PiCar: Изграждане на автономна платформа за автомобили: 21 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Тази инструкция описва стъпките, необходими за изграждането на PiCar

Какво е PiCar?

PiCar е автономна платформа за автомобили с отворен код. Той не е автономен сам по себе си, но можете лесно да добавите сензори за управление на колата с Arduino или Raspberry Pi.

Защо да използвате PiCar вместо RC автомобил?

Използването на PiCar е много подобно на използването на RC автомобил като платформа. Въпреки това, PiCar ви дава повече контрол и е по -лесен за промяна от RC автомобил. Шасито за PiCar е 3D отпечатано и можете лесно да редактирате 3D модела, за да добавите повече място в колата, ако е необходимо. Освен това всички части са лесно достъпни онлайн или могат да бъдат отпечатани 3D.

Кой направи PiCar?

PiCar е проектиран във Вашингтонския университет в Сейнт Луис в лабораторията на Умберто Гонсалес и Силвия Джанг. Автомобилът е проектиран през май 2017 г. и през юни участва в състезание по роботика. PiCar влезе в топ 10 от над 30 международни отбора в състезанието за иновации в областта на роботиката на коприната в университета в Сиан Джаотонг в Сиан, Китай. Ето връзка към видеоклип на FlowBot в YouTube.

Тази инструкция само подробно описва как да се изгради PiCar. Ако искате примерен код да се използва с вашия PiCar, моля, вижте нашето хранилище на GitHub за достъп до примерен код и допълнителна документация.

Стъпка 1: Списък на частите

Списък с части:

• Безчетков двигател и ESC ($ 32.77)
• Батерия ($ 10.23)
• Серво мотор ($ 6.15)
• Колела ($ 28; с вложка и залепени за колело)
• Ос, 6 мм ($ 19,38)
• Адаптери за шестоъгълни колела ($ 3.95)
• Голямо предаване ($ 8.51)
• Зъбно колело ($ 5.49)
• 3 мм сондажни лагери, 8 мм външен диаметър ($ 8,39)
• 2 мм сондажни лагери, 5 мм външен диаметър ($ 9.98)
• Ос лагери ($ 30.68)
• Винтове M3 и M2 ($ 9.99)
• Достъп до 3D принтер

Общо: $ 176,00

По избор:

• Карта за програмиране на ESC ($ 8,40)

  Карта за програмиране Turnigy TrackStar ESC

• Зарядно устройство за батерии ($ 24,50)

  Зарядно устройство за батерии Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC (американски щепсел)

• Комплект гаечен ключ Alan ($ 9.12)

  https://www.amazon.com/TEKTON-Wrench-Metric-13-Pie…

• RC контролер с приемник ($ 22.58)

  https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-gt2e-afhds-2…

• Arduino ($ 10.9)

  https://www.amazon.com/Elegoo-Board-ATmega328P-ATM…

• Дъска за хляб ($ 6.99)

  https://www.amazon.com/eBoot-Experiment-Solderless…

• Различни проводници ($ 6.99)

  https://www.amazon.com/GenBasic-Female-Solderless-…

Общо: $ 89.48

Частите са избрани по три критерия:

• Функционалност
• Достъпност
• Наличност на лист с данни

Частите, които трябва да функционират добре, така че да работят по желание и да издържат дълго време. Те трябва лесно да бъдат закупени онлайн, за да могат други хора да копират PiCar. Това е важно, защото нашата лаборатория ще произвежда повече автомобили в бъдеще и защото искаме колата да бъде лесно достъпна за хората в цялата страна. Частите трябва да имат информационни листове, защото ще правим експерименти с PiCar. Когато извършвате академични експерименти, е важно да знаете точно какво влиза в оборудването, което използвате. Наличието на листове с данни прави експеримента повторим.

Стъпка 2: Достъп до 3D моделите

Как да получите достъп до CAD файловете, хоствани на Onshape:

1. Отидете на

2. Ако сте получили данните за акаунта, използвайте тези идентификационни данни, за да влезете.

3. В противен случай създайте нов акаунт. След като акаунтът ви е настроен и сте влезли, отидете на: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… за достъп до Pi Car Assembly.

4. Отварянето на връзката ще ви отведе до файла Pi Car Assembly, както се вижда на горните изображения. Ако използвате предоставените идентификационни данни, ще имате достъп за редактиране на тази сборка и всички файлове с части. Ако използвате нов потребителски акаунт, можете да създадете копие на сборката и да я редактирате по този начин.

5. За да научите Onshape, отидете на

6. Горното изображение показва как да получите достъп до всяка част, монтаж, подсборка или чертеж.

7. Най -добрият начин да проверите размерите (разстояние или ъгъл между частите) е да отидете на чертежа на съответната част или монтаж. Преди да проверите размерите, уверете се, че сте синхронизирали чертежа със съответния му възел или част, като щракнете върху бутона за актуализиране, както се вижда на горното изображение.

