Autonomes RC-Auto - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Mit dem Aufkommen von selbstfahrenden, autonomen Autos heute habe ich mich entschlossen, die Herausforderung anzunehmen, eines meiner eigenen zu bauen. Dieses Projekt diente auch als mein Schlusssteinprojekt in meinen Ingenieursdesign- und Entwicklungs- und Robotikkursen und wurde bei einem MINT-Wettbewerb der High School als bestes autonomes Fahrzeug ausgezeichnet.

Anstatt bei Null anzufangen, entschied ich mich für ein RC-Auto, das wir bereits hatten, und kombinierte es mit einem RedBoard Arduino Uno-Board. Ich habe mich für den Arduino aufgrund seiner relativen Benutzerfreundlichkeit und Programmierung entschieden.

Für diejenigen, die sich fragen, hat dieses Auto einen Redcat Racing 03061 Spritzwassergeschützter Regler mit einem Bürstenmotor. Der ESC wurde bereits mit dem mitgelieferten Controller programmiert. Ich habe dies nicht mit einem bürstenlosen Motor getestet, da wir keinen zur Hand haben, aber jeder kann dieses Projekt mit einem bürstenlosen Motor ausprobieren.

Kurz zusammengefasst sammelt dieses Auto Daten von (5) HC-SR04 Ultraschallsensoren. Diese Daten gehen zurück zum Arduino, wo es Entscheidungen über die Bewegung trifft. Der Arduino steuert dann das Lenkservo und den Motor entsprechend. Das Programm verwendet dazu die Standard-Arduino-Servobibliothek, und es sind keine zusätzlichen Bibliotheken erforderlich.

Das Auto ist in der Lage, die Geschwindigkeit über ein Potentiometer zu regulieren und von einer Wand zurückzufahren, wenn es eine trifft. Außerdem kann sich das Auto selbst korrigieren, wenn es zu nahe an eine Wand gerät, indem es sich selbst wegdreht.

Schritt 1: Teileliste

Haftungsausschluss: Ich schließe nicht die Teile ein, die für das Auto selbst benötigt werden, nur die zusätzlichen Teile außerhalb des Autos. Dazu werden ein Regler, Motor, Chassis, Akku usw. benötigt.

Du wirst brauchen:

(1) Arduino Uno - Knockoffs funktionieren gut

(1) Steckbrett - für dieses Projekt habe ich die +/- Schiene von einem Steckbrett genommen und ein anderes, kleineres Steckbrett verwendet. Jede Größe wird tun.

(5) HC-SR04 Ultraschallsensoren

(1) Potentiometer - wird verwendet, um die Geschwindigkeit des Autos zu steuern

(20) Weiblich-männliche Dupont-Drähte - Ich empfehle dringend, bei Bedarf mehr als Verlängerungen für andere Drähte zu verwenden

Lötkolben mit Lot

Arduino-Netzteil - in diesem Fall habe ich (6) 1,2-V-AA-Batterien in Reihe geschaltet. Externe Telefon- und Tablet-Powerbanks wie diese funktionieren auch gut, wenn sie an den USB-Anschluss angeschlossen werden.

Klebeband, Heißkleber und/oder alle anderen Gegenstände, die zum Befestigen von Gegenständen verwendet werden

(1) Kippschalter (optional - ich benutze ihn, um das Arduino ein- und auszuschalten)

Schritt 2: Positionieren Sie die Sensoren

Zunächst möchten Sie die Sensoren richtig positionieren und befestigen. Ich habe (1) einen nach vorne gerichteten Sensor, (2) um 45 Grad abgewinkelte Sensoren und (2) Sensoren an den Seiten des Autos. Ich habe 3D-gedruckte Montagehalterungen für die Seiten und die Vorderseite verwendet und die abgewinkelten Frontsensoren mit Heißkleber befestigt, da Heißkleber nicht leitend ist. Die Montagehalterungen für die Seiten und die Front können heruntergeladen und in 3D gedruckt werden.

