Din egen smarta bil och bortom HyperDuino+R V3.5R med Funduino/Arduino: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Detta är en direkt kopia av denna uppsättning instruktioner HÄR. För mer information, gå till HyperDuino.com.

Med HyperDuino+R v4.0R kan du börja en utforskningsväg i många olika riktningar, från att styra motorer till att utforska elektronik, från programmering (kodning) till att förstå hur den fysiska och digitala världen kan interagera. Med allt nytt du lär dig förstärks dina egna möjligheter till uppfinning, innovation och ytterligare upptäckter tiofaldigt och mer.

Denna speciella handledning tar vägen att göra en kartong plus några hjul och motorer till en "smart bil". Detta kallas ofta robotik, men det är ett värdigt ämne att överväga just vad som skiljer en automat (automat), smarta bilar och en "robot" (se även ursprunget till ordet "robot"). Till exempel, är denna "tumlande robot" verkligen en "robot", eller helt enkelt en automat?

Det kan tyckas att orden är oviktiga, men för våra syften anser vi att skillnaderna är att en automat är något som inte ändrar sitt beteende baserat på en extern ingång. Det upprepar samma kurs av programmerade åtgärder om och om igen. En robot är något som utför olika åtgärder som svar på olika ingångar. I avancerad form kan nivåerna på flera ingångar resultera i olika åtgärder. Det vill säga inte bara en utgång per ingång, utan olika åtgärder baserade på en programmerad analys av flera ingångar.

Den "smarta bilen" utforskar detta område. I den enklaste formen är en smart bil förprogrammerad att röra sig i en fördefinierad väg. Utmaningen i det här fallet kan vara att flytta bilen genom en färdiggjord "labyrint". Vid den tidpunkten bestäms dock uppdragets framgång totalt av den förprogrammerade uppsättningen åtgärder, till exempel framåt 10, höger, framåt 5, vänster, etc.

På nästa nivå kan en ingång som den från en räckviddssensor få bilen att stanna innan den kommer i kontakt med det hindret och göra en sväng för att ta en ny riktning. Detta skulle vara ett exempel på en ingång, en åtgärd. Det vill säga att samma ingång (ett hinder) alltid resulterar i samma utgång (en sväng bort från hindret).

På en mer avancerad nivå kan programmet övervaka flera ingångar, till exempel batterinivå tillsammans med sökväg och/eller undvikande av hinder, och kombinera alla dessa till en optimal nästa åtgärd.

I det första fallet är programmet bara en sekvens av drag. I de andra och tredje exemplen innehåller programmet en "om-då" -struktur som gör det möjligt att göra olika delar av programmet som svar på ingångar från sensorer.

Steg 1: Material

HyperDuino -låda eller liknande

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

Genomskinlig självhäftande film (OL175WJ) med tryckt mönster. (eller använd den här guiden för bara motorer och hjul som kan skrivas ut på papper)

4-AA batterilåda plus 4 AA-batterier

2 reduktionsväxlade motorer

2 hjul

1 rullboll

4 #4 x 40 1 ½”maskinskruvar med brickan #4s och mutter

2 #4 x 40 ⅜”maskinskruvar med brickan #4s och mutter

1 philips/platt skruvmejsel

1 HC SR-04 Ultraljudssensor

1 9g servo

1 4xAA batterilåda

4 AA -batterier

1 9v batteri

1 IR -fjärrkontroll och IR -mottagare

1 SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE-mottagarmodul

1HC-SR04 ultraljudssensor

2 3-trådars anslutningskablar.

2 Grove-kompatibla 4-trådars anslutningskablar.

1 Grove -kontakt till uttagskabel

1 blank vit självhäftande etikett

1 HyperDuino -skruvmejsel (eller liknande)

Steg 2: Konstruera den smarta bilen

(Alla bilder ovan)

Förbered lådan

Även om HyperDuino Robotics-kit kunde ha inkluderat en plastbas som kallas ett "chassi" (uttalas "chass-ee"), tycker vi att det är mycket mer tillfredsställande att vara så nära "från grunden" -konstruktionen av din smarta bil som möjligt. Av den anledningen börjar vi med att återanvända kartongen i själva HyperDuino Robotics-kit.