8. За да проверите определено измерение, използвайте инструмента за измерване от точка до точка, от точка до линия, линия до линия, ъгъл и т.н., и щракнете върху двойка точки/линии, както е показано по-горе образ.

Стъпка 3: Изтегляне на 3D моделите

Сега, когато имате достъп до 3D моделите, трябва да ги изтеглите в 3D печат

9 части, които трябва да изтеглите:

• Шаси Финал
• Базова връзка на Ackermann
• Serker клаксон на Ackermann

• Шестоъгълник на колелото 12 мм

  (x2) И двете страни са еднакви части

• Ръка на Акерман

  (x2) И от лявата, и от дясната страна; тези файлове са огледални образи един на друг

• Пинк връзка на Ackermann

  (x2) И двете страни са еднакви части

1. За да изтеглите горните части, отидете на основния PiCar монтаж в OnShape
2. Щракнете с десния бутон върху частта, която искате да изтеглите
3. Щракнете върху експортиране
4. Запазете файла като.stl файл
5. Повторете тези стъпки, за да запазите всичките 9 файла като.stl файлове

Ако срещнете проблем, при който файловете не могат да се изтеглят, можете да намерите стъпковите файлове или stl файловете на нашия GitHub. От главната страница щракнете върху hw, шаси и накрая stl_files или step_files.

Стъпка 4: 3D отпечатване на. STL файловете

Използвайте вашия 3D принтер по избор, за да отпечатате всички.stl файлове

Повечето отпечатъци трябва да бъдат отпечатани с опори, но открих, че някои от тях печатат по -добре без тях. Препоръчвам ви да отпечатате сервозвуковия клаксон на Ackermann, шестоъгълник на колелото 12 мм и раменете на Ackermann в отделен печат и без опори. Това ще намали общото време за печат и ще повиши качеството на разпечатките.

Отпечатах всички части със 100% пълнене, но това беше личен избор. Ако искате, можете да стигнете до 20% запълване. Реших да печата с толкова високо пълнене в опит да увелича здравината на частите.

Моите отпечатъци бяха настроени на височина на слоя 0,1 мм. Взех това решение, защото 0,1 мм е настройката по подразбиране за моя 3D принтер. Бих препоръчал да отпечатате частите между 0,1 мм и 0,2 мм височина на слоя.

Стъпка 5: Вкарайте лагерите в 3D отпечатана система за предно регулиране

3 мм лагер влиза и в двете отпечатани части на Ackermann Arm 3D

Трябва да можете да натискате лагерите с пръсти. Ако обаче се изисква по -голяма сила, препоръчвам да натиснете плосък предмет в лагера, за да можете да натиснете с по -голяма сила. Опитайте се да не използвате остър предмет и да не удряте рязко лагера.

Натиснете два 2 мм лагера в двете части на рамото на Ackermann

Натиснете 2 мм лагер в двете части на Ackermann Pin Link

Моля, вижте снимките, за да разберете къде отиват всички лагери. Трябва да е лесно да се каже, тъй като лагерите ще влязат само в отвор с правилен размер.

Стъпка 6: Завийте сервопривода на Ackermann към серво

Натиснете 3D печатната част на Ackermann Servo Horn върху горната част на сервото.

Сервозвуковият клаксон на Ackermann трябва да влезе направо. Ако не стане, можете да отрежете върха на серво. Както можете да видите на първата снимка, отрязах върха на моето серво, за да ви покажа как би изглеждало това.

Използвайте един от винтовете, които сте получили със вашето серво, за да завиете серворога Ackermann към серво

Тази стъпка е доста права. Винтът ще гарантира, че частите са надеждно свързани.

Стъпка 7: Свързване на 3D отпечатано предно колело

Свържете двете части на Arkermann Arm към Ackermann Base Link с два M2 винта и гайки

Използвайте централния лагер за тази стъпка. Моля, вижте снимките, за да видите къде да прикрепите частите на Ackermann Arm. Двете страни трябва да са огледален образ една на друга.

Свържете двете части на Ackermann Pin Link към частите на Ackermann Arm с помощта на два M2 винта и гайки.

Краят на щифта на Ackermann, който НЯМА лагер, е краят, който използвате за закрепване на рамото на Ackermann. Моля, вижте снимките, за да получите правилната ориентация на частите.

ВАЖНО: Лявата и дясната част на Ackermann Pin Link са обърнати една спрямо друга

Това означава, че единият лагерен край трябва да плува над другия, както се вижда на снимките.

Стъпка 8: Прикрепете серво към монтажа на предното колело

С помощта на винт и гайка М2, прикрепете серво към блока на предното колело

Сервозвуковият клаксон на Ackermann преминава между двете части на Ackermann Pink Link. Вижте снимките, за да получите правилната ориентация на частите.