Schritt 3: Fügen Sie das Steckbrett und das Potentiometer hinzu

Als nächstes möchten Sie das Steckbrett und das geschwindigkeitsregulierende Potentiometer hinzufügen, bevor Sie mit der Verdrahtung beginnen. Hier habe ich ein kleines Steckbrett und das +/- von einem anderen Steckbrett aus Platzgründen auf der Karosserie des Autos verwendet, aber ein Standard-Steckbrett wird auch gut funktionieren.

Schritt 4: Alles verdrahten

Dies ist wahrscheinlich der größte Schritt, und ein falsches Kabel kann dazu führen, dass das Auto nicht richtig funktioniert. Weitere Informationen finden Sie im obigen Fritzing-Diagramm.

Verbinden Sie zunächst den 5V-Pin Ihres Arduino mit der positiven Schiene des Steckbretts und den GND-Pin Ihres Arduino mit der negativen Schiene des Steckbretts.

Als nächstes verdrahten Sie die Sonarsensoren. Bei den HC-SR04-Sensoren ist jeder der vier Pins beschriftet. Sie sind:

VCC -- 5V Strom

Trig – Trigger zum Senden eines Ultraschallimpulses

Echo – Empfangsstift, der die Dauer des Impulses misst

GND - Massepin

Verwenden Sie dazu Dupont-Drähte (weiblich-männlich). Jeder der VCC-Pins sollte mit der positiven Steckbrettschiene verbunden werden und jeder der GND-Pins sollte mit der negativen Steckbrettschiene verbunden werden. Ich habe zusätzliche weibliche-männliche Dupont-Drähte als Verlängerungen für dieses Teil verwendet, da ich ein Problem damit hatte, dass einige der Drähte nicht lang genug waren.

Als nächstes verdrahten Sie die Trig- und Echo-Pins mit dem Arduino. Diese werden als solche mit den digitalen Pins des Arduino verbunden:

Front-Center-Sensor:

Trig -- Stift 6

Echo -- Stift 7

Linker Seitensensor:

Trigger -- 4

Echo -- 5

Sensor auf der rechten Seite:

Trigger -- 2

Echo -- 3

Sensor vorne links:

Trigger -- 10

Echo -- 11

Sensor vorne rechts:

Trigger -- 9

Echo -- 8

Als nächstes verdrahten Sie das Lenkservo, den Motor-ESC und das Geschwindigkeitsreglerpotentiometer.

Beginnen Sie zunächst mit dem Lenkservo. Das Servo an meinem Auto hatte rote, orange und braune Drähte. Die Farben können ein wenig variieren, aber sie werden alle ähnlich verdrahtet:

Brauner Draht (Masse) - an negative Steckbrettschiene anschließen

Rotes Kabel (5V Strom) - an 5V Steckbrettschiene anschließen

Orangefarbenes Kabel (Signal) - verbinden Sie es mit Pin 13 Ihres Arduino

Der ESC – oder Electronic Speed Controller – der den Motor steuert, ist sehr ähnlich verdrahtet. In diesem Fall sind die Drähte weiß, rot und schwarz.

Weiß (Signal) - Verbinden Sie sich mit Pin 12 auf Ihrem Arduino

Rot (5v) – KEINE Verbindung zu irgendetwas herstellen. Aufgrund eines Stromstoßes, der beim Stoppen des Motors zurückfließt, sollte die 5V nicht angeschlossen werden. Sie könnten einen USB-Anschluss oder möglicherweise Ihren Arduino braten.

