Vehículo robótico autónomo para principiantes con prevención de colisiones: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

¡Hola! Bienvenido a mi Instructable para principiantes sobre cómo hacer su propio vehículo robótico autónomo con prevención de colisiones y navegación GPS. Arriba hay un video de YouTube que muestra el robot. Es un modelo para demostrar cómo funciona un vehículo autónomo real. Tenga en cuenta que es muy probable que mi robot se vea diferente de su producto final.

Para esta compilación, necesitará:

- Kit funcional robótico OSEPP (incluye pernos, destornilladores, cables, etc.) ($ 98.98)

- Arduino Mega 2560 Rev3 ($ 40.30)

- Brújula digital HMC5883L ($ 6,99)

- Sensor ultrasónico HC-SR04 ($ 3.95)

- Antena y GPS NEO-6M ($ 12,99)

- Módulo Bluetooth HC-05 ($ 7,99)

- Cable USB Mini B (puede tenerlo por ahí) ($ 5.02)

- Un teléfono inteligente Android

- Seis pilas AA de 1,5 voltios cada una

- Cualquier material no magnético en forma de varilla (como el aluminio) que le gustaría reciclar

- Cinta de dos lados

- un taladro de mano

Paso 1: Montaje del chasis y la movilidad del robot

Explicación: ¡No es un vehículo si no se mueve! El vehículo robótico más básico requiere ruedas, motores y un chasis (o el "cuerpo" del robot). En lugar de adquirir cada una de estas piezas por separado, sugiero encarecidamente comprar un kit para un vehículo robótico de arranque. Para mi proyecto, utilicé el kit funcional robótico OSEPP porque venía con una gran cantidad de piezas y herramientas disponibles, y sentí que una configuración de tanque era lo mejor para la estabilidad del robot, además de simplificar nuestra programación al requerir solo dos motores.

Procedimiento: No te sería de ayuda si simplemente repitiera el manual de montaje, que puedes encontrar aquí (también tienes la opción de una configuración de tanque triangular). Solo recomendaría mantener todos los cables lo más cerca posible del robot y alejados del suelo o de las ruedas, especialmente para los cables de los motores.

Si desea una opción económica en lugar de comprar un kit costoso, también puede reciclar un automóvil RC viejo y que funcione y usar los motores, las ruedas y el chasis de eso, pero no estoy seguro de cuán compatible sea el Arduino y su código con esos partes particulares. Es una mejor apuesta elegir el kit por OSEPP.

Paso 2: Incorporación de Arduino

Explicación: Debido a que esta es una guía para principiantes, me gustaría explicar rápidamente qué es Arduino para cualquier lector que no esté familiarizado con su uso en electrónica. Un Arduino es un tipo de microcontrolador, lo que significa que hace exactamente eso: controlar el robot. Puede escribir instrucciones en código en su computadora que se traducirán a un idioma que Arduino pueda entender, luego puede cargar esas instrucciones en Arduino, y Arduino comenzará inmediatamente a intentar ejecutar esas instrucciones cuando se encienda. El Arduino más común es el Arduino Uno, que se incluye en el kit OSEPP, pero necesitará el Arduino Mega para este proyecto porque es un proyecto a mayor escala de lo que es capaz el Arduino Uno. Puede usar el Arduino Uno del kit para otros proyectos divertidos.

Procedimiento: El Arduino se puede conectar al robot usando bridas o atornillando espaciadores en la base del robot.

Nos gustaría que el Arduino controlara los motores de nuestro robot, pero los motores no se pueden conectar al Arduino directamente. Por lo tanto, debemos colocar nuestro protector de motor (que vino de nuestro kit) en la parte superior del Arduino para poder formar una conexión con los cables del motor y el Arduino. Los pines que vienen de la parte inferior del protector del motor deben encajar en los "agujeros" del Arduino Mega. Los cables que se extienden desde los motores encajan en las ranuras del blindaje del motor, como se muestra en la imagen de arriba. Estas ranuras se abren y cierran girando un destornillador en una muesca en forma de + en la parte superior de la ranura.