I rutan HyperDuino+R hittar du ett självhäftande vitt papper och en självhäftande bit transparent material med konturer som visar positionerna för HyperDuino, batterilåda och motorer.

Det finns också cirklar som indikerar var man ska placera kardborrcirklarna med självhäftande baksida.

1. Ta bort den självhäftande baksidan till vitpappersetiketten och placera den över HyperDuino -etiketten högst upp på lådan. Observera: detta självhäftande mönster tillhandahålls för att ge en layoutguide för en specifik låda, MakerBit -kartongen. När du har använt den rutan eller om du vill använda en annan låda kan du använda den här pdf -mönsterfilen som är avsedd att skrivas ut på papper och sedan klippa ut motorstyrningarna (upp och ner = vänster och höger) och en av styrhjulen. Du kan tejpa papperet på plats medan du gör hålen och sedan ta bort pappersmönstret när de är gjorda.

2. Fäll upp HyperDuino+R -rutan så att den kan ligga platt. Detta är förmodligen den svåraste delen av projektet. Du måste typ trycka och lyfta flikarna på varje sida av lådan ur facken på lådans botten. Du kanske kommer att upptäcka att flikarna frigörs med hjälp av HyperDuino -skruvmejseln för att skjuta inifrån fliken i en riktning utåt.

3. Ta bort hälften av den självhäftande baksidan till det transparenta materialet på vänster sida (om HyperDuino-logotypen är”upp”) och placera den inuti HyperDuino-lådan med de halva konturerna på spåren som matchar utskärningarna på låda. Gör så gott du kan för att rada upp de två horisontella linjerna med vikarna på undersidan av HyperDuino+R -rutan.

4. När du har placerat den transparenta filmens vänstra sida, tar du bort pappersunderlaget från den högra halvan och fäster mönstret.

5. Använd Phillips -spetsen på HyperDuino -skruvmejseln som ingår i ditt kit för att göra små hål för maskinens skruvar som håller motorerna på plats. Det finns två hål för varje motor, plus ett hål för motorns axel.

6. Fortsätt och gör ytterligare två hål för rullbollen.

7. För motorernas axlar, använd det blå hålverktyget i HyperDuino-satsen för att göra det första lilla hålet som är i linje med motorernas axlar. Använd sedan en kulspetspenna eller liknande för att förstora hålet till cirka ¼”tum i diameter.

8. Sätt en bricka på var och en av de långa (1 ½”) maskinskruvarna och tryck igenom hålen för motorerna från utsidan av lådan. (Det tar lite hårt tryck, men skruvarna ska passa genom hålen tätt.)

9. Montera motorn, som har 2 små hål som matchar maskinens skruvar, på skruvarna och fäst på plats med muttrarna. HyperDuino -skruvmejseln kommer att vara till hjälp för att dra åt skruvarna, men dra inte för hårt så att kartongen krossas.

10. Upprepa för den andra motorn.

11. Leta reda på kardborrekretsarna. Koppla ihop krok och ögla (fuzzy) cirklar tillsammans med stödet fortfarande fäst. Ta sedan bort stödet från slingcirkeln (fuzzy) och fäst varje cirkel där du ser de tre konturerna för HyperDuino -kortet och batterilådan. Efter placering, ta bort stödet från krokcirkeln.

12. Placera nu försiktigt HyperDuino med dess skumstöd och batterilådan (stängd och med omkopplarsidan”uppåt”) på kardborrekretsarna. Tryck ner dem med tillräcklig kraft för att de ska hålla fast vid de självhäftande baksidorna på cirklarna.

13. Du kan nu fästa batteri- och motorkablarna. Om du tittar mycket noga kan du se etiketter bredvid var och en av de åtta motorterminalerna, märkta A01, A02, B01 och B02. Fäst den svarta tråden på den övre motorn (“B”) på B02 och den röda tråden på B01. För den nedre motorn ("A"), fäst den röda tråden på den nedre motorn ("A") till A02 och den svarta tråden till A01. För att göra anslutningen sätter du försiktigt in tråden i hålet tills du känner att den stannar och lyfter sedan den orange spaken och håller den öppen medan du trycker tråden ytterligare 2 mm eller mer in i hålet. Släpp sedan spaken. Om tråden är ordentligt säkrad kommer den inte ut när du ger den en mild dragning.

