาร์ เซ็นเซอร์ HC-SR04 มีหมุดสี่ตัวติดป้ายกำกับไว้ พวกเขาคือ:

VCC -- กำลังไฟ 5v

Trig - ทริกเกอร์เพื่อส่งพัลส์อัลตราโซนิกออก

Echo - หมุดรับที่วัดระยะเวลาของชีพจร

GND - ขากราวด์

ใช้สายดูปองท์หญิง-ชายสำหรับสิ่งนี้ หมุด VCC แต่ละอันควรเชื่อมต่อกับรางเขียงหั่นขนมที่เป็นบวก และหมุด GND แต่ละอันควรเชื่อมต่อกับรางเขียงหั่นขนมเชิงลบ ฉันใช้สายดูปองท์ตัวผู้-ตัวเมียเป็นส่วนขยายสำหรับส่วนนี้ เนื่องจากฉันมีปัญหากับสายบางเส้นที่ยาวไม่พอ

ถัดไป ต่อหมุด Trig และ Echo เข้ากับ Arduino สิ่งเหล่านี้จะเชื่อมต่อกับพินดิจิตอลของ Arduino ดังนี้:

เซนเซอร์หน้าศูนย์:

Trig - พิน 6

เสียงสะท้อน - พิน 7

เซนเซอร์ด้านซ้าย:

Trig -- 4

ก้อง -- 5

เซ็นเซอร์ด้านขวา:

Trig -- 2

ก้อง -- 3

เซ็นเซอร์หน้าซ้าย:

Trig -- 10

ก้อง -- 11

เซ็นเซอร์ด้านหน้าขวา:

Trig -- 9

ก้อง -- 8

ถัดไป ต่อสายเซอร์โวบังคับเลี้ยว มอเตอร์ ESC และโพเทนชิออมิเตอร์ควบคุมความเร็ว

ขั้นแรกให้เริ่มต้นด้วยเซอร์โวพวงมาลัย เซอร์โวบนรถของฉันมีสายสีแดง สีส้ม และสีน้ำตาล สีอาจแตกต่างกันเล็กน้อย แต่ทั้งหมดจะถูกต่อสายในลักษณะเดียวกัน:

ลวดสีน้ำตาล (กราวด์) - เชื่อมต่อกับรางเขียงหั่นขนมเชิงลบ

สายสีแดง (ไฟ 5v) - เชื่อมต่อกับรางเขียงหั่นขนม 5v

สายสีส้ม (สัญญาณ) - เชื่อมต่อกับพิน 13 บน Arduino. ของคุณ

ESC - หรือ Electronic Speed Controller - ที่ควบคุมมอเตอร์นั้นมีสายเหมือนกันมาก ในกรณีนี้ สายไฟจะเป็นสีขาว สีแดง และสีดำ

สีขาว (สัญญาณ) -- เชื่อมต่อกับพิน 12 บน Arduino. ของคุณ

สีแดง (5v) -- ไม่ต้องเชื่อมต่อกับสิ่งใด เนื่องจากไฟกระชากที่ไหลย้อนกลับเมื่อมอเตอร์หยุดทำงาน จึงไม่ควรต่อไฟ 5v คุณสามารถทอดพอร์ต USB หรืออาจเป็น Arduino ของคุณ

สีดำ (พื้น) - เชื่อมต่อกับรางเขียงหั่นขนมเชิงลบ

สุดท้าย ต่อสายโพเทนชิออมิเตอร์ที่คุณใส่ไว้บนเขียงหั่นขนมก่อนหน้านี้ อาจมีการพิมพ์ตัวเลขขนาดเล็กไว้ที่ใดที่หนึ่ง ควรวางสายเป็น:

1 (ขาซ้าย) - เชื่อมต่อกับรางเขียงหั่นขนมเชิงลบ

2 (พินกลาง) - เชื่อมต่อกับพิน A0 บน Arduino. ของคุณ

3 (ขาขวา) -- เชื่อมต่อกับรางเขียงหั่นขนมที่เป็นบวก

การเดินสายไฟจะดูยุ่งเหยิงมาก ดังนั้นหากคุณต้องการจัดการสายไฟ ตอนนี้เป็นเวลาที่ต้องทำ

