Вашият собствен интелигентен автомобил и отвъд HyperDuino+R V3.5R с Funduino/Arduino: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Това е директно копие от този набор от инструкции ТУК. За повече информация отидете на HyperDuino.com.

С HyperDuino+R v4.0R можете да започнете път на изследване в много различни посоки, от управление на двигатели до изследване на електрониката, от програмиране (кодиране) до разбиране как физическият и дигиталният свят могат да взаимодействат. С всичко ново, което научавате, вашите собствени възможности за изобретения, иновации и по-нататъшни открития се увеличават десетократно и повече.

Този конкретен урок преминава по пътя на превръщането на картонена кутия плюс някои колела и двигатели в „умна кола“. Това често се нарича роботика, но това е достойна тема за разглеждане точно какво отличава автомат (автомати), интелигентни автомобили и „робот“(вижте също произхода на думата „робот“). Например, този „въртящ се робот“наистина ли е „робот“или просто автомат?

Може да изглежда, че думите са маловажни, но за нашите цели считаме разликите, че автоматът е нещо, което не променя поведението си въз основа на външен вход. Той повтаря същия курс на програмирани действия отново и отново. Роботът е нещо, което извършва различни действия в отговор на различни данни. В разширена форма нивата на множество входове могат да доведат до различни действия. Тоест не само един изход на вход, а различни действия, базирани на програмиран анализ на множество входове.

„Умният автомобил“изследва този диапазон. В най-простата форма интелигентният автомобил е предварително програмиран да се движи по предварително определен път. Предизвикателството в този случай може да бъде преместването на колата през предварително направен „лабиринт“. Обаче в този момент успехът на мисията се определя изцяло от предварително програмирания набор от действия, например напред 10, надясно, напред 5, ляво и т.н.

На следващото ниво вход като този от сензор за обхват може да подкани колата да спре, преди да докосне препятствието, и да направи завой, за да поеме в нова посока. Това би било пример за един вход, едно действие. Тоест, един и същ вход (препятствие) винаги води до един и същ изход (отклонение от препятствието).

На по-напреднало ниво програмата може да следи множество входове, като например нивото на батерията, заедно с проследяване на пътя и/или избягване на препятствия, и да комбинира всичко това в оптимално следващо действие.

В първия случай програмата е само последователност от ходове. Във втория и третия пример програмата включва структура „ако-тогава“, която й позволява да изпълнява различни части от програмата в отговор на входове от сензори.

Стъпка 1: Материали

Кутия HyperDuino или подобна

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

Прозрачно залепващо фолио (OL175WJ) с отпечатан модел. (или използвайте това ръководство само за двигателите и колелата, които могат да бъдат отпечатани на хартия)

4-AA кутия за батерии плюс 4 AA батерии

2 редукторни мотора

2 колела

1 колело с ролкови топки

4 #4 x 40 1 ½”машинни винтове с шайба и гайка #4s

2 #4 x 40 ⅜”машинни винтове с шайба и гайка #4s

1 филипс/плоска отвертка

1 HC SR-04 Ултразвуков сензор за обхват

1 9g серво

1 4xAA кутия за батерии

4 батерии тип АА

1 9v батерия

1 IR дистанционно управление и IR приемник

1 модул за приемник SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE

1HC-SR04 ултразвуков сензор

2 3-жични свързващи кабела.

2 4-жични свързващи кабела, съвместими с Grove.

1 Съединител Grove към гнездото на кабела

1 празен бял самозалепващ се етикет

1 отвертка HyperDuino (или подобна)

Стъпка 2: Конструиране на интелигентния автомобил

(Всички снимки са предоставени по -горе)

Подгответе кутията

Въпреки че комплектът HyperDuino Robotics би могъл да включва пластмасова основа, наречена „шаси“(произнася се „шаси-ее“), смятаме, че е много по-удовлетворяващо да бъдем възможно най-близо до конструкцията „от нулата“на вашия интелигентен автомобил. Поради тази причина ще започнем с повторно използване на картонената кутия на самия комплект HyperDuino Robotics.

