Ihr eigenes Smart Car und darüber hinaus HyperDuino+R V3.5R mit Funduino/Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Dies ist eine direkte Kopie dieser Anleitung HIER. Weitere Informationen finden Sie unter HyperDuino.com.

Mit dem HyperDuino+R v4.0R können Sie einen Erkundungspfad in viele verschiedene Richtungen beginnen, von der Steuerung von Motoren bis zur Erforschung der Elektronik, von der Programmierung (Codierung) bis zum Verständnis, wie die physische und die digitale Welt interagieren können. Mit allem Neuen, was Sie lernen, werden Ihre eigenen Möglichkeiten für Erfindungen, Innovationen und weitere Entdeckungen verzehnfacht und mehr.

Dieses spezielle Tutorial geht den Weg, einen Karton mit einigen Rädern und Motoren in ein „intelligentes Auto“zu verwandeln. Dies wird oft als Robotik bezeichnet, aber es ist ein überlegenswertes Thema, was einen Automaten (Automaten), Smart Cars und einen „Roboter“unterscheidet (siehe auch Herkunft des Wortes „Roboter“). Ist dieser „Tumbling-Roboter“zum Beispiel wirklich ein „Roboter“oder einfach nur ein Automat?

Es mag den Anschein haben, dass die Worte unwichtig sind, aber für unsere Zwecke betrachten wir die Unterschiede darin, dass ein Automat etwas ist, das sein Verhalten nicht aufgrund einer externen Eingabe ändert. Es wiederholt den gleichen Ablauf programmierter Aktionen immer wieder. Ein Roboter ist etwas, das als Reaktion auf verschiedene Eingaben verschiedene Aktionen ausführt. In fortgeschrittener Form können die Ebenen mehrerer Eingaben zu unterschiedlichen Aktionen führen. Das heißt, nicht nur eine Ausgabe pro Eingabe, sondern verschiedene Aktionen basierend auf einer programmierten Analyse mehrerer Eingaben.

Das „Smart Car“erkundet diese Bandbreite. In der einfachsten Form ist ein Smart-Auto so vorprogrammiert, dass es sich auf einer vordefinierten Bahn bewegt. Die Herausforderung könnte in diesem Fall darin bestehen, das Auto durch ein vorgefertigtes „Labyrinth“zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Erfolg der Mission jedoch vollständig durch die vorprogrammierten Aktionen bestimmt, z. B. vorwärts 10, rechts, vorwärts 5, links usw.

In der nächsten Ebene kann eine Eingabe wie die eines Entfernungssensors das Auto veranlassen, anzuhalten, bevor es das Hindernis berührt, und eine Wendung nehmen, um eine neue Richtung einzuschlagen. Dies wäre ein Beispiel für eine Eingabe, eine Aktion. Das heißt, die gleiche Eingabe (ein Hindernis) führt immer zur gleichen Ausgabe (eine Abwendung vom Hindernis).

Auf einer fortgeschritteneren Ebene kann das Programm mehrere Eingaben überwachen, wie beispielsweise den Batteriestand zusammen mit dem Wegfolgen und/oder der Hindernisvermeidung und all dies zu einer optimalen nächsten Aktion kombinieren.

Im ersten Fall ist das Programm nur eine Abfolge von Zügen. Im zweiten und dritten Beispiel enthält das Programm eine „Wenn-Dann“-Struktur, die es ermöglicht, verschiedene Teile des Programms als Reaktion auf Eingaben von Sensoren auszuführen.

Schritt 1: Materialien

HyperDuino-Box oder ähnlich

HyperDuino+R v3.5R + Funduino/Arduino

Transparente selbstklebende Folie (OL175WJ) mit aufgedrucktem Muster. (oder verwenden Sie diese Anleitung nur für die Motoren und Rollen, die auf Papier gedruckt werden können)

4-AA-Batteriebox plus 4 AA-Batterien

2 Untersetzungsgetriebemotoren

2 Räder

1 Rollkugelrolle

4 #4 x 40 1 ½" Maschinenschrauben mit #4s Unterlegscheibe & Mutter

2 #4 x 40 ⅜” Maschinenschrauben mit #4s Unterlegscheibe & Mutter

1 Kreuzschlitz-/Flachschraubendreher

1 HC SR-04 Ultraschall-Entfernungssensor

1 9g Servo

1 4xAA Batteriekasten

4 AA-Batterien

1 9-V-Batterie

1 IR-Fernbedienung & IR-Empfänger

1 SH-HC-08 Bluetooth 4.0 BLE-Empfängermodul

1HC-SR04 Ultraschallsensor

2 3-adrige Anschlusskabel.

