Tu propio coche inteligente y más allá de HyperDuino + R V3.5R con Funduino / Arduino: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Esta es una copia directa de este conjunto de instrucciones AQUÍ. Para obtener más información, visite HyperDuino.com.

Con HyperDuino + R v4.0R puede comenzar un camino de exploración en muchas direcciones diferentes, desde el control de motores hasta la exploración de la electrónica, desde la programación (codificación) hasta la comprensión de cómo pueden interactuar los mundos físico y digital. Con todo lo nuevo que aprende, sus propias posibilidades de invención, innovación y nuevos descubrimientos se multiplican por diez y más.

Este tutorial en particular toma el camino de convertir una caja de cartón más algunas ruedas y motores en un “auto inteligente”. Esto a menudo se llama robótica, pero es un tema digno de consideración en cuanto a qué diferencia a un autómata (autómatas), autos inteligentes y un "robot" (ver también el origen de la palabra "robot"). Por ejemplo, ¿este "robot volteador" es realmente un "robot", o simplemente un autómata?

Puede parecer que las palabras no son importantes, sin embargo, para nuestros propósitos, consideramos que las diferencias son que un autómata es algo que no cambia su comportamiento en función de una entrada externa. Repite el mismo curso de acciones programadas una y otra vez. Un robot es algo que realiza diferentes acciones en respuesta a diferentes entradas. En forma avanzada, los niveles de múltiples entradas pueden resultar en diferentes acciones. Es decir, no solo una salida por entrada, sino diferentes acciones basadas en un análisis programado de múltiples entradas.

El "coche inteligente" explora esta gama. En la forma más simple, un automóvil inteligente está preprogramado para moverse en una ruta predefinida. El desafío en este caso podría ser mover el automóvil a través de un "laberinto" prefabricado. Sin embargo, en ese punto, el éxito de la misión está determinado totalmente por el conjunto de acciones preprogramadas, por ejemplo, adelante 10, derecha, adelante 5, izquierda, etc.

En el siguiente nivel, una entrada como la de un sensor de rango puede hacer que el automóvil se detenga antes de que entre en contacto con ese obstáculo y gire para tomar una nueva dirección. Este sería un ejemplo de una entrada, una acción. Es decir, la misma entrada (un obstáculo) siempre da como resultado la misma salida (un giro alejándose del obstáculo).

En un nivel más avanzado, el programa puede monitorear múltiples entradas, como el nivel de la batería junto con el seguimiento de la ruta y / o la evitación de obstáculos, y combinar todo esto en una próxima acción óptima.

En el primer caso, el programa es solo una secuencia de movimientos. En el segundo y tercer ejemplo, el programa incluye una estructura "si-entonces" que le permite hacer diferentes partes del programa en respuesta a las entradas de los sensores.

Paso 1: Materiales

Caja HyperDuino o similar

HyperDuino + R v3.5R + Funduino / Arduino

Película adhesiva transparente (OL175WJ) con patrón impreso. (o use esta guía solo para los motores y ruedas que se pueden imprimir en papel)

Caja de 4 pilas AA más 4 pilas AA

2 motorreductores reductores

2 ruedas

1 rueda giratoria

4 tornillos de máquina # 4 x 40 1 ½”con arandela y tuerca # 4s

2 tornillos de máquina # 4 x 40 ⅜”con arandela y tuerca # 4s

1 destornillador Philips / plano

1 sensor de rango ultrasónico HC SR-04

1 servo de 9g

1 caja de batería 4xAA

4 pilas AA

1 batería de 9v

1 mando a distancia por infrarrojos y receptor de infrarrojos

1 módulo receptor SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE

Sensor ultrasónico 1HC-SR04

2 cables de conexión de 3 hilos.

2 cables de conexión de 4 hilos compatibles con Grove.

1 conector Grove para cable de enchufes

1 etiqueta adhesiva blanca en blanco

1 destornillador HyperDuino (o similar)

Paso 2: construcción del coche inteligente

(Todas las imágenes se muestran arriba)

Prepara la caja

Aunque el kit HyperDuino Robotics podría haber incluido una base de plástico llamada "chasis" (pronunciado "chass-ee"), creemos que es mucho más satisfactorio estar lo más cerca posible de la construcción "desde cero" de su automóvil inteligente. Por esa razón, comenzaremos reutilizando la caja de cartón del propio kit de HyperDuino Robotics.