ขั้นตอนที่ 5: เปิดเครื่อง Arduino

ถัดไป คุณจะต้องตั้งค่าโซลูชันพลังงานสำหรับ Arduino โครงการนี้ใช้แหล่งพลังงานแยกจากกัน 2 แหล่ง ได้แก่ แบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ และแบตเตอรี่สำหรับ Arduino ในกรณีนี้ ฉันใช้แบตเตอรี่ AA 1.2v แบบชาร์จซ้ำได้ (6) ต่อสายเป็นอนุกรม พาวเวอร์แบงค์สำหรับโทรศัพท์มือถือแบบพกพาก็ใช้งานได้เช่นกัน เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีสายเคเบิลที่เสียบเข้ากับพอร์ต USB ของ Arduino (เช่น mini-USB)

โปรดทราบว่าแบตเตอรี่ 9v จะไม่ทำงานกับโครงการนี้ เนื่องจากวิธีการออกแบบแบตเตอรี่ 9v แรงดันไฟฟ้าจึงเพียงพอที่จะเรียกใช้ Arduino แต่กระแสที่ออกมาจากแบตเตอรี่จะทำให้แบตเตอรี่หมดในเวลาไม่นาน ฉันยังมีปัญหากับการรีบูตแบบสุ่มบนแบตเตอรี่ 9v

หากคุณเลือกใช้โซลูชันที่ฉันใช้ คุณจะต้อง:

(6) แบตเตอรี่ AA (แบตเตอรี่อัลคาไลน์ทำงานได้ดีเช่นกัน)

ที่ใส่แบตเตอรี่ AA สำหรับแบตเตอรี่ทั้งหมด (6) ก้อน สิ่งนี้จะทำงานได้ดีและไม่ต้องการให้คุณใช้หัวแร้งด้วยซ้ำ สำหรับแหล่งจ่ายที่ฉันทำ ฉันต่อสายโซ่เดซี่ (3) ที่ใส่แบตเตอรี่สองก้อนเข้าด้วยกันตามภาพ บัดกรีสายบวก/ลบเข้าด้วยกัน นำปลั๊กไฟ DC จากอะแดปเตอร์แบตเตอรี่ 9 โวลต์ และบัดกรีจนปลายขั้วบวกและขั้วลบ สายไฟ จากนั้นฉันก็บัดกรีสวิตช์เปิดปิดเป็นอนุกรมกับแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้เปิดและปิด Arduino ได้ง่าย นี่เป็นทางเลือกอย่างสมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 6: อัปโหลดโปรแกรม Arduino

ถัดไป คุณจะต้องอัปโหลดโปรแกรมไปยัง Arduino ดาวน์โหลดโปรแกรมที่นี่ และอัปโหลดไปยัง Arduino ของคุณผ่าน Arduino IDE

สำหรับบรรดาของคุณที่อาจต้องการแก้ไขโค้ด ฉันได้รวม pseudocode ที่อธิบายสิ่งที่แต่ละส่วนทำไว้

แก้ไข 9/25/18 - ฉันเพิ่มโปรแกรมที่สองเพื่อให้ไดรฟ์อยู่ตรงกลางของสองกำแพง ฉันไม่มีโอกาสลองใช้รหัสเนื่องจากไม่มีสิทธิ์เข้าถึงรถ แต่อย่าลังเลที่จะทดลองกับมัน

ขั้นตอนที่ 7: เสียบทุกอย่างแล้วเปิดเครื่อง

สุดท้าย คุณจะต้องเสียบปลั๊กทุกอย่าง ขั้นแรก ต่อแบตเตอรี่รถยนต์เข้ากับรถแล้วเปิด ESC ของคุณ ESC ควรจะส่งเสียงบี๊บ แสดงว่าพร้อมที่จะ "ติดอาวุธ" โดย Arduino ถัดไป เปิดเครื่อง Arduino ESC ควรส่งเสียงบี๊บสามครั้ง และล้อควรเริ่มหมุน หาก ESC ส่งเสียงบี๊บ แต่ล้อไม่เริ่มหมุน ให้หมุนโพเทนชิออมิเตอร์ไปทางขวาเพื่อเพิ่มความเร็ว หากรถเคลื่อนที่เร็วเกินไป ให้หมุนโพเทนชิออมิเตอร์ไปทางซ้าย

หากโพเทนชิออมิเตอร์ทำงานตรงกันข้ามกับที่ควรจะเป็น คุณสามารถพลิกสายบวกและลบเพื่อแก้ปัญหานี้ได้

วิดีโอแสดงการทำงานของรถ วิธีเปลี่ยนความเร็ว และลำดับการเปิดเครื่อง