2 Grove-kompatible 4-adrige Anschlusskabel.

1 Grove-Stecker zu Buchsenkabel

1 leeres weißes Klebeetikett

1 HyperDuino-Schraubendreher (oder ähnlich)

Schritt 2: Aufbau des Smart Car

(Alle Bilder oben bereitgestellt)

Bereiten Sie die Box vor

Obwohl das HyperDuino Robotics-Kit eine Kunststoffbasis namens "Chassis" (ausgesprochen "Chass-ee") hätte enthalten können, finden wir es viel zufriedenstellender, so nah wie möglich an der "von Grund auf" gebauten Konstruktion Ihres Smart-Autos zu sein. Aus diesem Grund verwenden wir zunächst den Karton des HyperDuino Robotics-Kits selbst.

In der HyperDuino+R-Box finden Sie ein weißes Papier mit selbstklebender Rückseite und ein transparentes Material mit selbstklebender Rückseite mit Umrissen, die die Positionen für HyperDuino, Batteriebox und Motoren zeigen.

Es gibt auch Kreise, die angeben, wo die Klettkreise mit selbstklebender Rückseite platziert werden sollen.

1. Entfernen Sie die selbstklebende Rückseite des weißen Papieretiketts und platzieren Sie es über dem HyperDuino-Etikett oben auf der Schachtel. Hinweis: Dieses Klebemuster dient als Layout-Anleitung für eine bestimmte Schachtel, die MakerBit-Kartonschachtel. Wenn Sie diese Box aufgebraucht haben oder eine andere Box verwenden möchten, können Sie diese PDF-Musterdatei verwenden, die auf Papier gedruckt werden soll, und dann die Motorführungen (oben und unten = links und rechts) und eine ausschneiden der Lenkrollenführungen. Sie können das Papier festkleben, während Sie die Löcher bohren, und dann das Papiermuster entfernen, sobald sie gemacht sind.

2. Klappen Sie die HyperDuino+R-Box auf, sodass sie flach liegen kann. Dies ist wahrscheinlich der schwierigste Teil des Projekts. Sie müssen die Laschen an jeder Seite der Schachtel aus den Schlitzen am Boden der Schachtel drücken und anheben. Sie werden möglicherweise feststellen, dass das Drücken des HyperDuino-Schraubendrehers von der Innenseite der Klappe nach außen hilft, die Klappen zu lösen.

3. Entfernen Sie die Hälfte der selbstklebenden Rückseite des transparenten Materials auf der linken Seite (wenn das HyperDuino-Logo „oben“ist) und legen Sie sie so in die HyperDuino-Box, dass die halben Umrisse der Schlitze mit den Ausschnitten auf der übereinstimmen Kasten. Tun Sie das Beste, was Sie können, um die beiden horizontalen Linien mit den Falten des Bodens der HyperDuino+R-Box auszurichten.

4. Nachdem Sie die linke Seite der transparenten Folie positioniert haben, entfernen Sie die Papierunterlage von der rechten Hälfte und beenden Sie das Anbringen des Musters.

5. Verwenden Sie die Kreuzschlitzspitze des HyperDuino-Schraubendrehers, der in Ihrem Kit enthalten ist, um kleine Löcher für die Maschinenschrauben zu bohren, die die Motoren an Ort und Stelle halten. Es gibt zwei Löcher für jeden Motor, plus ein Loch für die Achse des Motors.

6. Fahren Sie fort und machen Sie zwei weitere Löcher für die Rollkugel.

7. Verwenden Sie für die Achsen der Motoren das blaue Plastiklochwerkzeug des HyperDuino-Kits, um das erste kleine Loch zu machen, das mit den Achsen der Motoren ausgerichtet ist. Verwenden Sie dann einen Kunststoffkugelschreiber oder ähnliches, um das Loch auf einen Durchmesser von etwa ¼ Zoll zu vergrößern.

