TfCD - Selbstfahrendes Steckbrett - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

In diesem Instructable werden wir eine der Technologien demonstrieren, die häufig in autonomen Fahrzeugen verwendet werden: Ultraschall-Hinderniserkennung.

In selbstfahrenden Autos wird diese Technologie zum Erkennen von Hindernissen auf kurze Distanz (<4m) eingesetzt, beispielsweise beim Einparken und Spurwechsel.

Für diese Erkundung wollen wir ein Steckbrett bauen, das (1) fährt, (2) Hindernisse erkennt und (3) dementsprechend Entscheidungen für seine Route trifft.

Konkret werden wir ein zweirädriges Steckbrett mit einem Ultraschallsensor vorne bauen, das vorwärts fährt, wenn kein Hindernis erkannt wird, sich dreht, wenn es fast auf ein Objekt trifft, und rückwärts fährt, wenn eine Kollision unvermeidlich erscheint

Schritt 1: Erhalten der Komponenten

Die folgenden Komponenten wurden für diese Anleitung verwendet:

• (A) 830-Pin-Steckbrett (1 Stück) Ein kleineres kann ausreichen, aber stellen Sie sicher, dass Sie ein qualitativ hochwertiges erhalten, da die Stifte am Ultraschallsensor etwas zerbrechlich sind.
• (B) Arduino UNO (1pc) Funktioniert hervorragend mit dem Motor Shield, muss keine Originalversion sein.

(C) Adafruit Motorschild v2.3 (1 Stück)

Das Motorschild vereinfacht das Anschließen von Motoren an einen Arduino. Im Vergleich zum Basteln mit Widerständen und Transistoren ist es für das Arduino-Board viel sicherer, insbesondere wenn Sie ein Anfänger sind. Das Adafruit Motor Shield wird mit separaten Pins geliefert, die auf den Chip gelötet werden müssen.

(D) HC-SR04 Ultraschallsensor (1 Stück)

Dies ist ein vierpoliger Sensor. Es funktioniert, indem es einen kurzen Ultraschallimpuls durch die linke „Lautsprecher“-Einheit aussendet und zuhört (während die Zeit gemessen wird), wenn er durch die rechte „Empfänger“-Einheit zurückkommt.

• (E) DAGU DG01D Mini-Gleichstrommotor mit 48:1-Getriebe (2Stk)Bei Verwendung eines Motorschilds funktioniert jeder 5V-Gleichstrommotor, jedoch ist das Getriebe in dieser Version von Vorteil, da es die Räder schön langsam drehen lässt.
• (F) Kunststoffräder (2 Stück) Versuchen Sie idealerweise, Räder zu kaufen, die direkt mit dem Motor Ihrer Wahl kompatibel sind.

Außerdem benötigt: ein Computer mit der neuesten Arduino-Software, ein Lötkolben, eine Lötdose, eine kleine Powerbank, einige Drähte.

Schritt 2: Einrichten der Schaltung

Anschließen des Ultraschallsensors

Der Ultraschallsensor besteht aus vier Pins, genannt: Vcc, Trig, Echo und Gnd (Masse).

Trig und Echo sind mit dem Motor Shield in den digitalen Pins 10 bzw. 9 verbunden. (Andere digitale Pins sind ebenfalls geeignet, solange die entsprechende Codierung angewendet wird.)

Vcc und Gnd sind mit 5V und Gnd auf dem Schirm verbunden.

Anschluss der Gleichstrommotoren

Die DC-Motoren haben jeweils ein schwarzes und ein rotes Kabel. Diese Drähte sollten an die Motoranschlüsse angeschlossen werden, in diesem Beispiel M1 und M2.

Schritt 3: Schreiben des Codes

Laden der Bibliothek

Zunächst ist es notwendig, die richtige Bibliothek herunterzuladen, um das Adafruit Motor Shield v2.3 verwenden zu können.

In dieser ZIP-Datei befindet sich ein Ordner, der in unserem Arduino-Installationsordner abgelegt werden kann:

C:\Programme (x86)\Arduino\Libraries

Und stellen Sie sicher, dass Sie es Adafruit_MotorShield nennen (starten Sie Ihre Arduino-Software danach neu).

Codebeispiel herunterladen

Unser Codebeispiel 'Selfdriving_Breadboard.ino' steht zum Download bereit.

