Propria ta mașină inteligentă și dincolo de HyperDuino + R V3.5R cu Funduino / Arduino: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Aceasta este o copie directă din acest set de instrucțiuni AICI. Pentru mai multe informații accesați HyperDuino.com.

Cu HyperDuino + R v4.0R puteți începe o cale de explorare în mai multe direcții diferite, de la controlul motoarelor la explorarea electronicii, de la programare (codare) la înțelegerea modului în care lumea fizică și cea digitală pot interacționa. Cu tot ceea ce învați, propriile posibilități de invenție, inovație și descoperiri ulterioare sunt amplificate de zece ori și mai mult.

Acest tutorial particular ia calea transformării unei cutii de carton plus a unor roți și motoare într-o „mașină inteligentă”. Aceasta se numește adesea robotică, dar este un subiect demn de luat în considerare doar ceea ce diferențiază un automat (automate), mașini inteligente și un „robot” (a se vedea, de asemenea, originea cuvântului „robot”). De exemplu, este acest „robot care se prăbușește” într-adevăr un „robot”, sau pur și simplu un automat?

S-ar putea părea că cuvintele nu sunt importante, cu toate acestea, pentru scopurile noastre, considerăm că diferențele sunt că un automat este ceva care nu își schimbă comportamentul pe baza unei intrări externe. Repetă același curs al acțiunilor programate de mai multe ori. Un robot este ceva care efectuează acțiuni diferite ca răspuns la intrări diferite. În formă avansată, nivelurile de intrări multiple pot duce la acțiuni diferite. Adică nu doar o ieșire pe intrare, ci acțiuni diferite bazate pe o analiză programată a mai multor intrări.

„Mașina inteligentă” explorează această gamă. În cea mai simplă formă, o mașină inteligentă este pre-programată pentru a se deplasa pe o cale predefinită. Provocarea în acest caz ar putea fi deplasarea mașinii printr-un „labirint” prefabricat. Cu toate acestea, în acel moment, succesul misiunii este determinat în totalitate de setul pre-programat de acțiuni, de exemplu, înainte 10, dreapta, înainte 5, stânga etc.

La nivelul următor, o intrare, cum ar fi cea dintr-un senzor de distanță, poate determina mașina să se oprească înainte de a intra în contact cu obstacolul respectiv și să facă o cotitură pentru a lua o nouă direcție. Acesta ar fi un exemplu de intrare, acțiune. Adică, aceeași intrare (un obstacol) rezultă întotdeauna în aceeași ieșire (o distanță de obstacol).

La un nivel mai avansat, programul poate monitoriza mai multe intrări, cum ar fi nivelul bateriei, împreună cu urmărirea traseului și / sau evitarea obstacolelor și poate combina toate acestea într-o acțiune optimă următoare.

În primul caz, programul este doar o succesiune de mișcări. În exemplele 2 și 3, programul include o structură „dacă-atunci” care îi permite să facă diferite părți ale programului ca răspuns la intrările de la senzori.

Pasul 1: Materiale

Cutie HyperDuino sau similar

HyperDuino + R v3.5R + Funduino / Arduino

Folie cu adeziv transparent (OL175WJ) cu model imprimat. (sau utilizați acest ghid doar pentru motoarele și rotile care pot fi tipărite pe hârtie)

Cutie de baterii 4-AA plus 4 baterii AA

2 motoare cu reductor reductor

2 roti

1 rulou cu bile cu role

4 șuruburi 4 # 4 x 40 1 ½”cu șaibă și piuliță # 4s

2 șuruburi pentru mașini # 4 x 40 ⅜”cu șaibă și piuliță # 4s

1 philipps / șurubelniță plat

1 HC SR-04 Senzor cu ultrasunete

1 servo de 9g

1 cutie de baterii 4xAA

4 baterii AA

1 baterie de 9v

1 telecomandă IR și receptor IR

1 modul receptor SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE

Senzor cu ultrasunete 1HC-SR04

2 cabluri de conectare cu 3 fire.

2 cabluri de conectare compatibile Grove cu 4 fire.

1 cablu conector Grove la prize

1 etichetă albă adezivă goală

1 șurubelniță HyperDuino (sau similar)

Pasul 2: Construirea mașinii inteligente

(Toate imaginile furnizate mai sus)

Pregătiți Cutia

Deși kitul HyperDuino Robotics ar fi putut include o bază din plastic numită „șasiu” (pronunțat „chass-ee”), credem că este mult mai satisfăcător să fii cât mai aproape de construcția „de la zero” a mașinii tale inteligente. Din acest motiv, vom începe prin reutilizarea cutiei de carton a kitului HyperDuino Robotics în sine.