8. Setzen Sie eine Unterlegscheibe auf jede der langen (1 ½ ) Maschinenschrauben und schieben Sie die Löcher für die Motoren von der Außenseite der Box durch. (Es braucht etwas festen Druck, aber die Schrauben sollten fest durch die Löcher passen.)

9. Montieren Sie den Motor, der 2 kleine Löcher hat, die zu den Maschinenschrauben passen, auf die Schrauben und sichern Sie ihn mit den Muttern. Der HyperDuino-Schraubendreher ist beim Anziehen der Schrauben hilfreich, aber nicht so weit anziehen, dass der Karton gequetscht wird.

10. Wiederholen Sie den Vorgang für den anderen Motor.

11. Suchen Sie die Klettverschlusskreise. Kombinieren Sie die Klett-(unscharfen) Kreise mit der noch angebrachten Unterlage. Entfernen Sie dann die Unterlage vom Schleifenkreis (fuzzy) und befestigen Sie jeden Kreis dort, wo Sie jeweils die 3 Umrisse für das HyperDuino-Board und die Batteriebox sehen. Entfernen Sie nach dem Platzieren die Unterlage vom Hakenkreis.

12. Legen Sie nun den HyperDuino mit der Schaumstoffunterlage und die Batteriebox (geschlossen und mit der Schalterseite „nach oben“) vorsichtig auf die Klettkreise. Drücke sie so fest, dass sie an den klebenden Rückseiten der Kreise haften.

13. Sie können nun die Batterie- und Motorkabel anschließen. Bei genauem Hinsehen erkennt man neben jeder der 8 Motorklemmen Beschriftungen mit den Bezeichnungen A01, A02, B01 und B02. Befestigen Sie das schwarze Kabel des oberen Motors („B“) an B02 und das rote Kabel an B01. Für den unteren Motor („A“) befestigen Sie das rote Kabel des unteren Motors („A“) an A02 und das schwarze Kabel an A01. Um die Verbindung herzustellen, führen Sie den Draht vorsichtig in das Loch ein, bis Sie spüren, dass er stoppt, und heben Sie dann den orangefarbenen Hebel an und halten Sie ihn offen, während Sie den Draht etwa 2 mm weiter in das Loch schieben. Lassen Sie dann den Hebel los. Wenn der Draht richtig befestigt ist, kommt er nicht heraus, wenn Sie ihn leicht ziehen.

14. Verbinden Sie für die Batteriekabel das rote Kabel mit Vm des Motorstromanschlusses und das schwarze Kabel mit Gnd. Kleine Motoren können von der Arduino 9v-Batterie mit Strom versorgt werden, aber eine zusätzliche Batterie wie der vier AA-Batteriesatz kann zum Antrieb von Motoren verwendet werden und wird über die 2 Anschlüsse oben links auf der HyperDuino + R-Platine angeschlossen. Die Wahl liegt bei Ihnen für Ihre spezielle Anwendung und wird konfiguriert, indem Sie den „Jumper“in die eine oder andere Position verschieben. Die Standardposition ist rechts, um die Motoren über die 9-V-Batterie zu versorgen. Für diese Aktivitäten, bei denen Sie die vier AA-Batteriegehäuse hinzugefügt haben, sollten Sie den Jumper in die „linke“Position schieben.

15. Schließlich falten Sie die Schachtel zusammen, wie in einem der letzten verbleibenden Bilder gezeigt.

16. Jetzt ist ein guter Zeitpunkt, die beiden ⅜”-Maschinenschrauben mit Unterlegscheiben von der Innenseite der Box durch die Löcher zu stecken und die Rollenkugeleinheit mit Unterlegscheiben zu befestigen.

17. Befestigen Sie nun die Räder, indem Sie sie einfach auf die Achsen drücken. Achten Sie auf die Räder an den Motorachsen, damit die Räder schön senkrecht zu den Achsen stehen und nicht mehr abgewinkelt sind, als Sie vermeiden können. Gut ausgerichtete Räder geben dem Auto eine geradere Spur, wenn es vorwärts fährt.

