PiCar: Construirea unei platforme autonome: 21 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Acest instructabil detaliază pașii necesari pentru a construi un PiCar

Ce este PiCar?

PiCar este o platformă de mașini autonome cu sursă deschisă. Nu este autonom de la sine, dar puteți adăuga cu ușurință senzori pentru a controla mașina cu un Arduino sau Raspberry Pi.

De ce să folosiți PiCar în locul unei mașini RC?

Utilizarea PiCar este foarte asemănătoare cu utilizarea unei mașini RC ca platformă. Cu toate acestea, PiCar vă oferă mai mult control și este mai ușor de modificat decât o mașină RC. Șasiul pentru PiCar este imprimat 3D și puteți edita cu ușurință modelul 3D pentru a adăuga mai mult spațiu în mașină, dacă este necesar. În plus, toate piesele sunt fie ușor disponibile online, fie pot fi tipărite 3D.

Cine a făcut PiCar?

PiCar a fost proiectat la Universitatea Washington din St. Louis, în laboratorul lui Humberto Gonzalez și Silvia Zhang. Mașina a fost proiectată în mai 2017 și a participat la un concurs de robotică în iunie. PiCar a intrat în top 10 din cele peste 30 de echipe internaționale din competiția de inovații pentru robotica drumurilor de mătase de la Universitatea Xi'an Jiaotong din Xi'an, China. Iată un link către un videoclip YouTube al FlowBot.

Această instrucțiune detaliază doar cum să construiți un PiCar. Dacă doriți să utilizați codul de exemplu cu PiCar, vă rugăm să consultați depozitul nostru GitHub pentru a accesa codul de exemplu și documentația suplimentară.

Pasul 1: Lista pieselor

Lista de componente:

• Motor fără perii și ESC (32,77 USD)
• Baterie (10,23 dolari)
• Servomotor (6,15 dolari)
• Roți (28 USD; cu inserție și lipite de roată)
• Axa, 6 mm (19,38 USD)
• Adaptoare pentru roți hexagonale (3,95 USD)
• Gear mare (8,51 USD)
• Pinion Gear (5,49 dolari)
• Rulmenți cu alezaj de 3 mm, diametru exterior de 8 mm (8,39 USD)
• Rulmenți cu alezaj de 2 mm, diametru exterior de 5 mm (9,98 USD)
• Rulmenți de osie (30,68 USD)
• Șuruburi M3 și M2 (9,99 USD)
• Acces la o imprimantă 3D

Total: 176,00 USD

Opțional:

• Card de programare ESC (8,40 USD)

  Card de programare Turnigy TrackStar ESC

• Încărcător de baterie (24,50 USD)

  Încărcător de baterie Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC (mufa SUA)

• Set de chei Alan (9,12 dolari)

  https://www.amazon.com/TEKTON-Wrench-Metric-13-Pie…

• Controler RC cu receptor (22,58 USD)

  https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-gt2e-afhds-2…

• Arduino (10,9 dolari)

  https://www.amazon.com/Elegoo-Board-ATmega328P-ATM…

• Pâine (6,99 USD)

  https://www.amazon.com/eBoot-Experiment-Solderless…

• Diverse fire (6,99 USD)

  https://www.amazon.com/GenBasic-Female-Solderless-…

Total: 89,48 USD

Piesele au fost alese folosind trei criterii:

• Funcționalitate
• Accesibilitate
• Disponibilitatea fișei tehnice

Piesele necesare pentru a funcționa bine, astfel încât să funcționeze după cum doriți și să dureze mult timp. Acestea trebuie cumpărate cu ușurință online, astfel încât alte persoane să poată reproduce PiCar. Acest lucru este important, deoarece laboratorul nostru va produce mai multe mașini în viitor și pentru că dorim ca mașina să fie ușor disponibilă pentru oamenii din întreaga țară. Părțile trebuie să aibă fișe de date, deoarece vom efectua experimente cu PiCar. Atunci când efectuați experimente academice, este important să știți exact ce intră în echipamentul pe care îl utilizați. Deținerea fișelor de date face experimentul replicabil.