În cutia HyperDuino + R, veți găsi o bucată de hârtie albă cu suport adeziv și o bucată de material transparent cu suport adeziv cu contururi care arată pozițiile pentru HyperDuino, cutia bateriei și motoarele.

Există, de asemenea, cercuri care indică locul în care trebuie plasate cercurile cu velcro adeziv.

1. Scoateți suportul adeziv pe eticheta de hârtie albă și plasați-l peste eticheta HyperDuino din partea de sus a cutiei. Notă: acest model adeziv este furnizat pentru a oferi un ghid de aspect pentru o anumită cutie, cutia de carton MakerBit. Odată ce ați folosit cutia respectivă sau dacă doriți să utilizați o cutie diferită, puteți utiliza acest fișier tipar PDF destinat să fie tipărit pe hârtie și apoi decupați ghidajele motorului (sus și jos = stânga și dreapta) și unul a ghidajelor rotilor rotative. Puteți lipi hârtia pe loc în timp ce faceți găurile, apoi, după ce ați făcut-o, îndepărtați modelul de hârtie.

2. Desfășurați cutia HyperDuino + R, astfel încât să poată rămâne plată. Aceasta este probabil cea mai dificilă parte a proiectului. Va trebui să sortați apăsând și ridicând filele de pe fiecare parte a casetei din sloturile din partea de jos a casetei. Este posibil să descoperiți că utilizarea șurubelniței HyperDuino pentru a împinge din interiorul clapetei în direcția exterioară va ajuta la eliberarea clapetelor.

3. Îndepărtați jumătatea suportului adeziv pe materialul transparent din partea stângă (dacă sigla HyperDuino este „sus”) și plasați-o în interiorul cutiei HyperDuino cu jumătatea contururilor sloturilor care se potrivesc cu decupajele de pe cutie. Faceți tot ce puteți pentru a alinia cele două linii orizontale cu pliurile din partea de jos a casetei HyperDuino + R.

4. După ce ați poziționat partea stângă a filmului transparent, îndepărtați suportul de hârtie din jumătatea dreaptă și terminați de atașat modelul.

5. Utilizați vârful Phillips al șurubelniței HyperDuino inclus în kitul dvs. pentru a face găuri mici pentru șuruburile mașinii care vor ține motoarele în poziție. Există două găuri pentru fiecare motor, plus o gaură pentru axa motorului.

6. Continuați și faceți încă două găuri pentru bila cu role.

7. Pentru axele motoarelor, utilizați instrumentul albastru de găurit din plastic al kitului HyperDuino pentru a face prima gaură mică care se aliniază cu axele motoarelor. Apoi utilizați un stilou de plastic sau similar pentru a mări gaura cu diametrul de aproximativ ¼”inch.

8. Puneți o șaibă pe fiecare dintre șuruburile lungi (1 ½”) și împingeți prin orificiile motoarelor din exteriorul cutiei. (Este nevoie de un pic de presiune fermă, dar șuruburile ar trebui să se potrivească bine prin găuri.)

9. Montați motorul, care are 2 găuri mici care se potrivesc șuruburilor mașinii, pe șuruburi și fixați-l cu piulițele. Șurubelnița HyperDuino va fi utilă pentru strângerea șuruburilor, dar nu strângeți prea mult până când cartonul este zdrobit.

10. Repetați pentru celălalt motor.

11. Localizați cercurile cu velcro. Asociați cercurile cu cârlig și buclă (fuzzy) împreună cu fundul încă atașat. Apoi scoateți suportul din cercul buclei (fuzzy) și atașați fiecare cerc unde vedeți cele 3 contururi pentru placa HyperDuino și cutia bateriei. După plasare, scoateți suportul din cercul cârligului.

12. Acum plasați cu grijă HyperDuino cu suportul din spumă și cutia bateriei (închisă și cu comutatorul „sus”) pe cercurile cu velcro. Apăsați-le cu suficientă forță încât să se lipească de spatele adeziv al cercurilor.

13. Acum puteți atașa bateria și firele motorului. Dacă priviți foarte atent, puteți vedea etichete lângă fiecare dintre cele 8 terminale ale motorului, etichetate A01, A02, B01 și B02. Atașați firul negru al motorului superior („B”) la B02, iar firul roșu la B01. Pentru motorul inferior („A”), atașați firul roșu al motorului inferior („A”) la A02, iar firul negru la A01. Pentru a face conexiunea, introduceți ușor firul în gaură până când simțiți că se oprește, apoi ridicați maneta portocalie și țineți-o deschisă în timp ce împingeți firul încă 2 mm sau mai mult în gaură. Apoi eliberați maneta. Dacă firul este fixat în mod corespunzător, acesta nu va ieși când îl trageți ușor.