A continuación, el Arduino necesita voltaje para funcionar. El kit funcional robótico OSEPP debería haber venido con un soporte de batería apto para seis baterías. Después de insertar seis baterías en el soporte, inserte los cables que se extienden desde el soporte de la batería en las ranuras del protector del motor para voltaje.

Paso 3: Agregar control de Bluetooth

Procedimiento: Una vez que se ha descubierto el Arduino, agregar el módulo Bluetooth es tan fácil como insertar las cuatro puntas del módulo Bluetooth en la ranura de cuatro orificios del protector del motor, como se muestra arriba.

¡Increíblemente simple! Pero no hemos terminado. El módulo Bluetooth es solo la mitad del control Bluetooth real. La otra mitad está configurando la aplicación remota en nuestro dispositivo Android. Usaremos la aplicación desarrollada por OSEPP que está destinada al robot ensamblado a partir del kit funcional robótico. Podría usar una aplicación remota diferente en su dispositivo, o incluso podría crear la suya propia, pero para nuestros propósitos, no queremos reinventar la rueda. OSEPP también tiene instrucciones sobre cómo instalar su aplicación, que no se puede instalar desde la tienda Google Play. Puedes encontrar esas instrucciones aquí. El diseño del control remoto que instale puede verse diferente al tutorial, y eso está bien.

Paso 4: adición de prevención de colisiones

Explicación: Ahora que el robot es móvil, ahora es capaz de chocar contra paredes y objetos grandes, lo que potencialmente puede dañar nuestro hardware. Por lo tanto, estamos incorporando nuestro sensor ultrasónico en la parte frontal del robot, tal como se ve en la imagen de arriba.

Procedimiento: El kit funcional robótico OSEPP incluye todas las piezas que ve allí, excepto el sensor ultrasónico. Cuando ensambló el chasis siguiendo el manual de instrucciones que había vinculado, ya debería haber construido este soporte para el sensor ultrasónico. El sensor puede simplemente insertarse en los dos orificios del soporte, pero debe sujetar el sensor en su lugar con una banda de goma para evitar que se caiga del soporte. Inserte un cable que se ajuste a las cuatro clavijas del sensor y conecte el otro extremo del cable a la columna 2 de clavijas del blindaje del motor.

Puede incluir varios sensores ultrasónicos, siempre que tenga el hardware para mantenerlos en su lugar.

Paso 5: agregar un GPS y una brújula

Explicación: ¡Casi hemos completado nuestro robot! Esta es la parte más difícil del montaje de nuestro robot. Primero me gustaría explicar el GPS y la brújula digital. El Arduino se refiere al GPS para recopilar datos satelitales de la ubicación actual del robot, en términos de latitud y longitud. Esta latitud y longitud se utilizan cuando se combinan con las lecturas de la brújula digital, y estos números se colocan en una serie de fórmulas matemáticas en el Arduino para calcular qué movimiento debe hacer el robot a continuación para llegar a su destino. Sin embargo, la brújula se lanza en presencia de materiales ferrosos o materiales que contienen hierro y, por lo tanto, son magnéticos.

Procedimiento: Para mitigar cualquier interferencia potencial de los componentes ferrosos de nuestro robot, tomaremos nuestro aluminio en forma de varilla y lo doblaremos en una forma de V larga, como en la imagen de arriba. Esto es para crear cierta distancia de los materiales ferrosos en el robot.

El aluminio se puede doblar a mano o con una herramienta manual básica. La longitud de su aluminio no importa, pero asegúrese de que el aluminio en forma de V resultante no sea demasiado pesado.

Use la cinta de doble cara para pegar el módulo GPS, la antena GPS y la brújula digital en el dispositivo de aluminio. MUY IMPORTANTE: La brújula digital y la antena GPS deben colocarse en el mismo vértice del accesorio de aluminio, como se muestra en la imagen de arriba. Además, la brújula digital debe tener dos flechas en forma de L. Asegúrese de que la flecha x apunte a la parte delantera del robot.

Taladre agujeros en ambos extremos del aluminio para que se pueda atornillar una tuerca a través del aluminio y un agujero en el chasis del robot.