En la caja de HyperDuino + R, encontrará una hoja de papel blanco con respaldo adhesivo y una pieza de material transparente con respaldo adhesivo con contornos que muestran las posiciones del HyperDuino, la caja de la batería y los motores.

También hay círculos que indican dónde colocar los círculos de velcro con respaldo adhesivo.

1. Quite el respaldo adhesivo de la etiqueta de papel blanco y colóquelo sobre la etiqueta HyperDuino en la parte superior de la caja. Nota: este patrón adhesivo se proporciona para brindar una guía de diseño para una caja específica, la caja de cartón MakerBit. Una vez que haya usado esa caja, o si desea usar una caja diferente, puede usar este archivo de patrón pdf destinado a ser impreso en papel, y luego recortar las guías del motor (superior e inferior = izquierda y derecha) y una de las guías de la rueda giratoria. Puedes pegar el papel con cinta adhesiva mientras haces los agujeros y, una vez que estén hechos, quita el patrón de papel.

2. Despliegue la caja HyperDuino + R para que quede plana. Esta es probablemente la parte más difícil del proyecto. Deberá presionar y levantar las pestañas a cada lado de la caja para sacarlas de las ranuras en la parte inferior de la caja. Puede encontrar que usar el destornillador HyperDuino para empujar desde el interior de la solapa hacia afuera ayudará a liberar las solapas.

3. Retire la mitad de la parte posterior adhesiva del material transparente en el lado izquierdo (si el logotipo de HyperDuino está "arriba") y colóquelo dentro de la caja de HyperDuino con los medios contornos de las ranuras que coinciden con los recortes en el caja. Haz lo mejor que puedas para alinear las dos líneas horizontales con los pliegues de la parte inferior del cuadro HyperDuino + R.

4. Después de colocar el lado izquierdo de la película transparente, retire el papel de respaldo de la mitad derecha y termine de pegar el patrón.

5. Utilice la punta Phillips del destornillador HyperDuino incluido en su kit para hacer pequeños orificios para los tornillos para metales que sostendrán los motores en su lugar. Hay dos orificios para cada motor, más un orificio para el eje del motor.

6. Continúe y haga dos agujeros más para la bola rodante.

7. Para los ejes de los motores, utilice la herramienta para hacer agujeros de plástico azul del kit HyperDuino para hacer el primer agujero pequeño que se alinee con los ejes de los motores. Luego use un bolígrafo de plástico o similar para agrandar el orificio a aproximadamente ¼ de pulgada de diámetro.

8. Coloque una arandela en cada uno de los tornillos para metales largos (1 ½”) y empuje a través de los orificios para los motores desde el exterior de la caja. (Se necesita un poco de presión firme, pero los tornillos deben encajar perfectamente en los orificios).

9. Coloque el motor, que tiene 2 orificios pequeños que coinciden con los tornillos de la máquina, en los tornillos y fíjelo en su lugar con las tuercas. El destornillador HyperDuino será útil para apretar los tornillos, pero no lo apriete demasiado hasta el punto de aplastar el cartón.

10. Repita para el otro motor.

11. Localice los círculos de velcro. Empareje los círculos de gancho y bucle (difusos) junto con el respaldo aún adherido. Luego, retire el respaldo del círculo de bucle (difuso) y adjunte cada círculo donde vea los 3 contornos de cada uno para la placa HyperDuino y la caja de la batería. Después de colocar, retire el respaldo del círculo del gancho.

12. Ahora coloque con cuidado el HyperDuino con su respaldo de espuma y la caja de la batería (cerrada y con el lado del interruptor hacia arriba) en los círculos de velcro. Presiónelos hacia abajo con suficiente fuerza para que se peguen a la parte trasera adhesiva de los círculos.

13. Ahora puede conectar los cables de la batería y del motor. Si observa detenidamente, puede ver etiquetas junto a cada uno de los 8 terminales del motor, etiquetados A01, A02, B01 y B02. Conecte el cable negro del motor superior ("B") a B02 y el cable rojo a B01. Para el motor inferior (“A”), conecte el cable rojo del motor inferior (“A”) a A02 y el cable negro a A01. Para realizar la conexión, inserte suavemente el cable en el orificio hasta que sienta que se detiene, y luego levante la palanca naranja y manténgala abierta mientras empuja el cable otros 2 mm más o menos en el orificio. Luego suelte la palanca. Si el cable está bien asegurado, no saldrá cuando lo jale suavemente.