14. Pentru firele bateriei, atașați firul roșu la Vm al conectorului de alimentare al motorului, iar firul negru la Gnd. Motoarele mici pot fi alimentate de la bateria Arduino 9v, dar o baterie suplimentară, cum ar fi cele patru baterii AA, poate fi utilizată pentru alimentarea motoarelor și este conectată utilizând cele 2 terminale din partea stângă sus a plăcii HyperDuino + R. Alegerea dvs. depinde de dvs. pentru aplicația dvs. particulară și este configurată prin mutarea „jumperului” într-o poziție sau alta. Poziția implicită este în dreapta, pentru a alimenta motoarele de la bateria de 9v. Pentru aceste activități, unde ați adăugat carcasa cu patru baterii AA, veți dori să mutați jumperul în poziția „stânga”.

15. În cele din urmă, împingeți cutia împreună așa cum se arată într-una din ultimele imagini rămase.

16. Acum este un moment bun pentru a introduce cele două șuruburi de mașină de ⅜”cu șaibe din interiorul cutiei prin orificii și a atașa ansamblul cu bile cu role cu șaibe.

17. Acum atașați roțile doar apăsându-le pe axe. Acordați atenție roților de pe axele motorului, astfel încât roțile să fie perfect perpendiculare pe axe și să nu fie înclinate mai mult decât puteți evita. Roțile bine aliniate vor oferi mașinii o pistă mai dreaptă atunci când se deplasează înainte.

18. Ultimul lucru de făcut deocamdată este să faci o gaură pentru cablul USB. Acest lucru nu este atât de ușor de făcut într-un mod frumos, dar cu puțină determinare, veți putea face treaba. Uitați-vă la conectorul USB de pe placa HyperDuino și la caseta descrisă cu eticheta „cablu USB”. Urmați vizual acest lucru în partea laterală a cutiei și utilizați vârful șurubelniței HyperDuino Phillip pentru a face o gaură care este la aproximativ 1 deasupra fundului cutiei și cât mai bine posibil aliniată la centrul căii cablului USB. Dacă acest lucru este descentrat, va fi puțin mai dificil mai târziu să conectați cablul USB prin gaură. După ce ați început gaura cu șurubelnița, lărgiți-o mai departe cu instrumentul albastru de realizare a găurilor, apoi un butoi de plastic, și în cele din urmă treceți la un Sharpie sau orice alt instrument cu cel mai mare diametru pe care îl puteți găsi. Dacă aveți un cuțit Xacto, acest lucru va fi cel mai bun, dar este posibil să nu fie disponibile în setările clasei.

19. Testați dimensiunea găurii cu capătul conectorului pătrat al cablului USB HyperDuino. Gaura nu va fi foarte frumoasă, dar va trebui să o faceți suficient de mare pentru ca conectorul pătrat să poată trece. Notă: După realizarea găurii, fluidul corecțional („White-out”) este o modalitate de a picta peste cartonul mai întunecat expus de găurire.

20. Pentru a închide capacul cutiei, va trebui să faceți 2 tăieturi cu foarfece, în cazul în care clapeta ar pătrunde în alt mod în motor și fie îndoiți puțin clapeta rezultată, fie o tăiați complet.

Pasul 3: Codificarea unui program simplu „Maze-Running”

Prima provocare de programare va fi crearea unui program care poate „conduce” mașina printr-un model.

Pentru a face acest lucru, va trebui să învățați cum să utilizați limbajul de programare bloc iForge pentru a crea funcții care vor controla motoarele la unison pentru a se deplasa înainte și înapoi și, de asemenea, să facă viraje la stânga și la dreapta. Distanța deplasată de mașină în fiecare porțiune a călătoriei sale este determinată de cât timp funcționează motoarele și cu ce viteză, astfel încât veți învăța cum să le controlați și pe acestea.

În interesul eficienței acestui tutorial, vă vom îndrepta acum către documentul „Codificare cu HyperDuino & iForge”.

Acest lucru vă va arăta cum să instalați extensia iForge pentru Chrome, să creați un cont și să creați programe de blocare care controlează pinii de pe HyperDuino.

După ce ați terminat, reveniți aici și continuați cu acest tutorial și învățați cum să controlați motoarele folosind HyperDuino.