18. Das letzte, was Sie jetzt tun müssen, ist, ein Loch für das USB-Kabel zu machen. Dies ist auf schöne Weise nicht so einfach zu bewerkstelligen, aber mit ein wenig Entschlossenheit werden Sie die Arbeit erledigen können. Schauen Sie sich den USB-Anschluss auf der HyperDuino-Platine und das umrissene Kästchen mit der Aufschrift „USB-Kabel“an. Folgen Sie diesem visuell zur Seite der Box und verwenden Sie die Kreuzschlitzspitze des HyperDuino-Schraubendrehers, um ein Loch zu bohren, das sich etwa 1 Zoll über dem Boden der Box befindet und so gut wie möglich auf die Mitte des USB-Kabelpfads ausgerichtet ist. Wenn dieser außermittig ist, wird es später etwas schwieriger, das USB-Kabel durch das Loch zu stecken. Nachdem Sie das Loch mit dem Schraubendreher begonnen haben, vergrößern Sie es mit dem blauen Lochwerkzeug, dann einem Kunststoff-Stiftschaft, und gehen Sie schließlich zu einem Sharpie oder einem anderen Werkzeug mit dem größten Durchmesser, das Sie finden können. Wenn Sie ein Xacto-Messer haben, ist dies am besten, aber sie sind möglicherweise nicht im Klassenzimmer verfügbar.

19. Testen Sie die Größe des Lochs mit dem quadratischen Steckerende des HyperDuino USB-Kabels. Das Loch wird nicht sehr schön sein, aber Sie müssen es groß genug machen, damit der quadratische Stecker hindurchpassen kann. Hinweis: Nach dem Lochen ist Korrekturflüssigkeit („White-out“) eine Möglichkeit, den dunkleren Karton, der durch das Lochen freigelegt wurde, zu übermalen.

20. Um den Deckel der Schachtel zu schließen, musst du 2 Schnitte mit einer Schere machen, wo die Klappe sonst in den Motor laufen würde, und die resultierende Klappe entweder ein wenig zurückklappen oder ganz abschneiden.

Schritt 3: Codieren eines einfachen "Labyrinth-Running"-Programms

Die erste Herausforderung beim Programmieren besteht darin, ein Programm zu erstellen, das das Auto durch ein Muster „fahren“kann.

Dazu müssen Sie lernen, die iForge-Blockprogrammiersprache zu verwenden, um Funktionen zu erstellen, die die Motoren gemeinsam steuern, um sich vorwärts und rückwärts zu bewegen und auch Links- und Rechtskurven auszuführen. Die Distanz, die das Auto in jedem Abschnitt seiner Fahrt zurücklegt, hängt davon ab, wie lange und mit welcher Geschwindigkeit die Motoren laufen. Sie lernen also auch, wie Sie diese steuern.

Aus Gründen der Effizienz verweisen wir Sie in diesem Tutorial nun auf das Dokument „Coding with the HyperDuino & iForge“.

Das zeigt Ihnen, wie Sie die iForge-Erweiterung für Chrome installieren, ein Konto erstellen und Blockprogramme erstellen, die Pins auf dem HyperDuino steuern.

Wenn Sie damit fertig sind, kehren Sie hierher zurück und fahren Sie mit diesem Tutorial fort und lernen Sie, wie Sie Motoren mit dem HyperDuino steuern.

Schritt 4: Grundlegende Motorsteuerung

Oben auf der HyperDuino „R“-Platine befinden sich einfach zu verbindende Klemmen, mit denen Sie einen blanken Draht von einem Motor oder einer Batterie einführen können. Dadurch sind keine speziellen Anschlüsse erforderlich und Sie können Batterien und Motoren eher „out of the box“anschließen.

Wichtiger Hinweis: Die Namen „A01“und „A02“für die Motorstecker bedeuten NICHT, dass die analogen Pins A01 und A02 diese steuern. „A“und „B“werden nur zur Bezeichnung der Motoren „A“und „B“verwendet. Die digitalen E/A-Pins 3 bis 9 werden verwendet, um alle Motoren zu steuern, die an die Anschlüsse der HyperDuino+R-Platine angeschlossen sind.