14. Para los cables de la batería, conecte el cable rojo a Vm del conector de alimentación del motor y el cable negro a la tierra. Los motores pequeños se pueden alimentar con la batería Arduino 9v, pero se puede usar una batería adicional como el paquete de cuatro baterías AA para alimentar motores y se conecta usando los 2 terminales en la parte superior izquierda de la placa HyperDuino + R. La elección depende de usted para su aplicación particular y se configura moviendo el "puente" a una posición u otra. La posición predeterminada está a la derecha, para alimentar los motores con la batería de 9v. Para estas actividades, donde ha agregado la caja de cuatro baterías AA, querrá mover el puente a la posición "izquierda".

15. Finalmente, doble la caja todos juntos como se muestra en una de las últimas imágenes restantes.

16. Ahora es un buen momento para insertar los dos tornillos para metales de ⅜”con arandelas desde el interior de la caja a través de los orificios y sujetar el conjunto de la bola del rodillo con las arandelas.

17. Ahora coloque las ruedas simplemente presionándolas sobre los ejes. Preste atención a las ruedas de los ejes del motor, de modo que las ruedas queden bien perpendiculares a los ejes y no estén más inclinadas de lo que puede evitar. Las ruedas bien alineadas le darán al automóvil una pista más recta cuando avance.

18. Lo último que debe hacer por ahora es hacer un agujero para el cable USB. Esto no es tan fácil de hacer de una manera bonita, pero con un poco de determinación, podrás hacer el trabajo. Mira el conector USB en la placa HyperDuino y la caja delineada con la etiqueta "Cable USB". Siga eso visualmente al costado de la caja, y use la punta Phillips del destornillador HyperDuino para hacer un orificio que esté aproximadamente 1”por encima de la parte inferior de la caja, y lo mejor alineado con el centro de la ruta del cable USB como sea posible. Si está descentrado, más tarde será un poco más difícil conectar el cable USB a través del orificio. Después de comenzar el orificio con el destornillador, agrandalo más con la herramienta azul para hacer orificios, luego un cilindro de plástico para bolígrafo, y finalmente pase a un Sharpie o cualquier otra herramienta de mayor diámetro que pueda encontrar. Si tiene un cuchillo Xacto, será mejor, pero es posible que no estén disponibles en el aula.

19. Pruebe el tamaño del orificio con el extremo del conector cuadrado del cable USB HyperDuino. El agujero no será muy bonito, pero tendrá que hacerlo lo suficientemente grande para que el conector cuadrado pueda pasar. Nota: Después de hacer el agujero, el líquido correccional ("Blanqueamiento") es una forma de pintar sobre el cartón más oscuro expuesto por el agujero.

20. Para cerrar la tapa de la caja, deberá hacer 2 cortes con tijeras donde la solapa entraría en el motor, y doblar un poco la solapa resultante hacia atrás o cortarla por completo.

Paso 3: codificación de un programa sencillo de "ejecución de laberintos"

El primer desafío de programación será crear un programa que pueda "conducir" el automóvil a través de un patrón.

Para hacer esto, tendrás que aprender a usar el lenguaje de programación de bloques iForge para crear funciones que controlarán los motores al unísono para avanzar y retroceder, y también realizar giros a izquierda y derecha. La distancia recorrida por el automóvil en cada parte de su viaje está determinada por cuánto tiempo funcionan los motores y a qué velocidad, por lo que también aprenderá a controlarlos.

En aras de la eficiencia de este tutorial, ahora lo dirigiremos al documento "Codificación con HyperDuino & iForge".

Eso le mostrará cómo instalar la extensión iForge para Chrome, crear una cuenta y crear programas de bloque que controlen los pines en HyperDuino.

Cuando haya terminado, regrese aquí y continúe con este tutorial y aprenda a controlar motores con HyperDuino.