Pasul 4: Controlul de bază al motorului

În partea de sus a plăcii HyperDuino „R” sunt terminale ușor de conectat, care vă permit să introduceți un fir gol de la un motor sau de la baterie. Acest lucru este necesar pentru a nu fi necesari conectori speciali și este mai probabil să puteți conecta bateriile și motoarele „din cutie”.

Notă importantă: Numele „A01” și „A02” pentru conectorii motorului NU indică faptul că pinii analogici A01 și A02 le controlează. „A” și „B” sunt utilizate numai pentru a desemna motoarele „A” și „B”. Pinii I / O digitale de la 3 la 9 sunt utilizați pentru a controla orice motoare atașate la terminalele plăcii HyperDuino + R.

Bateria trebuie aleasă cu o capacitate de putere (miliamp-ore) și o tensiune adecvată motoarelor pe care le utilizați. 4 sau 6 baterii AA într-o cutie ca aceasta sunt tipice:

Exemplu de la Amazon: 6 suport baterie AA cu conector de 2,1 mm x 5,5 mm ieșire 9V (imagine 2)

Este important să conectați corect polaritatea (pozitivă și negativă) la Vm (pozitivă) și Gnd („masă” = negativă). Dacă conectați cablul pozitiv al unei surse de alimentare la intrarea negativă (Gnd) a conexiunii externe de alimentare, există o diodă de protecție care blochează scurtcircuitul și, în același timp, motoarele nu se vor alimenta.

Controlerul motorului poate controla fie:

Patru motoare CC unidirecționale conectate la A01 / Gnd, A02 / Gnd, B01 / Gnd, B02 / Gnd

Notă: numai un motor „A” și un motor „B” pot fi pornite în același timp. Nu este posibil să aveți toate cele patru motoare cu o singură direcție pornite în același timp.

Pinul 8: înalt, Pinul 9: scăzut = Motorul A01 „pornit”

Pin 8: scăzut, Pin 9: înalt = Motorul A02 „pornit”

(Pinii 8, 9: scăzut = ambele motoare B sunt oprite)

Pin 12: scăzut, Pin 13: înalt = Motorul B01 „pornit”

Pinul 12: înalt, Pinul 13: scăzut = Motorul B02 „pornit”

(Pinii 12, 13: scăzut = ambele motoare B sunt oprite)

Două motoare DC bidirecționale conectate la A01 / A02 și B01 / B02

Pin 8 = înalt, pin 9 = scăzut = Motorul A „înainte *”

Pinul 8 = scăzut, pinul 9 = ridicat = Motorul „invers *”

(Pinul 8 = scăzut, pinul 9 = scăzut = Motorul A „oprit”)

Pin 12 = ridicat, pin 13 = redus = Motorul B „înainte *”

Pin 12 = scăzut, pin 13 = înalt = Motorul B „invers *”

(Pin 12 = low, pin 13 = low = Motor B “off”)

(* sub rezerva polarității cablajului motorului și a orientării motorului, roții și mașinii robotizate.)

Un motor pas cu pas conectat la A01 / A02 / B01 / B02 și Gnd

Limitele de tensiune și curent ale controlerului motor HyperDuino sunt de 15v și 1,2 A (medie) / 3,2 A (vârf) pe baza IC-ului controlerului motor Toshiba TB6612FNG.

Motorul „A”: Conectați-vă la A01 și A02

(Uită-te la ultimele două imagini pentru demonstrație)

Viteza motorului

Viteza motoarelor A și B este controlată cu pinii 10 și respectiv 11:

Viteza motorului A: Pinul 10 = PWM 0-255 (sau pinul setat 10 = HIGH)

Viteza motorului B: Pinul 11 = PWM 0-255 (sau pinul setat 11 = HIGH)

În funcționarea cu o singură direcție (patru motoare), controlul turației pinului 10 funcționează atât pentru motoarele „A”, cât și pinul 11 pentru ambele motoare „B”. Nu este posibil să controlați în mod independent viteza tuturor celor patru motoare.

Motoare cu putere redusă (mai puțin de 400ma)

Controlerul motorului poate utiliza o sursă de baterie externă de până la 15v și 1,5 amperi (2,5 amperi momentan). Cu toate acestea, dacă utilizați un motor care poate funcționa pe 5-9v și folosește mai puțin de 400ma, puteți utiliza jumperul negru de lângă conectorii de alimentare ai motorului și să-l mutați în poziția „Vin”. Poziția alternativă, „+ VM” este pentru alimentare externă.

Activitate Smart Car

Cu mașina inteligentă asamblată, puteți trece acum la Activitatea mașinii inteligente, unde veți învăța cum să vă programați mașina.