Auto RC Autonoma: 7 Passi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Con l'avvento delle auto a guida autonoma di oggi, ho deciso di accettare la sfida di crearne una mia. Questo progetto è stato anche il mio progetto chiave di volta nelle mie classi di progettazione e sviluppo di ingegneria e robotica e ha ricevuto un premio per il miglior veicolo autonomo in una competizione STEM di scuola superiore.

Invece di partire da zero, ho scelto di utilizzare un'auto RC che avevamo già e l'ho abbinata a una scheda Arduino Uno di RedBoard. Ho scelto Arduino per la sua relativa facilità d'uso e programmazione.

Per coloro che se lo chiedono, questa vettura ha un ESC Redcat Racing 03061 resistente agli spruzzi con un motore spazzolato. L'ESC era già stato programmato utilizzando il controller fornito con l'auto. Non l'ho testato con un motore brushless poiché non ne abbiamo uno a portata di mano, ma chiunque può provare questo progetto con un motore brushless.

In breve riassunto, questa vettura raccoglie dati da (5) sensori a ultrasuoni HC-SR04. Questi dati risalgono ad Arduino, dove prende decisioni su come muoversi. L'Arduino controlla quindi il servo dello sterzo e il motore di conseguenza. Il programma utilizza la libreria servo standard di Arduino per farlo e non sono necessarie librerie aggiuntive.

L'auto è in grado di controllare la velocità variabile tramite un potenziometro e di indietreggiare da un muro quando ne colpisce uno. Inoltre, l'auto può correggersi se si avvicina troppo a un muro allontanandosi.

Passaggio 1: elenco delle parti

Dichiarazione di non responsabilità: non sto includendo le parti necessarie per l'auto stessa, solo le parti aggiuntive oltre l'auto. Per questo sarà necessario un ESC, motore, telaio, batteria, ecc.

Avrai bisogno:

(1) Arduino Uno - i knockoff funzioneranno bene

(1) Breadboard: per questo progetto, ho preso il binario +/- da una breadboard e ne ho usata un'altra più piccola. Qualsiasi dimensione andrà bene.

(5) Sensori a ultrasuoni HC-SR04

(1) Potenziometro - utilizzato per controllare la velocità dell'auto

(20) Cavi Dupont femmina-maschio: consiglio vivamente di averne di più da utilizzare come prolunghe per altri cavi, se necessario

Saldatore con saldatura

Alimentatore Arduino - in questo caso, ho usato (6) batterie AA da 1.2v cablate in serie. I power bank esterni per telefoni e tablet come questo funzioneranno bene anche quando collegati alla porta USB.

Nastro adesivo, colla a caldo e/o qualsiasi altro elemento utilizzato per fissare gli elementi insieme

(1) Interruttore a levetta (opzionale: lo uso per accendere e spegnere Arduino)

Passaggio 2: posizionare i sensori

Innanzitutto, vorrai posizionare e fissare correttamente i sensori. Ho (1) sensore rivolto in avanti, (2) sensori angolati di circa 45 gradi e (2) sensori sui lati dell'auto. Ho stampato in 3D staffe di montaggio per i lati e la parte anteriore e ho usato la colla a caldo per fissare i sensori anteriori angolati poiché la colla a caldo non è conduttiva. Le staffe di montaggio per i lati e la parte anteriore possono essere scaricate e stampate in 3D.

Passaggio 3: aggiungere la breadboard e il potenziometro

Successivamente, ti consigliamo di aggiungere la breadboard e il potenziometro di controllo della velocità prima di iniziare il cablaggio. Qui è dove ho usato una piccola breadboard e il +/- da un'altra breadboard a causa dello spazio sul corpo dell'auto, ma anche una breadboard standard andrà bene.

Passaggio 4: collegare tutto

Questo è probabilmente il passo più grande e un filo sbagliato può causare il malfunzionamento dell'auto. Fare riferimento al diagramma di Fritzing sopra per ulteriori indicazioni.

Inizia collegando il pin 5v del tuo Arduino al binario positivo sulla breadboard e il pin GND del tuo Arduino al binario negativo della breadboard.

Quindi, cablare i sensori del sonar. I sensori HC-SR04 hanno ciascuno dei loro quattro pin etichettati. Loro sono:

VCC -- Potenza 5v

Trig -- trigger per inviare un impulso ultrasonico

Eco: pin ricevente che misura la durata dell'impulso

GND - pin di terra

Utilizzare cavi Dupont femmina-maschio per questo. Ciascuno dei pin VCC deve essere collegato al binario breadboard positivo e ciascuno dei pin GND deve essere collegato al binario breadboard negativo. Ho usato cavi Dupont femmina-maschio extra come estensori per questa parte poiché ho avuto un problema con alcuni fili non abbastanza lunghi.