Стъпка 9: Свържете колелата към монтажа на предните колела

Поставете двете колела Hex 12 мм 3D отпечатани части в двете колела

Тази 3D отпечатана част действа като дистанционер между колелото и колата. Това позволява на гумите да са възможно най -близо до шасито, докато все още не се допират.

Използвайте два винта и гайки M3, за да прикрепите двете колела към предното колело

Главата на винта отива от външната страна на колелото, а гайката - от вътрешната страна. Това завършва монтажа на предното колело.

Стъпка 10: Монтирайте зъбно колело към вала на двигателя

Зъбното колело трябва да бъде забито върху вала на двигателя

Препоръчвам да използвате пластмасов чук, за да не повредите частите. Дръжте зъбното колело близо до ръба на вала, както се вижда на снимката.

Стъпка 11: Изрежете оста на дължина

Нарежете оста на 69 мм

Оста с диаметър 6 мм е дълга 200 мм, когато пристига от McMaster Carr. За тази конструкция оста трябва да бъде нарязана на 69 мм.

Препоръчвам да използвате Dremel с приставка за въртяща се дискова мелница. Тъй като оста е изработена от неръждаема стомана, ще са необходими няколко минути смилане, за да се отреже на дължина. Отне ми малко повече от 5 минути, за да отрежа моста си за тази конструкция. Препоръчвам да използвате Dremel, за да изрежете фаска в края на оста. Това ще позволи на монтираните лагери и цилиндричните зъбни колела да се плъзгат по -лесно.

Стъпка 12: Плъзнете монтирани лагери към оста

Монтираните лагери трябва да се плъзгат върху оста

Това започва изграждането на задно колело

Стъпка 13: Монтирайте зъбна предавка към оста

Плъзнете зъбното колело към дясната страна на оста

Уверете се, че заключващият винт е от вътрешната страна на предавката.

С помощта на предоставения гаечен ключ, завийте фиксиращия винт, докато се стегне здраво към оста

Може би е най -добре да оставите заключващия винт засега свободен и да го затегнете напълно по -късно. Това ще гарантира, че зъбите на цилиндричното зъбно колело се вписват добре в зъбното колело.

Стъпка 14: Прикрепете шестостенни адаптери към 2 колела

Завийте двата шестостенни адаптера за колела върху колелата с помощта на предоставените винтове.

Уверете се, че винтовете са затегнати напълно.

Стъпка 15: Прикрепете колела и лагери за възглавници към оста

Плъзнете двете колела върху двата края на оста

Затегнете заключващите винтове, така че колелата да са фиксирани на място

Стъпка 16: Монтирайте безчетковия двигател към шасито

Монтирайте двигателя към шасито, като използвате три винта М2.

Полезно е за по -късно, ако ориентирате проводниците така, че да са обърнати към вътрешността на шасито.

Стъпка 17: Монтирайте задното колело към шасито

Монтирайте задното колело към шасито, като използвате четири винта и гайки М3.

Уверете се, че зъбното колело и зъбното колело са подравнени и че зъбите им са добре закрепени.

Ако зъбите не се закрепят добре, разхлабете фиксиращия винт на цилиндъра. Преместете цилиндричната предавка по оста, докато се свърже с зъбното колело.

Стъпка 18: Прикрепете предното колело към шасито

Монтирайте предното колело към шасито, като използвате четири винта и гайки М3.

Поставете серво в правоъгълната серво кутия в шасито.

Стъпка 19: Свържете ESC към безчетковия двигател

Свържете кабелите със същия цвят на двигателя към проводниците на ESC

Тези проводници осигуряват захранване на двигателя. Двигателят е безчетков двигател, което означава, че се задвижва от променлив ток в три комплекта намотки. ESC решава кога да промени тока в зависимост от pwm сигнала, който получава от своя информационен кабел.

Стъпка 20: Свържете ESC и информационните кабели на двигателя към приемника

Уверете се, че положителното и заземяването са на правилното място за вашия приемник. Много е важно всички положителни (червени) проводници да са в един ред.

Вижте ръководството за потребителя на вашия RC контролер, за да определите къде трябва да отидете всеки от кабелите. За моя контролер, серво кабелът е в първи канал, докато ESC кабелът е във втори канал.

Стъпка 21: Захранвайте всичко с LiPo батерията и тествайте с RC контролер

Включете LiPo батерията в ESC, за да захранвате цялата система. Вече можете да управлявате колата с вашия RC контролер. Проверете дали цялата система работи по предназначение.

Може да се наложи да регулирате сервото, така че колата да се движи направо. Повечето RC контролери ви позволяват да настроите този ъгъл. Можете също да настроите колко далеч завъртате колелото, докато колата потегли. Препоръчвам да прочетете ръководството на собственика за вашия RC контролер, за да разберете различните му функции.