Kutumia Roboti ya Kuepuka Utrasonic Kutumia Arduino: Hatua 7

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Katika mafunzo haya, nitakuonyesha jinsi ya kutengeneza kikwazo chako mwenyewe ukiepuka roboti! Tutatumia bodi ya Arduino UNO na sensorer ya ultrasonic. Ikiwa roboti itagundua kitu mbele yake, kwa msaada wa injini ndogo ya servo, inatafuta eneo la kushoto na kulia ili kupata njia bora ya kugeuza. Inayo pia arifa ya LED, buzzer ya kucheza toni wakati kitu kinapogunduliwa na kitufe cha kubadilisha kazi ya roboti (imesimama / kusonga mbele).

Ni rahisi sana kuifanya!

Hatua ya 1: Vitu Vinavyotengenezwa

Kwa mradi huu utahitaji:

1. Arduino UNO (nunua kutoka gearbest.com)
2. Bodi ndogo ya mkate (nunua kutoka gearbest.com)
3. Moduli ya dereva wa L298 (inunue kutoka gearbest.com)
4. Motors 2x dc zilizo na magurudumu sensor ya ultrasonic HC-SR04 (inunue kutoka gearbest.com)
5. Micro servo motor (nunua kutoka gearbest.com)
6. Kitufe Nyekundu LED220 Ohm resistor9V mmiliki wa betri (na au bila nguvu jack)
7. Spacers 8 (wa kiume na wa kike),
8. Karanga 8 na screws 8 utahitaji pia kubwa moja (chuma)

paperclip na bead kufanya nyuma gurudumu linalounga mkono.

Kwa msingi wa roboti, nilitumia Acryllic Chasis kutoka Aliexpress. Unaweza pia kutumia kipande cha kuni au chuma (au Sahani mbili za umeme).

Gharama ya mradi mzima ni karibu $ 20

Zana: Mashine ya kuchimba dereva wa gundi dereva wa moto moto moto (hiari) Nguvu:

Tutatumia betri ya 9V kuwezesha roboti yetu kwa sababu ni ndogo na bei rahisi, lakini haina nguvu sana na itakuwa tupu baada ya saa moja. Fikiria ikiwa unataka kutumia pakiti ya betri inayoweza kuchajiwa (min 6V, max 7V) ambayo itakuwa na nguvu zaidi lakini itakuwa ghali zaidi na kubwa kuliko betri ya 9V. Jiandikishe Kituo chetu cha YouTube Bonyeza Hapa

Hatua ya 2: Kuelewa Dhana

Lengo ni kumfanya roboti ajue vizuizi mbele yake, ili abadilishe mwelekeo na aepuke. Katika nakala iliyopita tulifanya hoja ya roboti - sasa tutampa uhuru.

Sensor ya Ultrasonic

HC-SR04 ni mzunguko unaoweza kupima umbali wa vitu hadi mita 4 ukitumia mawimbi ya ultrasonic. Inatuma ping (kama manowari) na hupima wakati (kwa mikrofoni) kati ya kutuma na kupokea chochote. Wakati huu umegawanywa na 2 wakati wimbi linasafiri kwenda na kurudi. Na kisha ugawanye na 29 kupata umbali wa sentimita (au 74 kwa inchi), kwa sababu sauti husafiri 29.4µs kwa sentimita (340 m / s). Sensor ni sahihi sana na uvumilivu wa ~ 3 mm na ni rahisi kuunganishwa na Arduino.