Quindi, collega i pin Trig ed Echo ad Arduino. Questi saranno collegati ai pin digitali di Arduino in quanto tali:

Sensore centrale anteriore:

Trigger -- pin 6

Eco -- pin 7

Sensore lato sinistro:

Trigono -- 4

Eco -- 5

Sensore lato destro:

Trigono -- 2

Eco -- 3

Sensore anteriore sinistro:

Trigger -- 10

Eco -- 11

Sensore anteriore destro:

Trigger -- 9

Eco -- 8

Quindi, cablare il servo dello sterzo, l'ESC del motore e il potenziometro di controllo della velocità.

Innanzitutto, inizia con il servo dello sterzo. Il servo della mia macchina aveva fili rossi, arancioni e marroni. I colori possono variare leggermente, ma saranno tutti cablati in modo simile:

Filo marrone (massa) - collegare alla guida breadboard negativa

Cavo rosso (potenza 5v) - collegare alla guida breadboard 5v

Filo arancione (segnale) -- collegalo al pin 13 del tuo Arduino

L'ESC - o Electronic Speed Controller - che controlla il motore è cablato in modo molto simile. In questo caso, i fili sono bianco, rosso e nero.

Bianco (segnale) -- Collegati al pin 12 del tuo Arduino

Rosso (5v): NON connettersi a nulla. A causa di un'ondata di elettricità che scorre all'indietro quando il motore si ferma, il 5v non deve essere collegato. Potresti friggere una porta USB o, possibilmente, il tuo Arduino.

Nero (massa): collegare alla guida breadboard negativa

Infine, collega il potenziometro che hai messo sulla breadboard in precedenza. È probabile che da qualche parte siano stampati piccoli numeri. Dovrebbe essere cablato come:

1 (pin sinistro) -- collegare al binario breadboard negativo

2 (pin centrale): collega al pin A0 del tuo Arduino

3 (pin destro) -- collegare alla guida breadboard positiva

Il cablaggio sembrerà molto disordinato, quindi se vuoi fare un po' di gestione dei cavi, ora sarebbe il momento di farlo.

Passaggio 5: alimentazione di Arduino

Successivamente, vorrai impostare una soluzione di alimentazione per Arduino. In questo progetto vengono utilizzate due fonti di alimentazione separate: la batteria per l'auto e la batteria per Arduino. In questo caso, ho usato (6) batterie AA ricaricabili da 1.2v cablate in serie. Funzionano anche i power bank portatili per telefoni cellulari, assicurati solo di avere un cavo che si collega alla porta USB del tuo Arduino (come la mini-USB).

Si prega di notare che le batterie da 9 V NON funzioneranno con questo progetto. A causa del modo in cui sono progettate le batterie da 9 V, la tensione è sufficiente per far funzionare Arduino, ma la corrente che esce dalla batteria la farà morire in pochissimo tempo. Ho anche avuto problemi con i riavvii casuali sulla batteria da 9 V.

Se scegli di utilizzare la soluzione che ho usato, avrai bisogno di:

(6) batterie AA (vanno bene anche le batterie alcaline)

Portabatterie AA per tutte le (6) batterie. Questo funzionerebbe benissimo e non richiede nemmeno l'uso di un saldatore. Per l'alimentazione che ho fatto, ho collegato a margherita (3) due portabatterie insieme come nella foto, ho saldato insieme i fili positivo/negativo, ho preso la spina di alimentazione CC da un adattatore per batterie da 9 V e l'ho saldato all'estremità positiva e negativa fili. Ho quindi saldato un interruttore di alimentazione in serie con l'alimentatore per facilitare l'accensione e lo spegnimento di Arduino. Questo è completamente facoltativo.

Passaggio 6: carica il programma Arduino

Successivamente, dovrai caricare il programma su Arduino. Scarica il programma qui e caricalo sul tuo Arduino tramite l'IDE di Arduino.

Per quelli di voi che potrebbero cercare di modificare il codice, ho incluso uno pseudocodice che spiega cosa fa ogni parte.

EDIT 25/09/18 - Ho aggiunto un secondo programma per farlo guidare in mezzo a due muri. Non ho avuto la possibilità di provare il codice perché non ho accesso all'auto, ma sentiti libero di sperimentarlo.

Passaggio 7: collega tutto e accendilo

Infine, dovrai collegare tutto. Innanzitutto, collega la batteria dell'auto all'auto e accendi l'ESC. L'ESC dovrebbe emettere un segnale acustico, indicando che è pronto per essere "armato" dall'Arduino. Quindi, accendi Arduino. L'ESC dovrebbe emettere tre segnali acustici e le ruote dovrebbero iniziare a girare. Se l'ESC emette un segnale acustico, ma le ruote non iniziano a girare, ruotare il potenziometro verso destra per aumentare la velocità. Se l'auto si muove troppo velocemente, girare il potenziometro a sinistra.

Se il potenziometro funziona al contrario di come dovrebbe, puoi capovolgere i fili positivo e negativo per risolvere questo problema.

Il video mostra l'auto in funzione, come cambiare la velocità e l'ordine per accenderla.