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2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57
Con el auge de los autos autónomos y autónomos en la actualidad, decidí asumir el desafío de hacer uno propio. Este proyecto también sirvió como mi proyecto final en mis clases de Diseño y Desarrollo de Ingeniería y Robótica y recibió un premio al mejor vehículo autónomo en una competencia STEM de la escuela secundaria.
En lugar de comenzar desde cero, opté por usar un auto RC que ya teníamos y lo combiné con una placa RedBoard Arduino Uno. Elegí Arduino debido a su relativa facilidad de uso y programación.
Para aquellos que se preguntan, este automóvil tiene un ESC Redcat Racing 03061 resistente a salpicaduras con un motor cepillado. El ESC ya estaba programado con el controlador que venía con el automóvil. No he probado esto con un motor sin escobillas ya que no tenemos uno a mano, pero cualquiera puede probar este proyecto con un motor sin escobillas.
En resumen, este automóvil recopila datos de (5) sensores ultrasónicos HC-SR04. Estos datos se remontan al Arduino, donde toma decisiones sobre cómo moverse. El Arduino luego controla el servo de dirección y el motor en consecuencia. El programa utiliza la biblioteca de servos Arduino estándar para hacerlo, y no se necesitan bibliotecas adicionales.
El automóvil es capaz de controlar la velocidad variable a través de un potenciómetro y retroceder desde una pared cuando choca contra una. Además, el automóvil puede corregirse solo si se acerca demasiado a una pared al alejarse.
Paso 1: Lista de piezas
Descargo de responsabilidad: no incluyo las piezas necesarias para el automóvil en sí, solo las piezas adicionales más allá del automóvil. Para ello será necesario un ESC, motor, chasis, batería, etc.
Necesitará:
(1) Arduino Uno: las imitaciones funcionarán bien
(1) Placa de pruebas: para este proyecto, tomé el riel +/- de una placa de pruebas y usé otra placa de pruebas más pequeña. Cualquier tamaño servirá.
(5) Sensores ultrasónicos HC-SR04
(1) Potenciómetro: se usa para controlar la velocidad del automóvil
(20) Cables Dupont hembra-macho - Recomiendo encarecidamente tener más para usar como extensores para otros cables si es necesario
Soldador con soldadura
Fuente de alimentación Arduino: en este caso, usé (6) baterías AA de 1.2v conectadas en serie. Los bancos de energía externos para teléfonos y tabletas como este también funcionarán bien cuando se conecten al puerto USB.
Cinta, pegamento termofusible y / o cualquier otro elemento que se use para unir elementos
(1) Interruptor de palanca (opcional, lo uso para encender y apagar el Arduino)
Paso 2: coloque los sensores
Primero, querrá colocar y sujetar correctamente los sensores. Tengo (1) sensor orientado hacia adelante, (2) sensores en un ángulo de aproximadamente 45 grados y (2) sensores en los lados del automóvil. Imprimí soportes de montaje en 3D para los lados y el frente, y usé pegamento caliente para sujetar los sensores frontales en ángulo, ya que el pegamento caliente no es conductor. Los soportes de montaje para los lados y el frente se pueden descargar e imprimir en 3D.
Paso 3: agregue la placa de pruebas y el potenciómetro
A continuación, querrá agregar la placa de pruebas y el potenciómetro de control de velocidad antes de comenzar a cablear. Aquí es donde utilicé una placa de pruebas pequeña y el +/- de otra placa de pruebas debido al espacio en la carrocería del automóvil, pero una placa de pruebas estándar también funcionará bien.
Paso 4: Cablee todo
Este es probablemente el paso más grande, y un cable incorrecto puede hacer que el automóvil no funcione correctamente. Consulte el diagrama de Fritzing anterior para obtener orientación adicional.
Comience conectando el pin de 5v de su Arduino al riel positivo en la placa de pruebas y el pin GND de su Arduino al riel negativo de la placa de pruebas.
A continuación, conecte los sensores de la sonda. Los sensores HC-SR04 tienen cada uno de sus cuatro pines etiquetados. Son:
VCC - 5v de potencia
Trig: disparador para enviar un pulso ultrasónico
Eco: pin de recepción que mide la duración del pulso
GND - pin de tierra
Utilice cables Dupont hembra-macho para esto. Cada uno de los pines VCC debe estar conectado al riel positivo de la placa de pruebas, y cada uno de los pines GND debe estar conectado al riel negativo de la placa de pruebas. Utilicé cables Dupont hembra-macho adicionales como extensores para esta parte, ya que tuve un problema con algunos cables que no eran lo suficientemente largos.