Die Batterie sollte mit einer Leistungskapazität (Milliamperestunden) und einer Spannung ausgewählt werden, die für die von Ihnen verwendeten Motoren geeignet sind. 4 oder 6 AA-Batterien in einer Box wie dieser sind typisch:

Beispiel von Amazon: 6 AA Batteriehalter mit 2,1 mm x 5,5 mm Anschluss 9V Ausgang (Bild 2)

Es ist wichtig, die Polarität (positiv & negativ) richtig mit Vm (positiv) und Gnd („Masse“= negativ) zu verbinden. Wenn Sie das Pluskabel einer Stromquelle an den Minuseingang (Gnd) des externen Stromanschlusses anschließen, gibt es eine Schutzdiode, die den Kurzschluss blockiert, und gleichzeitig werden die Motoren nicht mit Strom versorgt.

Der Motorcontroller kann entweder steuern:

Vier unidirektionale Gleichstrommotoren angeschlossen an A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Hinweis: Es können nur ein Motor „A“und ein Motor „B“gleichzeitig eingeschaltet sein. Es ist nicht möglich, alle vier Einrichtungsmotoren gleichzeitig einzuschalten.

Pin 8: High, Pin 9: Low = Motor A01 „ein“

Pin 8: Low, Pin 9: High = Motor A02 „ein“

(Pins 8, 9: low = beide B-Motoren aus)

Pin 12: Low, Pin 13: High = Motor B01 „ein“

Pin 12: High, Pin 13: Low = Motor B02 „ein“

(Pins 12, 13: low = beide B-Motoren aus)

Zwei bidirektionale Gleichstrommotoren angeschlossen an A01/A02 und B01/B02

Pin 8 = High, Pin 9 = Low = Motor A „vorwärts*“

Pin 8 = Low, Pin 9 = High = Motor A „Rückwärts*“

(Pin 8 = Low, Pin 9 = Low = Motor A „aus“)

Pin 12 = High, Pin 13 = Low = Motor B „vorwärts*“

Pin 12 = Low, Pin 13 = High = Motor B „Rückwärts*“

(Pin 12 = Low, Pin 13 = Low = Motor B „aus“)

(*abhängig von der Polarität der Motorverkabelung und der Ausrichtung von Motor, Rad und Roboterfahrzeug.)

Ein Schrittmotor angeschlossen an A01/A02/B01/B02 und Gnd

Die Spannungs- und Stromgrenzen des HyperDuino-Motorcontrollers betragen 15 V und 1,2 A (Durchschnitt)/3,2 A (Spitze) basierend auf dem Toshiba TB6612FNG Motorcontroller-IC.

Motor „A“: An A01 & A02 anschließen

(Schauen Sie sich die letzten beiden Bilder zur Demonstration an)

Motor Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit der Motoren A und B wird mit den Pins 10 bzw. 11 gesteuert:

Drehzahl von Motor A: Pin 10 = PWM 0-255 (oder Pin 10 = HIGH setzen)

Drehzahl von Motor B: Pin 11 = PWM 0-255 (oder Pin 11 = HIGH setzen)

Beim Betrieb in einer Richtung (vier Motoren) funktioniert die Drehzahlregelung von Pin 10 für beide „A“-Motoren und Pin 11 für beide „B“-Motoren. Es ist nicht möglich, die Geschwindigkeit aller vier Motoren unabhängig voneinander zu regeln.

Motoren mit geringer Leistung (weniger als 400mA)

Der Motorcontroller kann eine externe Batteriequelle von bis zu 15 V und 1,5 A (2,5 A kurzzeitig) verwenden. Wenn Sie jedoch einen Motor verwenden, der mit 5-9 V betrieben werden kann und weniger als 400 mA verbraucht, können Sie den schwarzen Jumper neben den Motorstromanschlüssen verwenden und ihn in die Position "Vin" bringen. Die alternative Position „+VM“ist für die externe Stromversorgung.

Smart Car-Aktivität

Wenn Ihr Smart-Auto zusammengebaut ist, können Sie jetzt zur Smart Car-Aktivität gehen, in der Sie lernen, Ihr Auto zu programmieren.