14. För batterikablarna, fäst den röda ledningen till Vm på motorns strömkontakt och den svarta ledningen till Gnd. Små motorer kan drivas från Arduino 9v-batteriet, men ett extra batteri som det fyra AA-batteriet kan användas för att driva motorer och är anslutet med de två terminalerna längst upp till vänster på HyperDuino+R-kortet. Valet är upp till dig för just din applikation och konfigureras genom att flytta”bygeln” till en eller annan position. Standardläget är till höger för att driva motorerna från 9v -batteriet. För dessa aktiviteter, där du har lagt till de fyra AA-batterifodralen, vill du flytta bygeln till "vänster" -läget.

15. Vik slutligen lådan tillsammans som visas på en av de sista bilderna.

16. Nu är det bra att sätta in de två ⅜”maskinskruvarna med brickor från insidan av lådan genom hålen och fästa rullkulan med brickor.

17. Fäst nu hjulen genom att bara trycka dem på axlarna. Var uppmärksam på hjulen på motoraxlarna, så att hjulen är snyggt vinkelräta mot axlarna och inte vinklas mer än du kan undvika. Väl inriktade hjul ger bilen ett rakare spår när den rör sig framåt.

18. Det sista du ska göra nu är att göra ett hål för USB -kabeln. Detta är inte så lätt att göra på ett vackert sätt, men med lite beslutsamhet kommer du att kunna få jobbet gjort. Titta på USB -kontakten på HyperDuino -kortet och den beskrivna rutan märkt "USB -kabel". Följ det visuellt till sidan av lådan och använd HyperDuino -skruvmejselns spets för att göra ett hål som är ungefär 1 "ovanför lådans botten och så bäst som det är i linje med mitten av USB -kabelbanan som du kan. Om detta är utanför mitten, kommer det att bli lite svårare senare att ansluta USB-kabeln genom hålet. Efter att ha startat hålet med skruvmejseln, förstora det ytterligare med det blå hålverktyget, sedan en plastpennfat, och slutligen flytta upp till en Sharpie eller vilket annat verktyg med största diameter du kan hitta. Om du har en Xacto -kniv är detta bäst, men de kanske inte är tillgängliga i klassrumsinställningar.

19. Testa hålets storlek med den fyrkantiga kontaktänden på HyperDuino USB -kabeln. Hålet kommer inte att vara särskilt vackert, men du måste göra det tillräckligt stort för att den fyrkantiga kontakten ska kunna passera igenom. Obs: Efter att ha gjort hålet är korrigeringsvätska ("White-out") ett sätt att måla över den mörkare kartongen som exponeras av håltagningen.

20. För att få locket på lådan att stänga måste du göra 2 snitt med sax där klaffen annars skulle springa in i motorn, och antingen vika tillbaka den resulterande klaffen lite eller klippa av den helt.

Steg 3: Kodning av ett enkelt "Maze-Running" -program

Den första programmeringsutmaningen blir att skapa ett program som kan "köra" bilen genom ett mönster.

För att göra detta måste du lära dig hur du använder iForge-blockets programmeringsspråk för att skapa funktioner som kommer att styra motorerna tillsammans för att gå framåt och bakåt, och även göra vänster- och högervridningar. Avståndet som flyttas av bilen under varje del av resan bestäms av hur länge motorerna går och med vilken hastighet, så du lär dig också hur du kontrollerar dem.

För effektiviteten i denna handledning kommer vi nu att leda dig till dokumentet "Kodning med HyperDuino & iForge".

Det visar hur du installerar iForge -tillägget för Chrome, skapar ett konto och bygger blockprogram som styr stift på HyperDuino.

När du har avslutat det, återvänd hit och fortsätt med den här självstudien och lär dig hur du styr motorer med HyperDuino.