Schwarz (Masse) - mit negativer Steckbrettschiene verbinden

Schließlich verdrahten Sie das Potentiometer, das Sie zuvor auf Ihr Steckbrett gelegt haben. Kleine Zahlen sind wahrscheinlich irgendwo aufgedruckt. Es sollte wie folgt verdrahtet werden:

1 (linker Stift) - mit negativer Steckbrettschiene verbinden

2 (mittlerer Pin) - Verbinden Sie sich mit Pin A0 auf Ihrem Arduino

3 (rechter Stift) - mit positiver Steckbrettschiene verbinden

Die Verkabelung sieht sehr unordentlich aus. Wenn Sie also etwas Kabelmanagement durchführen möchten, ist jetzt der richtige Zeitpunkt dafür.

Schritt 5: Stromversorgung des Arduino

Als nächstes möchten Sie eine Stromversorgungslösung für den Arduino einrichten. In diesem Projekt werden zwei separate Stromquellen verwendet: die Batterie für das Auto und die Batterie für den Arduino. In diesem Fall habe ich (6) in Reihe geschaltete wiederaufladbare 1,2-V-AA-Batterien verwendet. Tragbare Handy-Powerbanks funktionieren auch. Stellen Sie nur sicher, dass Sie ein Kabel haben, das an den USB-Anschluss Ihres Arduino angeschlossen wird (z. B. Mini-USB).

Bitte beachten Sie, dass 9-V-Batterien mit diesem Projekt NICHT funktionieren. Aufgrund der Konstruktionsweise von 9-V-Batterien reicht die Spannung aus, um den Arduino zu betreiben, aber der Strom, der aus der Batterie kommt, lässt sie in kürzester Zeit absterben. Ich hatte auch Probleme mit zufälligen Neustarts der 9-V-Batterie.

Wenn Sie sich für die von mir verwendete Lösung entscheiden, benötigen Sie:

(6) AA-Batterien (Alkalibatterien funktionieren auch gut)

AA-Batteriehalter für alle (6) Batterien. Dieser würde großartig funktionieren und erfordert nicht einmal einen Lötkolben. Für die Versorgung, die ich gemacht habe, habe ich (3) zwei Batteriehalter wie abgebildet zusammengekettet, die positiven / negativen Drähte zusammengelötet, den Gleichstromstecker von einem 9-V-Batterieadapter genommen und an das positive und negative Ende gelötet Drähte. Ich habe dann einen Netzschalter in Reihe mit dem Netzteil gelötet, um das Arduino ein- und auszuschalten. Dies ist völlig optional.

Schritt 6: Laden Sie das Arduino-Programm hoch

Als nächstes müssen Sie das Programm auf den Arduino hochladen. Laden Sie das Programm hier herunter und laden Sie es über die Arduino IDE auf Ihr Arduino hoch.

Für diejenigen unter Ihnen, die den Code ändern möchten, habe ich einen Pseudocode eingefügt, der erklärt, was die einzelnen Teile tun.

BEARBEITEN 25.09.18 - Ich habe ein zweites Programm hinzugefügt, damit es in der Mitte von zwei Wänden fährt. Ich hatte nicht die Gelegenheit, den Code auszuprobieren, da ich keinen Zugang zum Auto hatte, aber Sie können gerne damit experimentieren.

Schritt 7: Alles einstecken und einschalten

Schließlich müssen Sie alles einstecken. Schließen Sie zuerst die Autobatterie an das Auto an und schalten Sie Ihren ESC ein. Der ESC sollte piepen, um anzuzeigen, dass er bereit ist, vom Arduino "bewaffnet" zu werden. Als nächstes schalten Sie den Arduino ein. Der ESC sollte dreimal piepsen und die Räder sollten sich zu drehen beginnen. Wenn der ESC piept, sich die Räder jedoch nicht drehen, drehen Sie das Potentiometer nach rechts, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Wenn das Auto zu schnell fährt, drehen Sie das Potentiometer nach links.

Wenn das Potentiometer anders arbeitet als es sollte, können Sie die positiven und negativen Drähte umdrehen, um dies zu lösen.

Das Video zeigt, wie das Auto funktioniert, wie man die Geschwindigkeit ändert und die Reihenfolge, in der es eingeschaltet wird.