В кутията HyperDuino+R ще намерите парче бяла хартия, залепена с лепило, и парче прозрачен материал с подплата с очертания, показващи позициите за HyperDuino, кутия за батерии и двигатели.

Има и кръгове, указващи къде да поставите залепените с лепило кръгове велкро.

1. Отстранете залепващата подложка към етикета на бялата хартия и я поставете върху етикета HyperDuino в горната част на кутията. Забележка: този лепилен модел е предоставен, за да даде ръководство за оформление на конкретна кутия, картонената кутия MakerBit. След като сте използвали тази кутия нагоре или ако искате да използвате друга кутия, можете да използвате този pdf модел файл, предназначен за отпечатване на хартия, и след това да изрежете водачите на двигателя (отгоре и отдолу = отляво и отдясно) и един на водачите на колелото. Можете да залепите хартията на място, докато правите дупките, а след като са направени, премахнете шаблона на хартията.

2. Разгънете кутията HyperDuino+R, така че да може да лежи равномерно. Това е може би най -трудната част от проекта. Ще трябва да сортирате бутоните от всяка страна на кутията от слотовете в долната част на кутията. Може да откриете, че използването на отвертка HyperDuino за натискане от вътрешната страна на клапата в посока навън ще помогне за освобождаването на клапите.

3. Отстранете половината от залепващата подложка към прозрачния материал от лявата страна (ако логото на HyperDuino е „нагоре“) и го поставете вътре в кутията HyperDuino с половината контури на прорезите, съответстващи на изрезите на кутия. Направете всичко възможно, за да подредите двете хоризонтални линии с гънките в долната част на кутията HyperDuino+R.

4. След като позиционирате лявата страна на прозрачния филм, отстранете хартиената подложка от дясната половина и завършете прикрепването на шаблона.

5. Използвайте върха на Phillips на отвертката HyperDuino, включена в комплекта, за да направите малки отвори за винтовете на машината, които ще задържат двигателите на място. Има два отвора за всеки двигател, плюс отвор за оста на двигателя.

6. Продължете и направете още два отвора за топката с ролка.

7. За осите на двигателите използвайте синия пластмасов инструмент за пробиване на комплекта HyperDuino, за да направите първия малък отвор, който се подравнява с осите на двигателите. След това използвайте пластмасова химикалка или подобна, за да увеличите отвора до около ¼”инч в диаметър.

8. Поставете шайба на всеки от дългите (1 ½”) машинни винтове и избутайте през отворите за двигателите от външната страна на кутията. (Това изисква малко твърдо налягане, но винтовете трябва да прилепват плътно през отворите.)

9. Поставете двигателя, който има 2 малки отвора, които съвпадат с винтовете на машината, върху винтовете и ги закрепете с гайките. Отвертката HyperDuino ще бъде полезна при затягане на винтовете, но не затягайте прекалено до степен, че картонът е смачкан.

10. Повторете за другия мотор.

11. Намерете велкро кръговете. Сдвоете кръговете с кука и контур (размити) заедно с подложката, която все още е прикрепена. След това премахнете подложката от кръга (размита) и прикрепете всеки кръг, където виждате по 3 очертания за дъската HyperDuino и кутията за батерията. След поставянето отстранете подложката от кръга на куката.

12. Сега внимателно поставете HyperDuino с подложката от пяна и кутията за батерията (затворена и със страна на превключвателя „нагоре“) върху велкро кръговете. Притиснете ги с достатъчно сила, за да залепнат за залепващите гърбове на кръговете.

13. Сега можете да свържете батерията и проводниците на двигателя. Ако се вгледате много внимателно, можете да видите етикети до всеки от 8 -те терминала на двигателя, обозначени с A01, A02, B01 и B02. Прикрепете черния проводник на горния двигател („B“) към B02, а червения проводник към B01. За долния двигател (“A”), свържете червения проводник на долния двигател (“A”) към A02, а черния проводник към A01. За да осъществите връзката, внимателно вкарвате проводника в отвора, докато почувствате, че спира, след което повдигнете оранжевия лост и го задръжте отворен, докато натискате проводника още около 2 мм в отвора. След това освободете лоста. Ако проводникът е правилно закрепен, той няма да излезе, когато го дръпнете леко.

