Kollisionsvermeidungsfahrzeug mit Arduino Nano - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Ein Kollisionsvermeidungsfahrzeug könnte ein sehr einfacher Roboter sein, um in die Mikroelektronik einzutauchen. Wir werden es verwenden, um die Grundelemente der Mikroelektronik zu erlernen und sie zu verbessern, um anspruchsvollere Sensoren und Aktoren hinzuzufügen.

Grundlegende Komponenten

· 1 Mini-USB-Arduino Nano oder Klon

· 1 Arduino Nano Shield-Erweiterungsplatine

· 1 Ultraschallsensor HC-SR04

· 2 Servos 360 Grad kontinuierliche Drehung (FS90R oder ähnlich)

· 1 Batteriefach für 4xAA

· Steckbrett-Überbrückungsdrähte (F-F, M-F, M-M)

· 2 Räder für Servos

· 1 Aufbau für das Fahrzeug (Spielzeugauto, Milchziegel, Sperrholz…)

Zusätzliche Komponenten

Zur Lichtanzeige:

· 1 RGB-LED

· 1 Mini-Brotbrett

· 3 Widerstände 330W

Zur Fernsteuerung:

· 1 IR-Empfängersensor (TSOP4838 oder ähnlich)

· 1 IR-Fernbedienung

Für Linienfolge-/Kantenerkennung:

· 2 TCRT5000 Sperrlinien-Gleissensor IR-reflektierend

Alternative Elemente

Sie können die Servos ersetzen für:

· 2 Gleichstrommotoren mit Getriebe und Kunststoffreifen

· 1 L298 Dual H Bridge Motortreiber-Controller-Board-Modul

Schritt 1: Installieren Sie die Software und Treiber

Wir werden mit Arduino-basierten Mikrocontrollern arbeiten, Sie können Arduino UNO oder einen anderen wählen, aber aufgrund der Anforderungen und der Größe habe ich einen Arduino Nano Clone (aus China) genommen. Bei all diesen Optionen müssen Sie also die Arduino IDE zum Codieren verwenden.

Sie können die Software von der offiziellen Arduino-Webseite herunterladen und den Anweisungen zur Installation folgen. Wenn Sie fertig sind, öffnen Sie die Arduino IDE und wählen Sie das Board aus (in meinem Fall verwende ich die Option „Arduino Nano“).

Arduino Nano Clone: Eine günstige Option für ein Arduino-Board ist der Kauf eines Clone-Boards aus China. Sie arbeiten mit dem CH340-Chip und erfordern die Installation eines bestimmten Treibers. Es gibt viele Websites zum Herunterladen des Treibers für Windows, Mac oder Linux und auch mit Anweisungen. Bei einem Mac kann es manchmal zu Problemen bei der Erkennung des seriellen Ports kommen. Wenn dies bei Ihnen der Fall ist, versuchen Sie, den Anweisungen dieses Links zu folgen. Wenn Sie danach den seriellen Port erkennen, aber immer noch Probleme haben, versuchen Sie, den „ATMega 328P (Old Bootloader)“unter Arduino IDE/tools/processor auszuwählen.

Gehen Sie zum Abschnitt Codierung, um einen Blick auf den Code zu werfen, den ich für mein Fahrzeug verwendet habe. Sie können im Internet nach vielen anderen Optionen surfen oder selbst programmieren, wenn Sie möchten.

Schritt 2: Wählen Sie eine schöne Struktur für Ihr Fahrzeug

Dieses Mal habe ich ein Spielzeugauto verwendet, das groß genug ist, um die Elektronik darin aufzunehmen, aber Sie können auch andere Materialien wie Ziegel oder Sperrholz verwenden, um Ihr eigenes Fahrzeug zu entwerfen. Schauen Sie sich eine andere Option als Milchziegel an.

Es ist besser, einige Minuten damit zu verbringen, vor dem Start zu planen, wo alle Elemente platziert werden sollen, und zu bestätigen, dass alles untergebracht wird. Bereiten Sie die Struktur vor.

Schritt 3: De Drive installieren

Die Bewegung des Fahrzeugs erfolgt über eine einzelne Achse, in diesem Fall die Hinterachse. Sie können die Front nur zum Rollen halten oder, je nach Design, ein drittes Rad oder einen Gleitpunkt nur zum Ausbalancieren Ihres Fahrzeugs verwenden (als Milchstein habe ich den Hahn als "drittes Rad" verwendet). Das Wenden Ihres Fahrzeugs erfolgt durch Änderung der Geschwindigkeit und/oder Drehrichtung der Servos.