Kuunganisha Sensorer ya Ultrasonic na AVR Microcontroller

Roboti yoyote ya uhuru inapaswa kuwa na kikwazo kuepusha na sensorer ya kupima umbali iliyoambatanishwa. Jozi ya transceiver ya IR au sensor ya kijivu inaweza kufanya kazi kwa urahisi kugundua kikwazo katika anuwai ya 1cm-10cm. Vipimaji vya IR (kwa mfano vile kutoka kwa mkali) vinaweza kupima umbali kwa kikwazo cha karibu na upeo hadi 100cm. Walakini, sensorer za IR zinaathiriwa na jua na vyanzo vingine vya nuru. Vitafutaji vya IR vina anuwai kidogo na pia ni ghali kwa inachofanya. Sensorer za Ultrasonic (pia inajulikana kama sensorer ya ukaribu wa ultrasonic au sonar kwa geeks) hufanya kazi hizi zote kwa gharama nzuri na usahihi wa kipekee. Masafa ni chochote kati ya 3 cm hadi 350cm na usahihi wa ~ 3mm. Kufunga moja ya sensorer hizi za ultrasonic kwenye roboti yetu, inaweza kufanya kama kizuizi cha kuzuia na sensor ya kupima umbali.

Sauti ya "Ultrasonic" inamaanisha kitu chochote juu ya masafa ya sauti inayosikika, na kwa jina linajumuisha kitu chochote zaidi ya 20, 000 Hz, au 20kHz! Sensorer za gharama nafuu za Ultrasonic zinazotumiwa kwa roboti kwa ujumla hufanya kazi kwa kiwango cha 40 kHz hadi 250 kHz wakati zile zinazotumiwa katika vifaa vya matibabu zinaenda hadi 10Mhz.

Hatua ya 3: Zana zinahitajika

1. Multimeter
2. Bodi ya mkate
3. Koleo za pua za sindano
4. Waya Stripper
5. Mkata waya
6. Bunduki ya Gundi

Multimeter ni kifaa rahisi kutumiwa haswa kupima voltage na upinzani na kuamua ikiwa mzunguko umefungwa. Sawa na utatuzi wa nambari ya kompyuta, Multimeter inakusaidia "kurekebisha" nyaya zako za elektroniki.

Vifaa vya ujenzi

Ugavi unaopatikana kwa urahisi wa kuni nyembamba na / au Plexiglas kutengeneza fremu ya mitambo ni muhimu sana. Vyuma kama vile aluminium na chuma mara nyingi huzuiliwa kwa wale ambao wanaweza kufikia duka la mashine ingawa aluminium nyembamba inaweza kukatwa na shears na kuinama kwa mkono. Muafaka wa mitambo inaweza hata kujengwa kutoka kwa vitu vya nyumbani kama vyombo vya plastiki.

Ingawa vifaa vingine kama plastiki (kando na Plexiglas), au vifaa vya kigeni zaidi kama glasi ya nyuzi na nyuzi za kaboni zinawezekana, hazitazingatiwa katika mwongozo huu. Watengenezaji kadhaa wamebaini kuwa sio rahisi kwa wanaovutia zaidi kutoa sehemu zao za kiufundi na wameunda sehemu za kawaida za mitambo. Kiongozi katika hii ni Lynxmotion ambayo inatoa miundo anuwai ya roboti pamoja na sehemu zinazohitajika kutengeneza roboti zako za kawaida.

Zana za mkono

Bisibisi na koleo za aina na saizi anuwai (pamoja na zana ya vifaa vya vito: bisibisi ndogo zinazopatikana kawaida katika duka za dola) ni muhimu. Kuchimba visima (ikiwezekana vyombo vya habari vya kuchimba visima kwa shimo moja kwa moja) ni muhimu pia. Saw ya mkono ya kukata vifaa vya ujenzi (au router) pia ni mali muhimu. Ikiwa bajeti inaruhusu, bendi ndogo ya meza ya meza ($ 200 anuwai) hakika ni zana ya kuzingatia.

Bodi ya mkate isiyo na Solder

Bodi ya mkate isiyo na solder hukuruhusu kuboresha muundo wako na unganisha vifaa kwa urahisi. Pamoja na ubao wa mkate usiouzwa, unapaswa kununua kitanda cha waya kilichoundwa mapema ambacho kina waya zilizokatwa kabla na zilizopigwa zilizokusudiwa kutumiwa na mkate wa mkate usio na waya. Hii inafanya unganisho kuwa rahisi sana.