Steg 4: Grundläggande motorstyrning

Högst upp på HyperDuino "R" -kortet finns enkla anslutningar som gör att du kan sätta in en ledning från en motor eller ett batteri. Detta är så att inga speciella kontakter krävs, och du är mer sannolikt att du kan ansluta batterier och motorer "ur lådan".

Viktig anmärkning: Namnen "A01" och "A02" för motoranslutningarna betyder INTE att de analoga stiften A01 och A02 styr dem. "A" och "B" används endast för att beteckna motorerna "A" och "B". Digitala I/O -stift 3 till 9 används för att styra alla motorer som är anslutna till HyperDuino+R -kortterminalerna.

Batteriet bör väljas med en effektkapacitet (milliamp-timmar) och spänning som är lämplig för de motorer du använder. 4 eller 6 AA -batterier i en låda som denna är typiska:

Exempel från Amazon: 6 AA -batterihållare med 2,1 mm x 5,5 mm kontakt 9V utgång (bild 2)

Det är viktigt att korrekt ansluta polariteten (positiv och negativ) till Vm (positiv) och Gnd ("jord" = negativ). Om du ansluter en strömkällas positiva ledning till den negativa (Gnd) ingången på den externa strömanslutningen finns det en skyddande diod som blockerar kortslutningen, och samtidigt kommer motorerna inte att strömförsörjas.

Motorstyrenheten kan styra antingen:

Fyra enkelriktade likströmsmotorer anslutna till A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Obs! Endast en "A" -motor och en "B" -motor kan vara på samtidigt. Det är inte möjligt att ha alla fyra enkelriktade motorer på samtidigt.

Stift 8: högt, stift 9: lågt = Motor A01 “på”

Stift 8: lågt, stift 9: högt = Motor A02 “på”

(Stift 8, 9: låg = båda B -motorerna avstängda)

Stift 12: lågt, stift 13: högt = Motor B01 “på”

Pin 12: hög, Pin 13: low = Motor B02 “på”

(Stift 12, 13: låg = båda B -motorerna avstängda)

Två dubbelriktade likströmsmotorer anslutna till A01/A02 och B01/B02

Stift 8 = högt, stift 9 = lågt = Motor A “framåt*”

Stift 8 = lågt, stift 9 = högt = Motor A”bakåt*”

(Pin 8 = låg, pin 9 = low = Motor A”av”)

Stift 12 = högt, stift 13 = lågt = Motor B “framåt*”

Stift 12 = lågt, stift 13 = högt = Motor B”bakåt*”

(Stift 12 = lågt, stift 13 = lågt = Motor B “av”)

(*beroende på motorkablarnas polaritet och motorns, hjulets och robotbilens orientering.)

En stegmotor ansluten till A01/A02/B01/B02 och Gnd

Spännings- och strömgränserna för HyperDuino -motorstyrenheten är 15v och 1,2 A (genomsnitt)/3,2 A (topp) baserat på Toshiba TB6612FNG -motorstyrenheten IC.

Motor "A": Anslut till A01 & A02

(Se de två sista bilderna för demonstration)

Motorhastighet

Varvtalet för motorerna A och B styrs med stiften 10 respektive 11:

Motor A: Pin 10 = PWM 0-255 (eller set pin 10 = HIGH)

Motor B: Hastighet 11 = PWM 0-255 (eller ställ in stift 11 = HÖG)

Vid enkelriktad drift (fyra motorer) fungerar varvtalsreglering av stift 10 för både "A" -motorer och stift 11 för båda "B" -motorer. Det är inte möjligt att självständigt styra alla fyra motorernas varvtal.

Motorer med låg effekt (mindre än 400ma)

Motorstyrenheten kan använda en extern batterikälla på upp till 15v och 1,5 ampere (2,5 ampere tillfälligt). Men om du använder en motor som kan köras på 5-9v och använder mindre än 400ma kan du använda den svarta bygeln bredvid motorkraftkontakterna och flytta den till läget "Vin". Den alternativa positionen "+VM" är för extern ström.

Smart bilaktivitet

Med din smarta bil monterad kan du nu gå vidare till Smart Car Activity där du lär dig hur du programmerar din bil.