TIPP: Bevor Sie Ihre Struktur anpassen, planen Sie die endgültige Position der Räder und prüfen Sie, dass sie nicht anstoßen. In diesem Beispiel befindet sich die Mitte der Servoachse etwas tiefer als die der originalen Spielzeugautoachse, da das Servorad etwas größer ist und gegen die Kotflügel schlagen könnte)

Schritt 4: Installieren Sie den Ultraschallsensor

Der Ultraschallsensor scannt die Vorderseite des Fahrzeugs, um Hindernisse zu erkennen und die Codereaktion zu ermöglichen. Sie müssen es vorne platzieren, ohne dass ein Teil des Fahrzeugs die Signale unterbricht.

Schritt 5: Platzieren Sie den Mikrocontroller und das Batteriefach

Sie können nun die restlichen Elemente links in der Struktur positionieren, wenn möglich fixieren oder zumindest sicherstellen, dass sie die Verbindungen nicht beschädigen.

Sehr nützlich ist es, einen Ein-/Ausschalter für den Akku zu installieren, wenn dieser standardmäßig nicht vorhanden ist. Sie können auch einen IR-Sensor hinzufügen, um das Fahrzeug zu starten/stoppen.

Wenn Sie eine zusätzliche Komponente hinzufügen möchten, ist jetzt der richtige Moment.

TIPP: Um die Haftung des Fahrzeugs zu erhöhen, legen Sie das Batteriegehäuse oder die schwereren Komponenten über die Antriebsachse oder in deren Nähe.

Schritt 6: Codierungsabschnitt

Für dieses Programm müssen Sie auch einige Bibliotheken wie „Servo.h“(für Servosteuerung), „NewPing.h“(zur besseren Leistung des Ultraschallsensors) oder „IRremote.h“installieren, wenn Sie es verwenden möchten ein IR-Sensor. Sie können den Installationsanweisungen in diesem Link folgen.

Optional können Sie die Servos für DC-Motoren ersetzen, und Sie benötigen einen Dual-H-Brücken-Motortreiber, um sie zu steuern. Wahrscheinlich werde ich in zukünftigen Updates darüber posten, aber jetzt funktioniert der Code nur mit Servos.

Kontinuierliche Rotationsservos unterscheiden sich geringfügig von den regulären Servos; Manchmal können Sie die regulären ändern, damit sie sich kontinuierlich drehen, aber für dieses Projekt werden wir die FS90R verwenden, die für unsere Anforderungen gebaut wurden. Um die regulären Servos zu betreiben, müssen Sie den Grad angeben, in dem Sie sie positionieren möchten, aber bei Servos mit kontinuierlicher Rotation müssen Sie Folgendes berücksichtigen:

· 90 wird für das Servo gestoppt

· Weniger als 90 (bis 0) wird in eine Richtung gedreht, wobei 89 die langsamste Geschwindigkeit und 0 die schnellste ist.

· Mehr als 90 (bis 180) werden in die entgegengesetzte Richtung gedreht, wobei 91 die langsamste und 180 die schnellste ist.

Um Ihre Servos zu kalibrieren, müssen Sie diese auf 90 einstellen und die kleine Schraube gegenüber dem Rad einstellen, um die Drehung zu stoppen, wenn es sich bewegt (bitte tun Sie dies, bevor Sie sie an der Struktur montieren).

Sie können den Ultraschallsensor mit vielen anderen Bibliotheken verwenden, aber seien Sie beim Codieren vorsichtig, denn ein Problem, das Sie bei diesen Sensoren haben können, ist die Leerlaufzeit, die Sie vom Senden des Ultraschallsignals bis zum Empfang warten müssen. Einige Beispiele, die Sie im Internet finden können, sind die Codierung mit „Verzögerung“, die sich jedoch auf Ihren Roboter auswirkt, da er jede andere Aktion für die von Ihnen angegebene Zeit nicht mehr „verzögert“. Wie die Ultraschallsensoren funktionieren, erfahren Sie unter diesem Link.

Wie bei den Gleichstrommotoren werde ich in diesem Beispiel den IR-Sensor nicht verwenden, er wird in zukünftigen Beiträgen beschrieben.