Veicolo anticollisione con Arduino Nano: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Un veicolo anti-collisione potrebbe essere un robot molto semplice per iniziare a immergersi nella microelettronica. Lo useremo per apprendere gli elementi di base della microelettronica e migliorarlo per aggiungere sensori e attuatori più sofisticati.

Componenti di base

· 1 Mini USB Arduino Nano o clon

· 1 scheda di estensione Arduino Nano Shield

· 1 sensore a ultrasuoni HC-SR04

· 2 Servi 360 gradi di rotazione continua (FS90R o simili)

· 1 Portabatterie per 4xAA

· Fili di salto breadboard (F-F, M-F, M-M)

· 2 ruote per servi

· 1 struttura per il veicolo (Macchinina, mattoncino latte, compensato…)

Componenti aggiuntivi

Per indicazione luminosa:

· 1 LED RGB

· 1 mini tagliere

· 3 resistenze 330W

Per il controllo remoto:

· 1 sensore ricevitore IR (TSOP4838 o simile)

· 1 telecomando IR

Per il rilevamento dell'allineamento/rilevamento del bordo:

· 2 sensori TCRT5000 per binario barriera a riflessione IR

Elementi alternativi

Puoi sostituire i servi con:

· Motore 2 DC con ingranaggio e pneumatico in plastica

· 1 modulo scheda controller driver motore Dual H Bridge L298

Passaggio 1: installare il software e i driver

Lavoreremo con micro controller basati su Arduino, puoi scegliere Arduino UNO o qualsiasi altro ma a causa dei requisiti e delle dimensioni ho preso un Arduino Nano Clone (dalla Cina) quindi con tutte queste opzioni devi usare Arduino IDE per codificarli.

Puoi scaricare il software dalla pagina web ufficiale di Arduino e seguire le istruzioni per installarlo. Una volta terminato, apri l'IDE di Arduino e seleziona la scheda (nel mio caso userò l'opzione "Arduino Nano").

Arduino Nano Clone: un'opzione economica per una scheda Arduino è l'acquisto di una scheda clone dalla Cina. Funzionano con il chip CH340 e richiederà l'installazione di un driver specifico. Ci sono molti siti web per scaricare il driver per Windows, Mac o Linux e anche con le istruzioni. Per Mac, a volte puoi incontrare un problema per riconoscere la porta seriale, se ti capita, prova a seguire le istruzioni di questo link. Se successivamente rilevi la porta seriale ma hai ancora problemi, prova a selezionare "ATMega 328P (Old Bootloader)" su Arduino IDE/tools/processor.

Vai alla sezione codifica per dare un'occhiata al codice che ho usato per il mio veicolo. Puoi navigare sul Web per molte altre opzioni o programmare da solo, se lo desideri.

Passaggio 2: scegli una bella struttura per il tuo veicolo

Questa volta ho usato una macchinina abbastanza grande da contenere l'elettronica al suo interno, ma puoi usare altri materiali come mattoni o compensato per progettare il tuo veicolo. Dai un'occhiata a un'altra opzione come brick di latte.

È meglio dedicare alcuni minuti alla pianificazione di dove posizionare tutti gli elementi prima di iniziare e confermare che tutto sarà sistemato. Prepara la struttura.

Passaggio 3: installa De Drive

Il movimento del veicolo avverrà tramite un unico asse, in questo caso l'asse posteriore. Puoi tenere la parte anteriore solo per rotolare o, in base al tuo design, utilizzare una terza ruota o un punto di scorrimento solo per bilanciare il tuo veicolo (come il mattoncino del latte, ho usato il rubinetto come "terza ruota"). Il giro del tuo veicolo sarà fatto cambiando la velocità e/o il senso di rotazione dei servi.

SUGGERIMENTO: prima di personalizzare la tua struttura, pianifica la posizione finale delle ruote e verifica che non urtino nulla. In questo esempio, il centro dell'asse del servo sarà posizionato un po' più in basso rispetto all'asse dell'auto giocattolo originale perché la ruota del servo è leggermente più grande e potrebbe colpire i parafanghi)

Passaggio 4: installare il sensore a ultrasuoni

Il sensore a ultrasuoni eseguirà la scansione della parte anteriore del veicolo per identificare qualsiasi ostacolo e consentire la reazione del codice. Devi posizionarlo nella parte anteriore senza che nessuna parte del veicolo interrompa i segnali.

Passaggio 5: posizionare il microcontrollore e la custodia della batteria

A questo punto si possono posizionare gli elementi rimanenti nella struttura, fissarli se possibile o almeno assicurarsi che non danneggino i collegamenti.

È molto utile installare un interruttore on/off per la batteria se non ha nessuno di default. Puoi anche aggiungere un sensore IR per avviare/arrestare il veicolo.

Se hai intenzione di aggiungere qualsiasi componente aggiuntivo, ora è il momento.

SUGGERIMENTO: per aumentare l'aderenza del veicolo, posizionare il vano batteria o i componenti più pesanti sopra l'asse motore o vicino ad esso.

Passaggio 6: sezione di codifica

Per questo programma sarà necessario installare anche alcune librerie come “Servo.h” (per servocomando), “NewPing.h” (per prestazioni migliori per il sensore ad ultrasuoni) o “IRremote.h” se si intende utilizzare un sensore IR. Puoi seguire le istruzioni di installazione in questo link.

Come opzione, puoi sostituire i servi per i motori CC e avrai bisogno di un driver del motore a doppio ponte H per controllarli. Probabilmente lo pubblicherò in futuri aggiornamenti, ma ora il codice funziona solo con i servi.

I servi a rotazione continua sono leggermente diversi dai normali servi; a volte puoi modificare quelli normali per farli ruotare continuamente ma per questo progetto useremo gli FS90R, che sono costruiti per le nostre esigenze. Per azionare i servi normali devi dare il grado in cui vuoi posizionarlo, ma per i servi a rotazione continua devi considerare che:

· 90 sarà fermo per il servo

· Meno di 90 (fino a 0) sarà la rotazione in una direzione dove 89 è la velocità più lenta e 0 la più veloce.

· Più di 90 (fino a 180) saranno rotazioni nella direzione opposta, dove 91 è il più lento e 180 il più veloce.

Per calibrare i tuoi servi, devi impostarli a 90 e regolare la piccola vite di fronte alla ruota per fermare la rotazione se è in movimento (per favore, fallo prima di montarli sulla struttura)

Puoi utilizzare il sensore ad ultrasuoni con molte altre librerie ma fai attenzione durante la codifica perché un problema che puoi affrontare con questi sensori è il tempo di inattività che devi aspettare dall'emissione del segnale ad ultrasuoni fino alla ricezione. Alcuni esempi che puoi trovare su Internet stanno codificando usando "ritardo" ma influenzerà il tuo robot perché smetterà di "ritardare" qualsiasi altra azione per il tempo specificato. Puoi sapere come funzionano i sensori a ultrasuoni a questo link.

Come i motori DC, non userò il sensore IR in questo esempio, sarà descritto nei post futuri.