Kuweka bisibisi ndogo

Bisibisi hizi ndogo ni muhimu wakati wa kufanya kazi na umeme. Usiwalazimishe sana ingawa - saizi yao huwafanya kuwa dhaifu zaidi.

Kuweka bisibisi ya kawaida

Warsha zote zinahitaji zana nyingi au vifaa vya zana ambavyo vinajumuisha gorofa / Phillips na vichwa vingine vya bisibisi.

Koleo za pua za sindano

seti ya koleo la pua ni muhimu sana wakati unafanya kazi na vifaa na sehemu ndogo na ni nyongeza ya bei rahisi sana kwenye kisanduku chako cha zana. Hizi ni tofauti na koleo za kawaida kwa sababu zinafika hatua ambayo inaweza kuingia katika maeneo madogo.

Vipande vya waya / wakataji

Unapanga kukata waya wowote, waya wa waya atakuokoa wakati na juhudi kubwa. Kamba ya waya, ikitumiwa vizuri, itaondoa tu insulation ya kebo na haitatoa kinks yoyote au kuharibu makondakta. Njia nyingine kwa waya wa waya ni mkasi, ingawa matokeo ya mwisho yanaweza kuwa mabaya. Mikasi, rula, kalamu, kalamu ya alama, kisu cha Exacto (au kifaa kingine cha kukata mkono) Hizi ni muhimu katika ofisi yoyote.

Hatua ya 4: Kanuni za Kuandikia AVR

Kuhesabu kasi ya sauti inayohusiana na sensorer za ultrasonic

Hisabati kidogo, lakini usiogope. Ni rahisi kuliko vile unavyofikiria.

Kasi ya sauti katika hewa kavu kwenye joto la kawaida (~ 20 ° C) = mita 343 / sekunde

Ili wimbi la sauti kugonga na kufanya safari ya kwenda kwenda kwa kitu kilicho karibu ni = 343/2 = 171.5 m / kwa kuwa kiwango cha juu cha sensorer ya bei rahisi sio zaidi ya mita 5 (safari ya kwenda na kurudi), ingekuwa na maana zaidi badilisha vitengo kwa sentimita na microseconds.

1 mita = sentimita 100 sekunde 1 = 10 ^ 6 microseconds = (s / 171.5) x (m / 100 cm) x ((1x10 ^ 6) / s) = (1 / 171.5) x (1/100) x (1000000 / 1) = 58.30903790087464 us / cm = 58.31 us / cm (kuzungusha hadi tarakimu mbili ili kufanya mahesabu iwe rahisi)Kwa hivyo, wakati uliochukuliwa wa kunde kusafiri kwa kitu na kurudisha nyuma sentimita 1 ni 58.31 microseconds.

usuli mdogo kwenye mizunguko ya saa ya AVR

Inachukua sura tofauti kabisa kuelewa mizunguko ya saa za AVR, lakini tutaelewa kwa kifupi jinsi inavyofanya kazi ili kufanya mahesabu yetu iwe rahisi

Kwa mfano wetu, tutatumia bodi ya AVR Draco ambayo ina 8-bit AVR - Atmega328P microcontroller. Ili kuweka mambo rahisi, hatutabadilisha mipangilio ya mdhibiti mdogo. Hakuna bits fuse kuguswa; Hakuna kioo kilichowekwa nje; Hakuna maumivu ya kichwa. Katika mipangilio ya kiwanda, inaendesha oscillator ya ndani ya 8MHz na prescaler / 8; Ikiwa hauelewi haya yote, inamaanisha tu kwamba mdhibiti mdogo anaendesha 1MHz RC Oscillator ya ndani na kila mzunguko wa saa unachukua microsecond 1.

1 2 1MHz = ya mizunguko 1000000 kwa sekunde Kwa hivyo, 1s / 1000000 = 1/1000000 = 1us

Saa za AVR na ubadilishaji wa umbali

Karibu tuko hapo! Mara tu tunapojua jinsi ya kubadilisha mzunguko wa saa za AVR kwa umbali uliosafiri na mawimbi ya sauti, kutekeleza mantiki katika programu ni rahisi.

