Autonom RC -bil: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Med ökningen av självkörande, autonoma bilar idag bestämde jag mig för att ta mig an utmaningen att göra en egen. Detta projekt fungerade också som mitt slutprojekt i mina Engineering Design and Development och Robotics -klasser och fick ett pris för bästa autonoma fordon vid en STEM -tävling på gymnasiet.

Istället för att börja om från början valde jag att använda en RC -bil som vi redan hade och parade den med en RedBoard Arduino Uno -bräda. Jag valde Arduino på grund av dess relativa användarvänlighet och programmering.

För den som undrar har denna bil en Redcat Racing 03061 stänkskyddad ESC med en borstad motor. ESC var redan programmerad med hjälp av kontrollen som följde med bilen. Jag har inte testat detta med en borstlös motor eftersom vi inte har en till hands, men alla är välkomna att prova detta projekt med en borstlös motor.

I korthet sammanfattar denna bil data från (5) HC-SR04 ultraljudssensorer. Denna data går tillbaka till Arduino, där den fattar beslut om hur man ska flytta. Arduino styr sedan styrservon och motorn därefter. Programmet använder standard Arduino servobibliotek för att göra det, och inga ytterligare bibliotek är nödvändiga.

Bilen kan styra variabel hastighet via en potentiometer och backa upp från en vägg när den träffar en. Dessutom kan bilen korrigera sig själv om den driver för nära en vägg genom att lätta sig bort.

Steg 1: Dellista

Friskrivningsklausul: Jag inkluderar inte de delar som behövs för själva bilen, bara de extra delarna bortom bilen. En ESC, motor, chassi, batteri, etc. kommer alla att vara nödvändiga för detta.

Du kommer behöva:

(1) Arduino Uno - knockoffs kommer att fungera bra

(1) Brödbräda - för detta projekt tog jag +/- skenan från en brödbräda och använde en annan, mindre brödbräda. Vilken storlek som helst kommer att göra.

(5) HC-SR04 ultraljudssensorer

(1) Potentiometer - används för att styra bilens hastighet

(20) Dupont -kablar för kvinnor och män - Jag rekommenderar starkt att ha mer att använda som förlängare för andra ledningar om det behövs

Lödkolv med löd

Arduino Power Supply - i det här fallet använde jag (6) 1,2v AA -batterier i serie. Externa telefon- och surfplattor som den här fungerar också bra när de ansluts till USB -porten.

Tejp, varmt lim och/eller andra föremål som används för att fästa ihop föremål

(1) Växelbrytare (tillval - jag använder den för att slå på och av Arduino)

Steg 2: Placera sensorerna

Först vill du placera och fästa sensorerna korrekt. Jag har (1) sensorn vänd framåt, (2) sensorer vinklade cirka 45 grader och (2) sensorer på bilens sidor. Jag 3D-tryckta monteringsfästen för sidorna och framsidan och använde varmt lim för att fästa de vinklade främre sensorerna eftersom varmt lim är icke-ledande. Monteringsfästena för sidorna och framsidan kan laddas ner och 3D -skrivas ut.

Steg 3: Lägg till brödbrädan och potentiometern

Därefter vill du lägga till brödbrädan och den hastighetsstyrande potentiometern innan du börjar koppla in. Det är här jag använde en liten brödbräda och +/- från en annan brödbräda på grund av plats på bilens kaross, men en vanlig brödbräda kommer också att klara sig bra.

Steg 4: Koppla allt

Det här är förmodligen det största steget, och en fel tråd kan göra att bilen inte fungerar korrekt. Se Fritzing -diagrammet ovan för extra vägledning.

Börja med att ansluta 5v -stiftet på din Arduino till den positiva skenan på brödbrädet och GND -stiftet på din Arduino till den negativa skenan på brödbrädet.

Dra sedan upp ekolodsgivarna. HC-SR04-sensorerna har var och en av sina fyra stift märkta. Dom är:

VCC - 5v effekt

Trig - trigger för att skicka ut en ultraljudspuls

Echo - mottagande stift som mäter pulslängden

GND - slipad stift

Använd Dupont-kablar för kvinnor för detta. Var och en av VCC -stiften ska vara ansluten till den positiva brödbräda -skenan, och var och en av GND -stiften bör anslutas till den negativa brödbräda -skenan. Jag använde extra hona-manliga Dupont-ledningar som förlängare för den här delen eftersom jag hade problem med att några av ledningarna inte var tillräckligt långa.