Paso 4: Control básico del motor

En la parte superior de la placa HyperDuino “R” hay terminales de fácil conexión que le permiten insertar un cable desnudo de un motor o batería. Esto es para que no se requieran conectores especiales, y es más probable que pueda conectar baterías y motores "fuera de la caja".

Nota importante: Los nombres “A01” y “A02” para los conectores del motor NO significan que los pines analógicos A01 y A02 los controlen. La "A" y la "B" se utilizan únicamente para designar los motores "A" y "B". Los pines de E / S digitales 3 a 9 se utilizan para controlar cualquier motor conectado a los terminales de la placa HyperDuino + R.

La batería debe elegirse con una capacidad de potencia (miliamperios-hora) y un voltaje apropiado para los motores que está utilizando. Son típicas 4 o 6 pilas AA en una caja como esta:

Ejemplo de Amazon: 6 soportes para pilas AA con conector de 2,1 mm x 5,5 mm Salida de 9 V (imagen 2)

Es importante conectar correctamente la polaridad (positiva y negativa) a Vm (positivo) y Gnd ("tierra" = negativo). Si conecta el cable positivo de una fuente de energía a la entrada negativa (Gnd) de la conexión de energía externa, hay un diodo protector que bloquea el cortocircuito y, al mismo tiempo, los motores no se energizarán.

El controlador de motor puede controlar:

Cuatro motores de CC de una sola dirección conectados a A01 / Gnd, A02 / Gnd, B01 / Gnd, B02 / Gnd

Nota: sólo un motor "A" y un motor "B" pueden estar encendidos al mismo tiempo. No es posible tener los cuatro motores unidireccionales encendidos al mismo tiempo.

Pin 8: alto, Pin 9: bajo = Motor A01 "encendido"

Pin 8: bajo, Pin 9: alto = Motor A02 "encendido"

(Pines 8, 9: bajo = ambos motores B apagados)

Pin 12: bajo, Pin 13: alto = Motor B01 "encendido"

Pin 12: alto, Pin 13: bajo = Motor B02 "encendido"

(Pines 12, 13: bajo = ambos motores B apagados)

Dos motores de CC bidireccionales conectados a A01 / A02 y B01 / B02

Pin 8 = alto, pin 9 = bajo = Motor A "adelante *"

Pin 8 = bajo, pin 9 = alto = Motor A "marcha atrás *"

(Pin 8 = bajo, pin 9 = bajo = Motor A "apagado")

Pin 12 = alto, pin 13 = bajo = Motor B "adelante *"

Pin 12 = bajo, pin 13 = alto = Motor B "marcha atrás *"

(Pin 12 = bajo, pin 13 = bajo = Motor B "apagado")

(* sujeto a la polaridad del cableado del motor y la orientación del motor, la rueda y el vehículo robótico).

Un motor paso a paso conectado a A01 / A02 / B01 / B02 y Gnd

Los límites de voltaje y corriente del controlador de motor HyperDuino son 15v y 1.2 A (promedio) /3.2 A (pico) basados en el IC del controlador de motor Toshiba TB6612FNG.

Motor "A": conectar a A01 y A02

(Mire las dos últimas imágenes para una demostración)

Velocidad del motor

La velocidad de los motores A y B se controla con los pines 10 y 11, respectivamente:

Velocidad del motor A: Pin 10 = PWM 0-255 (o establezca el pin 10 = HIGH)

Velocidad del motor B: Pin 11 = PWM 0-255 (o establezca el pin 11 = HIGH)

En operación de una sola dirección (cuatro motores), el control de velocidad del pin 10 opera para ambos motores “A” y el pin 11 para ambos motores “B”. No es posible controlar de forma independiente la velocidad de los cuatro motores.

Motores de baja potencia (menos de 400ma)

El controlador del motor puede usar una fuente de batería externa de hasta 15v y 1.5 amperios (2.5 amperios momentáneamente). Sin embargo, si está usando un motor que puede funcionar con 5-9v y usa menos de 400ma, puede usar el puente negro junto a los conectores de alimentación del motor y moverlo a la posición "Vin". La posición alternativa, "+ VM" es para alimentación externa.

Actividad de coche inteligente

Con su automóvil inteligente ensamblado, ahora puede continuar con la Actividad de automóvil inteligente, donde aprenderá a programar su automóvil.