Enchufe el cable de la brújula digital en el Arduino Mega, en la pequeña "salida" justo debajo de la ranura de voltaje en el escudo del motor. Conecte el cable a desde el punto del GPS con la etiqueta "RX" al pin TX314 del Arduino Mega (no al blindaje del motor), otro cable desde el punto con la etiqueta "TX" al pin RX315, otro cable de "VIN" en el GPS al pin 3V3 en el blindaje del motor y un cable final desde "GND" en el GPS al pin GND en el blindaje del motor.

Paso 6: unirlo todo con el código

Procedimiento: Es hora de darle a nuestro Arduino Mega el código que ya he preparado para ti. Puedes descargar la aplicación Arduino gratis aquí. A continuación, descargue cada uno de los archivos que tengo a continuación (sé que parecen muchos, pero la mayoría de estos son archivos muy pequeños). Ahora, abra MyCode.ino, la aplicación Arduino debería abrirse, luego en la parte superior haga clic en Herramientas, luego en Tablero y finalmente en Arduino Mega o Mega 2560. Después de eso, en la parte superior, haga clic en Sketch, luego en Show Sketch Folder. Esto abrirá la ubicación del archivo de MyCode.ino en su PC. Haga clic y arrastre todos los demás archivos que ha descargado de este Instructable al archivo MyCode.ino. Regrese a la aplicación Arduino y haga clic en la marca de verificación en la parte superior derecha para que el programa pueda traducir el código al lenguaje de máquina que Arduino pueda entender.

Ahora que tiene todo el código listo, conecte su PC al Arduino Mega usando su cable USB Mini B. Regrese a la aplicación Arduino con MyCode.ino abierto y haga clic en el botón de flecha hacia la derecha en la parte superior derecha de la pantalla para cargar el código en Arduino. Espere hasta que la aplicación le indique que se completó la carga. En este punto, ¡tu robot está listo! Ahora tenemos que probarlo.

Encienda el Arduino usando el interruptor en el protector del motor y abra la aplicación remota OSEPP en su dispositivo Android. Asegúrese de que el módulo Bluetooth del robot esté parpadeando con una luz azul y seleccione la conexión Bluetooth al abrir la aplicación. Espere a que la aplicación diga que se ha conectado a su robot. En el control remoto, debe tener los controles estándar izquierda-derecha-arriba-abajo a su izquierda y los botones A-B-X-Y a la derecha. Con mi código, los botones X e Y no hacen nada, pero el botón A es para guardar la latitud y longitud actuales del robot, y el botón B es para que el robot comience a moverse a esa ubicación guardada. una luz roja parpadeante cuando se utilizan los botones A y B. Esto significa que el GPS se ha conectado a los satélites y está recopilando datos, pero si la luz no parpadea, simplemente lleve el robot al exterior con vista directa del cielo y espere pacientemente. Los círculos en la parte inferior están destinados a ser joysticks, pero no se utilizan en este proyecto. El centro de la pantalla registrará información sobre los movimientos del robot, lo cual fue útil durante mis pruebas.

Muchas gracias a OSEPP, así como a lombarobot id y EZTech en YouTube por proporcionarme las bases para escribir código para este proyecto. Apoye a estas partes:

OSEPP

Canal EZTech

canal de identificación de lombarobot

Paso 7: Expansión opcional: detección de objetos

Al comienzo de este Instructable, mencioné que la imagen de mi vehículo robótico que vio al principio se verá diferente de su producto terminado. En particular, me refiero a la Raspberry Pi y la cámara que ves arriba.

Estos dos componentes trabajan juntos para detectar señales de alto o semáforos rojos en el camino del robot y detenerse temporalmente, lo que hace que el robot sea un modelo más cercano a un vehículo autónomo real. Hay varias aplicaciones diferentes de Raspberry Pi que pueden aplicarse a su vehículo. Si desea trabajar más en su vehículo robótico al incluir la Raspberry Pi, le recomiendo que compre el curso de Rajandeep Singh sobre cómo construir un vehículo de detección de objetos autónomo. Puedes encontrar su curso completo en Udemy aquí. Rajandeep no me pidió que gritara su curso; Simplemente siento que es un instructor maravilloso que lo involucrará en vehículos autónomos.