14. За проводниците на акумулатора, свържете червения проводник към Vm на конектора за захранване на двигателя, а черния проводник към Gnd. Малките двигатели могат да се захранват от батерията Arduino 9v, но допълнителна батерия, като четирите AA батерии, може да се използва за захранване на двигатели и е свързана с помощта на 2 терминала в горния ляв ъгъл на платката HyperDuino+R. Изборът зависи от вас за вашето конкретно приложение и се конфигурира чрез преместване на „джъмпера“в една или друга позиция. Позицията по подразбиране е вдясно, за да захранвате двигателите от батерията 9v. За тези дейности, където сте добавили четирите AA батерии, ще искате да преместите джъмпера в положение „наляво“.

15. Накрая сгънете кутията заедно, както е показано на една от последните останали снимки.

16. Сега е подходящият момент да поставите двата ⅜”машинни винта с шайби от вътрешната страна на кутията през отворите и да прикрепите ролковия топка с шайби.

17. Сега прикрепете колелата, като просто ги натиснете върху осите. Обърнете внимание на колелата на осите на двигателя, така че колелата да са перпендикулярни на осите и да не са под ъгъл повече, отколкото можете да избегнете. Добре подредените колела ще дадат на колата по-права писта, когато се движи напред.

18. Последното нещо, което трябва да направите засега, е да направите дупка за USB кабела. Това не е толкова лесно да се направи по красив начин, но с малко решителност ще можете да свършите работата. Погледнете USB конектора на платката HyperDuino и очертаната кутия с надпис „USB кабел“. Следвайте това визуално отстрани на кутията и използвайте върха на филипс на отвертката HyperDuino, за да направите отвор, който е на около 1”над дъното на кутията, и възможно най -добре подравнен към центъра на пътя на USB кабела. Ако това е извън центъра, по-късно ще бъде малко по-трудно да свържете USB кабела през отвора. След като стартирате отвора с отвертката, увеличете го допълнително със синия инструмент за създаване на дупки, след това пластмасова цев, и накрая преминете към Sharpie или друг инструмент с най -голям диаметър, който можете да намерите. Ако имате нож Xacto, това ще бъде най -добре, но те може да не са налични в настройките на класната стая.

19. Тествайте размера на отвора с квадратния край на конектора на USB кабела HyperDuino. Дупката няма да е много красива, но ще трябва да я направите достатъчно голяма, за да може квадратният конектор да премине през нея. Забележка: След като направите дупката, корекционната течност („Избягване“) е един от начините за боядисване върху по-тъмния картон, изложен от пробиването на дупките.

20. За да затворите капака на кутията, ще трябва да направите 2 разфасовки с ножица, където иначе клапицата би се спускала в двигателя, и или да сгънете малко получената клапа, или да я отрежете изцяло.

Стъпка 3: Кодиране на проста програма „Лабиринт“

Първото предизвикателство за програмиране ще бъде създаването на програма, която да „управлява“колата чрез модел.

За да направите това, ще трябва да научите как да използвате езика за програмиране на блока iForge, за да създавате функции, които ще управляват двигателите в унисон, за да се движат напред и назад, а също така да правят завои наляво и надясно. Разстоянието, преместено от колата във всяка част от нейното пътуване, се определя от това колко време работят двигателите и с каква скорост, така че ще научите как да ги контролирате.

В интерес на ефективността в този урок сега ще ви насочим към документа „Кодиране с HyperDuino & iForge“.

Това ще ви покаже как да инсталирате разширението iForge за Chrome, да създадете акаунт и да създадете блокови програми, които контролират щифтове на HyperDuino.

Когато приключите с това, върнете се тук и продължете с този урок и се научете как да управлявате двигателите с помощта на HyperDuino.

Стъпка 4: Основен контрол на двигателя

В горната част на платката HyperDuino „R“има лесни за свързване терминали, които ви позволяват да поставите гол кабел от двигател или батерия. Това е така, че не са необходими специални конектори и е по -вероятно да можете да свържете батерии и двигатели „извън кутията“.

