TfCD - Breadboard a guida autonoma: 6 passaggi (con immagini)

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

In questo Instructable, dimostreremo una delle tecnologie che vengono spesso utilizzate nei veicoli autonomi: il rilevamento degli ostacoli a ultrasuoni.

All'interno delle auto a guida autonoma, questa tecnologia viene utilizzata per riconoscere gli ostacoli a breve distanza (<4 m), ad esempio durante il parcheggio e il cambio di corsia.

Per questa esplorazione, miriamo a costruire una breadboard che (1) guidi, (2) riconosca gli ostacoli e (3) prenda decisioni per il suo percorso di conseguenza.

Nello specifico, costruiremo una breadboard a due ruote, con un sensore a ultrasuoni nella parte anteriore, che avanza quando non viene rilevato alcun ostacolo, gira quando quasi colpisce un oggetto e inverte quando sembra inevitabile una collisione

Passaggio 1: ottenere i componenti

Per questa istruzione sono stati utilizzati i seguenti componenti:

• (A) breadboard a 830 pin (1pz) Una più piccola può essere sufficiente, ma assicurati di averne una di buona qualità perché i pin sul sensore a ultrasuoni sono un po' fragili.
• (B) Arduino UNO (1pc) Funziona alla grande con Motor Shield, non è necessario che sia una versione originale.

(C) Scudo motore Adafruit v2.3 (1pz)

Lo scudo motore semplifica il processo di connessione dei motori a un Arduino. Rispetto ad armeggiare con resistenze e transistor, è molto più sicuro per la scheda Arduino, soprattutto se sei un principiante. L'Adafruit Motor Shield viene fornito con pin separati, che devono essere saldati sul chip.

(D) Sensore a ultrasuoni HC-SR04 (1 pz)

Questo è un sensore a quattro pin. Funziona inviando un breve impulso ultrasonico attraverso l'unità "altoparlante" di sinistra e ascoltando (mentre si misura il tempo) quando ritorna attraverso l'unità "ricevitore" di destra.

• (E) Mini motore DC DAGU DG01D con cambio 48:1 (2pz) Quando si utilizza un Motor Shield, qualsiasi motore a 5 V DC funzionerà, tuttavia, il cambio in questa versione è vantaggioso, poiché fa girare le ruote in modo piacevole e lento.
• (F) Ruote in plastica (2pz) Idealmente, prova ad acquistare ruote direttamente compatibili con il motore di tua scelta.

Servono anche: un computer con l'ultimo software Arduino, un saldatore, stagno di saldatura, un piccolo power bank, alcuni fili.

Passaggio 2: configurazione del circuito

Collegamento del sensore a ultrasuoni

Il sensore ad ultrasuoni è costituito da quattro pin, denominati: Vcc, Trig, Echo e Gnd (Ground).

Trig ed Echo sono collegati al Motor Shield rispettivamente nei Pin digitali numero 10 e 9. (Anche altri pin digitali sono adatti, purché venga applicata la codifica appropriata.)

Vcc e Gnd sono collegati a 5V e Gnd sullo schermo.

Collegamento dei motori CC

I motori DC hanno un filo nero e uno rosso ciascuno. Questi fili dovrebbero essere collegati alle porte del motore, in questo esempio M1 e M2.

Passaggio 3: scrittura del codice

Caricamento della libreria

Innanzitutto, è necessario scaricare la libreria corretta per utilizzare Adafruit Motor Shield v2.3.

In questo file ZIP, c'è una cartella, che può essere posizionata nella cartella di installazione di Arduino, nel nostro caso:

C:\Programmi (x86)\Arduino\Librerie

E assicurati di chiamarlo Adafruit_MotorShield (riavvia il tuo software Arduino in seguito).

Download dell'esempio di codice

Il nostro esempio di codice 'Selfdriving_Breadboard.ino' è disponibile per il download.

Ci sono diverse variabili da modificare, soprattutto ci sono le distanze (in centimetri) quando succede qualcosa. Nel codice attuale, la breadboard è stata programmata per invertire quando un oggetto è più vicino di 10 centimetri, per ruotare quando la distanza è compresa tra 10 e 20 centimetri e per guidare dritta quando non viene rilevato alcun oggetto in 20 centimetri.

Passaggio 4: saldatura dei pin

Il processo di saldatura si compone di quattro fasi.

• (A) Allineamento dei perniAssicurarsi di posizionare tutti i perni forniti con la protezione motore. Questo può essere fatto facilmente posizionando lo scudo sopra la scheda Arduino.
• (B) Saldatura dei pin Non affrettare questo passaggio, è molto importante che i pin non si colleghino tra loro dopo la saldatura. Saldare prima i pin esterni, per assicurarsi che non siano inclinati.
• (C) Posizionamento dei cavi Quando si utilizza il Motor Shield, anche i cavi devono essere saldati ai rispettivi pin. Funziona meglio per attaccare i fili nel Motor Shield dall'alto e saldarli nella parte inferiore del Motor Shield. Ricapitolando: per questo tutorial abbiamo saldato i fili ai pin digitali 9 e 10 e ai pin 5V e Gnd.
• (D) Saldare i fili Ora è il momento di saldare i fili, uno per uno. Assicurati che siano ben posizionati, magari chiedi a un amico di tenerli mentre lo saldi.

Step 5: Assemblaggio del tagliere a guida autonoma

Dopo aver saldato i componenti e testato il circuito, è il momento dell'assemblaggio finale.

In questo tutorial, la breadboard non viene utilizzata solo per la sua funzionalità principale, ma anche come struttura portante dell'intero dispositivo. Le istruzioni di montaggio finali consistono in quattro passaggi.

• (A) Collegamento dei caviAssicurarsi che i cavi siano nella posizione corretta (controllare il passaggio 3 per il modo corretto di collegare tutto), non dimenticare i due motori DC. Tieni presente dove desideri collegare i componenti.
• (B) Collegamento del sensoreInserire il sensore nella breadboard e assicurarsi che sia collegato correttamente.
• (C) Posizionamento dello scudoPosiziona il Motor Shield sulla scheda Arduino UNO. Ora sarebbe un ottimo momento per testare il sistema prima dell'assemblaggio finale.
• (D) Fissaggio dei componenti In questo passaggio, prendi del nastro biadesivo e fissa i motori CC, l'Arduino e un powerbank in posizione. In questo caso, l'Arduino viene posizionato capovolto sotto la breadboard.

Passaggio 6: ce l'hai fatta

Ormai sarai probabilmente entusiasta quanto noi di portare la tua creazione per un test.

Divertiti, prova a modificare alcuni parametri in modo che funzioni al meglio per te.

Grazie per aver seguito le nostre istruzioni e facci sapere in caso di domande

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Validazione della tecnologia

Il sensore a ultrasuoni utilizzato in questo caso doveva avere una portata di 4 metri. Tuttavia, il sensore perde precisione con una distanza maggiore di 1,5 metri.

Inoltre, il sensore sembra avvertire un po' di rumore. Utilizzando il monitor seriale per convalidare la precisione della distanza, erano visibili picchi di circa 3000 (mm) mentre l'oggetto davanti era a pochi centimetri di distanza. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che l'input del sensore ha un ritardo nelle sue informazioni, quindi l'output viene distorto di tanto in tanto.