A continuación, conecte los pines Trig y Echo al Arduino. Estos estarán conectados a los pines digitales del Arduino como tales:
Sensor central delantero:
Trig - pin 6
Eco - pin 7
Sensor del lado izquierdo:
Trig - 4
Eco - 5
Sensor del lado derecho:
Trig - 2
Eco - 3
Sensor delantero izquierdo:
Trig - 10
Eco - 11
Sensor delantero derecho:
Trig - 9
Eco - 8
A continuación, conecte el servo de dirección, el ESC del motor y el potenciómetro de control de velocidad.
Primero, comience con el servo de dirección. El servo de mi coche tenía cables rojo, naranja y marrón. Los colores pueden variar un poco, pero todos estarán conectados de manera similar:
Cable marrón (tierra): conéctelo al riel negativo de la placa de pruebas
Cable rojo (alimentación de 5v): conéctelo al riel de la placa de pruebas de 5v
Cable naranja (señal): conéctelo al pin 13 de su Arduino
El ESC, o controlador electrónico de velocidad, que controla el motor está cableado de manera muy similar. En este caso, los cables son blancos, rojos y negros.
Blanco (señal): conéctese al pin 12 de su Arduino
Rojo (5v): NO lo conecte a nada. Debido a una oleada de electricidad que fluye hacia atrás cuando el motor se detiene, el 5v no debe conectarse. Podrías freír un puerto USB o, posiblemente, tu Arduino.
Negro (tierra): conecte al riel negativo de la placa de pruebas
Finalmente, conecta el potenciómetro que colocaste en tu protoboard antes. Es probable que en alguna parte estén impresos números pequeños. Debe estar cableado como:
1 (pin izquierdo) - conectar al riel negativo de la placa de pruebas
2 (pin medio): conéctelo al pin A0 de su Arduino
3 (pin derecho) - conectar al riel positivo de la placa de pruebas
El cableado se verá muy desordenado, por lo que si desea administrar un poco los cables, ahora es el momento de hacerlo.
Paso 5: Encendido del Arduino
A continuación, querrá configurar una solución de energía para Arduino. En este proyecto se utilizan dos fuentes de energía independientes: la batería del automóvil y la batería del Arduino. En este caso, utilicé (6) baterías AA recargables de 1.2v conectadas en serie. Los bancos de energía portátiles para teléfonos celulares también funcionarán, solo asegúrese de tener un cable que se conecte al puerto USB de su Arduino (como un mini-USB).
Tenga en cuenta que las baterías de 9v NO funcionarán con este proyecto. Debido a la forma en que están diseñadas las baterías de 9v, el voltaje es suficiente para hacer funcionar el Arduino, pero la corriente que sale de la batería hará que se agote en poco tiempo. También tuve problemas con los reinicios aleatorios de la batería de 9v.
Si elige utilizar la solución que utilicé, necesitará:
(6) pilas AA (las pilas alcalinas también funcionan bien)
Soportes de batería AA para todas las (6) baterías. Este funcionaría muy bien y ni siquiera requiere que uses un soldador. Para el suministro que hice, conecté en cadena (3) dos portabaterías juntos como se muestra en la imagen, soldé los cables positivo / negativo juntos, tomé el enchufe de CC de un adaptador de batería de 9v y lo soldé al final positivo y negativo alambres. Luego soldé un interruptor de encendido en serie con la fuente de alimentación para facilitar el encendido y apagado del Arduino. Esto es completamente opcional.
Paso 6: Cargue el programa Arduino
A continuación, deberá cargar el programa en Arduino. Descargue el programa aquí y cárguelo en su Arduino a través del IDE de Arduino.
Para aquellos de ustedes que quieran modificar el código, he incluido un pseudocódigo que explica lo que hace cada parte.
EDITAR 25/09/18: agregué un segundo programa para que se mueva en el medio de dos paredes. No he tenido la oportunidad de probar el código debido a que no tengo acceso al automóvil, pero siéntase libre de experimentar con él.
Paso 7: conecte todo y enciéndalo
Finalmente, deberá enchufar todo. Primero, conecte la batería del automóvil al automóvil y encienda su ESC. El ESC debería emitir un pitido, indicando que está listo para ser "armado" por el Arduino. A continuación, encienda el Arduino. El ESC debe emitir tres pitidos y las ruedas deben comenzar a girar. Si el ESC emite un pitido, pero las ruedas no comienzan a girar, gire el potenciómetro hacia la derecha para aumentar la velocidad. Si el automóvil se mueve demasiado rápido, gire el potenciómetro hacia la izquierda.
Si el potenciómetro funciona al revés de lo que debería, puedes voltear los cables positivo y negativo para resolver esto.
El video muestra el automóvil en funcionamiento, cómo cambiar la velocidad y el orden para encenderlo.