Важна забележка: Имената „A01“и „A02“за съединителите на двигателя НЕ означават, че аналоговите щифтове A01 и A02 ги контролират. „A“и „B“се използват само за обозначаване на двигатели „A“и „B“. Цифровите входно/изходни щифтове 3 до 9 се използват за управление на всички двигатели, прикрепени към клемите на платката HyperDuino+R.

Батерията трябва да бъде избрана с капацитет на захранване (милиампер-часове) и напрежение, подходящо за двигателите, които използвате. Типични са 4 или 6 батерии тип АА в кутия като тази:

Пример от Amazon: 6 AA държач за батерия с 9 mm изход за конектор 2,1 mm x 5,5 mm (Снимка 2)

Важно е правилно да свържете полярността (положителна и отрицателна) към Vm (положителна) и Gnd („земя“= отрицателна). Ако свържете положителния проводник на източник на захранване към отрицателния (Gnd) вход на външната захранваща връзка, има защитен диод, който блокира късото съединение и в същото време двигателите няма да се захранват.

Контролерът на двигателя може да контролира:

Четири еднопосочни DC двигателя, свързани към A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Забележка: само един двигател „А“и един двигател „В“могат да бъдат включени едновременно. Не е възможно едновременно да се включат и четирите еднопосочни двигателя.

ПИН 8: висок, ПИН 9: нисък = Двигател А01 „включен“

Пин 8: нисък, щифт 9: висок = Двигател A02 „включен“

(Щифтове 8, 9: ниско = и двата B двигателя са изключени)

ПИН 12: нисък, ПИН 13: висок = Двигател В01 „включен“

ПИН 12: висок, ПИН 13: нисък = Двигател В02 "включен"

(Щифтове 12, 13: ниско = и двата B двигателя са изключени)

Два двупосочни DC двигателя, свързани към A01/A02 и B01/B02

Пин 8 = висок, щифт 9 = нисък = Двигател А „напред*“

Пин 8 = нисък, щифт 9 = висок = Двигател А „заден*“

(Пин 8 = нисък, щифт 9 = нисък = Двигател А „изключен“)

Пин 12 = висок, щифт 13 = нисък = Двигател В „напред*“

ПИН 12 = нисък, щифт 13 = висок = Двигател В „обратен*“

(Пин 12 = нисък, щифт 13 = нисък = мотор В „изключен“)

(*при спазване на полярността на окабеляването на двигателя и ориентацията на двигателя, колелото и роботизираната кола.)

Един стъпков двигател, свързан към A01/A02/B01/B02 и Gnd

Границите на напрежение и ток на контролера на двигателя HyperDuino са 15v и 1.2 A (средно) /3.2 A (пик) на базата на IC контролера на двигателя на Toshiba TB6612FNG.

Двигател “A”: Свържете към A01 и A02

(Вижте последните две снимки за демонстрация)

Скорост на двигателя

Скоростите на двигателите A и B се контролират съответно с щифтове 10 и 11:

Скорост на мотор А: Пин 10 = ШИМ 0-255 (или зададен щифт 10 = ВИСОК)

Скорост на мотор В: Пин 11 = ШИМ 0-255 (или задайте щифт 11 = ВИСОК)

При еднопосочна работа (четири двигателя), контролът на скоростта на щифт 10 работи и за двата двигателя „А“, и щифт 11 за двата двигателя „В“. Не е възможно независимо регулиране на скоростта на четирите двигателя.

Двигатели с ниска мощност (по-малко от 400 mA)

Контролерът на двигателя може да използва външен източник на батерия до 15v и 1.5 ампера (2.5 ампера за момент). Ако обаче използвате двигател, който може да работи на 5-9v и използва по-малко от 400 mA, можете да използвате черния джъмпер до конекторите за захранване на двигателя и да го преместите в позиция „Vin“. Алтернативното положение „+VM“е за външно захранване.

Интелигентна автомобилна дейност

След като вашият интелигентен автомобил е сглобен, сега можете да продължите към Дейността за интелигентни автомобили, където ще научите как да програмирате колата си.