Tunajua kasi ya sauti ya ultrasonic katika mazingira bora ni: 58.31 us / cm

Tunajua kuwa azimio la mdhibiti mdogo wa AVR ni 1us / mzunguko wa saa (CLK)

Kwa hivyo, umbali uliosafiri kwa sauti kwa kila mzunguko wa saa (CLK) ni:

1 2 3 = (58.31 us / cm) x (1us / clk) = mizunguko ya saa 58.31 / cm au = 1 / 58.31 cm / clk

Ikiwa idadi ya mizunguko ya saa inachukua kwa sauti kusafiri na kurudi nyuma inajulikana, tunaweza kuhesabu umbali kwa urahisi. Kwa mfano, ikiwa sensor inachukua mizunguko ya saa 1000 kusafiri na kurudi nyuma, basi umbali kutoka kwa sensa hadi kitu cha karibu ni = 1000 / 58.31 = 17.15 cm (takriban.)

Je! Kila kitu kina maana sasa? Hapana? Soma tena

Ikiwa uko wazi na mantiki yote yaliyotajwa hapo juu, tutayatekeleza katika hali halisi ya ulimwengu kwa kuunganisha kiwambo cha gharama nafuu cha HC-SR04 kwa bodi yetu ya AVR Arduino.

Hatua ya 5: Muunganisho wa vifaa:

Arduino Board inafanya iwe rahisi kuunganisha sensorer yoyote ya nje na pia kuona matokeo kwenye LCD. Kwa kuhisi anuwai ya ultrasonic, tunatumia moduli ya gharama nafuu ya HC-SR04. Moduli ina pini 4 ambazo zinaweza kushikamana na bodi ya microcontroller: VCC, TRIG, ECHO, na GND.

Unganisha pini ya VCC kwa 5V na pini ya GND chini kwenye ubao wa Arduino.

Pini ya TRIG na pini ya ECHO inaweza kushikamana na pini yoyote inayopatikana kwenye ubao. Kutuma kiwango cha chini cha ishara ya "juu" ya 10us kuchochea pini hutuma mawimbi ya sauti ya 40 kHz nane na kuvuta pini ya mwangwi juu. Ikiwa sauti inaruka kwenye kitu kilicho karibu na kurudi, inakamatwa kwa kupokea transducer na pini ya mwangwi inavuta 'chini'.

Chaguzi zingine za moduli za sensa za ultrasonic zinapatikana pia na pini 3 tu. Kanuni ya kufanya kazi bado ni sawa, lakini utendaji wa pini za kuchochea na mwangwi zimeunganishwa kuwa pini moja.

Mara baada ya kushikamana, Trigger na Pini za Echo zinaweza kusanidiwa kupitia programu. Ili kuweka mfano huu rahisi, hatutatumia pini yoyote ya kukatiza (au Pembe ya Kukamata Input) katika mfano huu. Kutotumia pini zilizokataliwa za kukatiza pia hutupa uhuru wa kuunganisha moduli kwa pini zozote zinazopatikana kwenye ubao.

Hatua ya 6: Kanuni

Nambari iliyo hapa chini ina ugani wa "ultrasonic" tu kwa udhibiti wa magari ya DC ukitumia H-Bridge kutoka kwa nakala iliyotangulia. Wakati roboti inagundua kikwazo mbele yake, anageuka (digrii ya nasibu) na anaendelea kusonga mbele. Utendaji huu unaweza kupanuliwa kwa urahisi ili kuendelea kugeuza na kugundua vizuizi kwa wakati mmoja - kwa hivyo roboti haingegeuza bila mpangilio, lakini itaanza kusonga mbele tu wakati hakuna kitu kinachopatikana.

Kwa Ufafanuzi wa Msimbo Rejea Video ya Youtube Iliyoorodheshwa kwenye Kituo.

Hatua ya 7: Video

Tazama Video Kwa Mchakato Mzima.