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2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57
En este Instructable, demostraremos una de las tecnologías que se utilizan a menudo en vehículos autónomos: la detección de obstáculos por ultrasonidos.
En los vehículos autónomos, esta tecnología se utiliza para reconocer obstáculos en una distancia corta (<4 m), por ejemplo, durante el estacionamiento y el cambio de carril.
Para esta exploración, nuestro objetivo es construir una placa de pruebas que (1) conduzca, (2) reconozca los obstáculos y (3) tome decisiones para su ruta en consecuencia.
Específicamente, construiremos una placa de dos ruedas, con un sensor ultrasónico en la parte delantera, que avanza cuando no se detecta ningún obstáculo, gira cuando casi golpea un objeto y retrocede cuando una colisión parece inevitable
Paso 1: obtener los componentes
Se utilizaron los siguientes componentes para esta instrucción:
- (A) Placa de pruebas de 830 clavijas (1 pieza) Una más pequeña puede ser suficiente, pero asegúrese de obtener una de buena calidad porque las clavijas del sensor ultrasónico son un poco frágiles.
- (B) Arduino UNO (1pc) Funciona muy bien con el Motor Shield, no necesita ser una versión original.
- (E) DAGU DG01D Mini motor DC con caja de cambios 48: 1 (2pc) Cuando se usa un Motor Shield, cualquier motor de 5V DC funcionará, sin embargo, la caja de cambios en esta versión es beneficiosa, ya que hace que las ruedas giren bien y lentamente.
- (F) Ruedas de plástico (2 piezas) Idealmente, intente comprar ruedas que sean directamente compatibles con el motor de su elección.
(C) Adafruit Motor Shield v2.3 (1 pieza)
El escudo del motor simplifica el proceso de conectar motores a un Arduino. En comparación con jugar con resistencias y transistores, es mucho más seguro para la placa Arduino, especialmente si eres un principiante. El Adafruit Motor Shield viene con pines separados, que deben soldarse al chip.
(D) Sensor ultrasónico HC-SR04 (1 pieza)
Este es un sensor de cuatro pines. Funciona enviando un pulso ultrasónico corto a través de la unidad de 'altavoz' izquierda y escuchando (mientras mide el tiempo) cuando regresa a través de la unidad de 'receptor' derecha.
También se necesita: una computadora con el último software Arduino, un soldador, estaño para soldar, un pequeño banco de energía, algunos cables.
Paso 2: configuración del circuito
Conexión del sensor ultrasónico
El sensor ultrasónico consta de cuatro pines, llamados: Vcc, Trig, Echo y Gnd (Ground).
Trig y Echo están conectados a la protección del motor en los pines digitales número 10 y 9, respectivamente (otros pines digitales también son adecuados, siempre que se aplique la codificación adecuada).
Vcc y Gnd están conectados a 5V y Gnd en el blindaje.
Conexión de los motores de CC
Los motores de CC tienen un cable negro y uno rojo cada uno. Estos cables deben conectarse a los puertos del motor, en este ejemplo M1 y M2.
Paso 3: escribir el código
Cargando la biblioteca
Primero, es necesario descargar la biblioteca correcta para usar Adafruit Motor Shield v2.3.
En este archivo ZIP, hay una carpeta, que se puede colocar en la carpeta de instalación de Arduino, en nuestro caso:
C: / Archivos de programa (x86) Arduino / Libraries
Y asegúrese de nombrarlo Adafruit_MotorShield (luego reinicie su software Arduino).
Descarga del ejemplo de código
Nuestro ejemplo de código 'Selfdriving_Breadboard.ino' está disponible para descargar.
Hay varias variables para ajustar, lo más importante son las distancias (en centímetros) cuando sucede algo. En el código actual, la placa de pruebas estaba programada para retroceder cuando un objeto está a menos de 10 centímetros, para girar cuando la distancia está entre 10 y 20 centímetros y para conducir en línea recta cuando no se detecta ningún objeto en 20 centímetros.
Paso 4: Soldar los pines
El proceso de soldadura consta de cuatro pasos.
- (A) Alineación de las clavijas Asegúrese de colocar todas las clavijas que vienen con el protector del motor en su lugar. Esto se puede hacer fácilmente colocando el protector en la parte superior de la placa Arduino.
- (B) Soldar los pines No apresure este paso, es muy importante que los pines no se conecten entre sí después de soldar. Suelde primero los pines exteriores para asegurarse de que no estén torcidos.
- (C) Colocación de los cables Cuando se utiliza el protector del motor, los cables también deben soldarse a sus pines correspondientes. Lo mejor es pegar los cables en el protector del motor desde la parte superior y soldarlos en la parte inferior del protector del motor. Como resumen: para este tutorial soldamos cables a los pines digitales 9 y 10, y a los pines de 5V y Gnd.
- (D) Soldar los cables Ahora es el momento de soldar los cables, uno por uno. Asegúrese de que estén bien posicionados, tal vez pídale a un amigo que los sostenga mientras lo suelda.
Paso 5: Montaje de la placa de pruebas autónoma
Después de soldar los componentes y probar el circuito, es el momento del ensamblaje final.
En este tutorial, la placa de pruebas no solo se utiliza para su funcionalidad principal, sino también como la columna vertebral de todo el dispositivo. Las instrucciones de montaje finales constan de cuatro pasos.
- (A) Conexión de los cables Asegúrese de que los cables estén en el lugar correcto (consulte el Paso 3 para conocer la forma correcta de conectar todo), no olvide los dos motores de CC. Tenga en cuenta dónde desea colocar los componentes.
- (B) Conexión del sensor Enchufe el sensor en la placa de pruebas y asegúrese de que esté conectado correctamente.
- (C) Colocación del protector Coloque el protector del motor en la placa Arduino UNO. Ahora sería un buen momento para probar el sistema antes del montaje final.
- (D) Arreglar los componentes En este paso, tome un poco de cinta de doble cara y fije los motores de CC, el Arduino y un banco de energía en su lugar. En este caso, el Arduino se coloca boca abajo debajo de la placa de pruebas.
Paso 6: ¡Lo hiciste
A estas alturas probablemente estará tan emocionado como nosotros de llevar su creación para una prueba de funcionamiento.
Diviértete, intenta ajustar algunos parámetros para que funcione mejor para ti.
¡Gracias por seguir nuestras instrucciones, y avísenos en caso de cualquier pregunta
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Validación de la tecnología
Se suponía que el sensor ultrasónico que se utiliza en este caso tenía un alcance de 4 metros. Sin embargo, el sensor pierde precisión con una distancia superior a 1,5 metros.
Además, el sensor parece experimentar algo de ruido. Al utilizar el monitor en serie para validar la precisión de la distancia, se pudieron ver picos de alrededor de 3000 (mm) mientras que el objeto de enfrente estaba a solo centímetros de distancia. Es probable que esto se deba al hecho de que la entrada del sensor tiene un retraso en su información, por lo que la salida se distorsiona de vez en cuando.