Es gibt mehrere Variablen zu optimieren, am wichtigsten sind die Abstände (in Zentimetern), wenn etwas passiert. Im aktuellen Code wurde das Steckbrett so programmiert, dass es umkehrt, wenn ein Objekt näher als 10 Zentimeter ist, sich dreht, wenn der Abstand zwischen 10 und 20 Zentimetern beträgt, und geradeaus fährt, wenn innerhalb von 20 Zentimetern kein Objekt erkannt wird.

Schritt 4: Löten der Pins

Der Lötprozess besteht aus vier Schritten.

• (A) Ausrichtung der StifteStellen Sie sicher, dass alle Stifte, die mit dem Motorschild geliefert werden, eingesetzt werden. Dies kann leicht erfolgen, indem das Schild auf die Arduino-Platine gelegt wird.
• (B) Löten der StifteBeeilen Sie sich nicht mit diesem Schritt, es ist sehr wichtig, dass die Stifte nach dem Löten nicht miteinander verbunden werden. Löten Sie zuerst die äußeren Stifte, um sicherzustellen, dass die Stifte nicht verdreht sind.
• (C) Positionierung der Drähte Bei Verwendung des Motorschilds müssen die Drähte ebenfalls an die entsprechenden Pins gelötet werden. Es funktioniert am besten, die Drähte von oben in das Motorschild zu stecken und sie unten am Motorschild anzulöten. Als Zusammenfassung: Für dieses Tutorial löten wir Drähte an die digitalen Pins 9 und 10 sowie an 5V- und Gnd-Pins.
• (D) Löten der Drähte Jetzt ist es Zeit, die Drähte einzeln zu löten. Stellen Sie sicher, dass sie gut positioniert sind, bitten Sie vielleicht einen Freund, sie zu halten, während Sie sie löten.

Schritt 5: Montage des selbstfahrenden Steckbretts

Nach dem Löten der Komponenten und dem Testen der Schaltung ist es Zeit für die Endmontage.

In diesem Tutorial wird das Steckbrett nicht nur für seine Hauptfunktionalität verwendet, sondern auch als Rückgrat des gesamten Geräts. Die Endmontageanleitung besteht aus vier Schritten.

• (A) Anschließen der Drähte Stellen Sie sicher, dass die Kabel an der richtigen Stelle sind (überprüfen Sie Schritt 3 für den richtigen Anschluss), vergessen Sie nicht die beiden Gleichstrommotoren. Beachten Sie, wo Sie die Komponenten anbringen möchten.
• (B) Anschließen des SensorsStecken Sie den Sensor in das Steckbrett und stellen Sie sicher, dass er richtig angeschlossen ist.
• (C) Platzieren des SchildesPlatzieren Sie das Motorschild auf der Arduino UNO-Platine. Jetzt wäre ein guter Zeitpunkt, das System vor der Endmontage zu testen.
• (D) Befestigung der KomponentenIn diesem Schritt nehmen Sie etwas doppelseitiges Klebeband und befestigen die DC-Motoren, den Arduino und eine Powerbank. In diesem Fall wird der Arduino kopfüber unter das Steckbrett gelegt.

Schritt 6: Sie haben es geschafft

Sie werden jetzt wahrscheinlich genauso aufgeregt sein wie wir, Ihre Kreation für einen Testlauf zu nehmen.

Viel Spaß, versuchen Sie, einige Parameter so zu optimieren, dass es für Sie am besten funktioniert.

Vielen Dank, dass Sie unsere Anweisungen befolgt haben und lassen Sie es uns wissen, wenn Sie Fragen haben

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Validierung der Technologie

Der hier verwendete Ultraschallsensor sollte eine Reichweite von 4 Metern haben. Bei einer Entfernung von mehr als 1,5 Metern verliert der Sensor jedoch an Genauigkeit.

Außerdem scheint der Sensor etwas Rauschen zu erfahren. Durch die Verwendung des seriellen Monitors zur Überprüfung der Entfernungsgenauigkeit waren Spitzen von etwa 3000 (mm) sichtbar, während das Objekt davor nur Zentimeter entfernt war. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Eingabe des Sensors eine Verzögerung in seinen Informationen aufweist, sodass die Ausgabe von Zeit zu Zeit verzerrt wird.