Dra sedan in Trig- och Echo -stiften i Arduino. Dessa kommer att anslutas till Arduinos digitala stift som sådana:

Främre mitten sensor:

Trig - stift 6

Eko - stift 7

Sensor på vänster sida:

Trig - 4

Eko - 5

Sensor på höger sida:

Trig - 2

Eko - 3

Fram vänster sensor:

Trig - 10

Eko - 11

Sensor fram till höger:

Trig - 9

Eko - 8

Dra sedan styrservon, motorns ESC och hastighetskontrollpotentiometern.

Börja först med styrservot. Servon på min bil hade röda, orange och bruna trådar. Färgerna kan variera lite, men alla kommer att anslutas på samma sätt:

Brun tråd (jordad) - anslut till negativ brödbräda

Röd tråd (5v ström) - anslut till 5v brödbräda

Orange ledning (signal) - anslut till stift 13 på din Arduino

ESC - eller elektronisk hastighetsregulator - som styr motorn är mycket likadant. I det här fallet är trådarna vita, röda och svarta.

Vit (signal) - Anslut till stift 12 på din Arduino

Röd (5v) - anslut INTE till någonting. På grund av en strömökning som strömmar bakåt när motorn stannar bör 5v inte anslutas. Du kan steka en USB -port eller eventuellt din Arduino.

Svart (mark) - anslut till negativ brödbräda

Slutligen, koppla till potentiometern som du lagt på din brödbräda tidigare. Små siffror är troligen tryckta på den någonstans. Den bör vara ansluten som:

1 (vänster stift) - anslut till negativ brödbräda

2 (mittstift) - anslut till stift A0 på din Arduino

3 (höger stift) - anslut till positiv brödbräda

Kabeldragningen kommer att se väldigt rörig ut, så om du vill göra lite trådhantering skulle det vara dags att göra det nu.

Steg 5: Drivning av Arduino

Därefter vill du skapa en kraftlösning för Arduino. Två separata strömkällor används i detta projekt: batteriet till bilen och batteriet till Arduino. I det här fallet använde jag (6) 1,2v uppladdningsbara AA -batterier i serie. Bärbara mobiltelefonbatterier fungerar också, se bara till att ha en kabel som ansluts till din Arduinos USB-port (t.ex. mini-USB).

Observera att 9v batterier INTE fungerar med detta projekt. På grund av det sätt som 9v -batterier är utformade, är spänningen tillräcklig för att köra Arduino, men strömmen som kommer ut ur batteriet kommer att få den att dö på nolltid. Jag hade också problem med slumpmässiga omstart på 9v -batteriet.

Om du väljer att använda lösningen som jag använde behöver du:

(6) AA -batterier (alkaliska batterier fungerar också bra)

AA -batterihållare för alla (6) batterier. Den här skulle fungera bra och kräver inte ens att du använder ett lödkolv. För den leverans som jag gjorde, kopplade jag ihop (3) tvåbatterihållare tillsammans som på bilden, lödde de positiva/negativa ledningarna tillsammans, tog likströmskontakten från en 9v batteriadapter och lodde den till slutet positiv och negativ trådar. Jag lödde sedan en strömbrytare i serie med strömförsörjningen för att enkelt slå på och av Arduino. Detta är helt valfritt.

Steg 6: Ladda upp Arduino -programmet

Därefter måste du ladda upp programmet till Arduino. Ladda ner programmet här och ladda upp det till din Arduino via Arduino IDE.

För er som kan tänka er att ändra koden har jag inkluderat några pseudokoder som förklarar vad varje del gör.

EDIT 25/9/18 - Jag lade till ett andra program för att få det att köra i mitten av två väggar. Jag har inte haft chansen att testa koden på grund av att jag inte har tillgång till bilen, men experimentera gärna med den.

Steg 7: Anslut allt och slå på det

Slutligen måste du ansluta allt. Anslut först bilbatteriet till bilen och slå på din ESC. ESC ska pippa, vilket indikerar att den är redo att vara "beväpnad" av Arduino. Slå sedan på Arduino. ESC ska pipa tre gånger och hjulen ska börja vända. Om ESC piper, men hjulen inte börjar svänga, vrid potentiometern åt höger för att öka hastigheten. Om bilen rör sig för snabbt, vrid potentiometern till vänster.

Om potentiometern fungerar motsatsen till det den ska, kan du vända de positiva och negativa trådarna för att lösa detta.

Videon visar hur bilen fungerar, hur man ändrar hastigheten och hur man sätter på den.