Pasul 2: Accesarea modelelor 3D

Cum se accesează fișierele CAD găzduite pe Onshape:

1. Accesați

2. Dacă vi s-au dat detaliile contului, utilizați acele acreditări pentru a vă conecta.

3. În caz contrar, creați un cont nou. Odată ce contul dvs. este configurat și v-ați conectat, accesați: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… pentru a accesa ansamblul auto Pi.

4. Deschiderea linkului vă va duce la fișierul Pi Car Assembly așa cum se vede în imaginile de mai sus. Dacă utilizați acreditările furnizate, veți avea acces la „editare” la acest ansamblu și la toate fișierele de piese. Dacă utilizați un cont de utilizator nou, puteți crea o copie a ansamblului și o puteți edita în acest fel.

5. Pentru a afla Onshape, accesați

6. Imaginea de mai sus arată cum să accesați fiecare piesă, ansamblu, subansamblu sau desen.

7. Cel mai bun mod de a verifica dimensiunile (distanța sau unghiul dintre piese) este să mergeți la desenul piesei respective sau al ansamblului. Înainte de a verifica dimensiunile, asigurați-vă că sincronizați desenul cu ansamblul sau piesa corespunzătoare făcând clic pe butonul de actualizare, așa cum se vede în imaginea de mai sus.

8. Pentru a verifica o anumită dimensiune, utilizați instrumentul de dimensiune punct-la-punct, punct-la-linie, linie-linie, unghi etc., și faceți clic pe o pereche de puncte / linii, așa cum se arată în cele de mai sus. imagine.

Pasul 3: Descărcarea modelelor 3D

Acum că aveți acces la modelele 3D, trebuie să le descărcați în format 3D

9 părți pe care trebuie să le descărcați:

• Finalul șasiului
• Legătură de bază Ackermann
• Claxon servo Ackermann

• Roată hexagonală de 12 mm

  (x2) Ambele părți sunt părți identice

• Brațul Ackermann

  (x2) Ambele părți stânga și dreapta; aceste fișiere sunt imagini în oglindă

• Ackermann pin link

  (x2) Ambele părți sunt părți identice

1. Pentru a descărca părțile de mai sus, accesați ansamblul PiCar principal din OnShape
2. Faceți clic dreapta pe partea pe care doriți să o descărcați
3. Faceți clic pe export
4. Salvați fișierul ca fișier.stl
5. Repetați acești pași pentru a salva toate cele 9 fișiere ca fișiere.stl

Dacă întâmpinați o problemă în care fișierele nu pot fi descărcate, puteți găsi fișierele pas sau fișiere stl pe GitHub. Din pagina principală faceți clic pe hw, șasiu și, în final, stl_files sau step_files.

Pasul 4: Imprimați 3D fișierele. STL

Utilizați imprimanta 3D la alegere pentru a imprima toate fișierele.stl

Majoritatea tipăriturilor trebuie să fie tipărite cu suporturi, dar am constatat că câteva dintre ele se imprimă mai bine fără ele. Vă recomandăm să imprimați servo-claxonul Ackermann, roata hexagonală de 12 mm și brațele Ackermann într-o imprimare separată și fără suporturi. Acest lucru va reduce timpul total de imprimare și va crește calitatea imprimărilor.

Am tipărit toate piesele cu umplutură 100%, dar aceasta a fost o alegere personală. Ați putea ajunge până la 20% umplere, dacă doriți. Am decis să imprim cu o umplutură atât de mare, în încercarea de a crește rezistența pieselor.

Imprimările mele au fost setate la o înălțime a stratului de 0,1 mm. Am luat această decizie deoarece 0,1 mm este setarea implicită pentru imprimanta mea 3D. Aș recomanda imprimarea pieselor între 0,1 mm și 0,2 mm înălțimea stratului.

Pasul 5: Împingeți rulmenții într-un sistem de stearing frontal imprimat 3D

Un rulment de 3 mm intră în ambele părți tipărite Ackermann Arm 3D

Ar trebui să puteți împinge rulmenții cu ajutorul degetelor. Cu toate acestea, dacă este necesară mai multă forță, vă recomand să apăsați un obiect plat în rulment, astfel încât să puteți împinge cu mai multă forță. Încercați să nu utilizați un obiect ascuțit sau să nu afectați brusc rulmentul.

Apăsați doi rulmenți de 2 mm în ambele părți ale brațului Ackermann

Apăsați un rulment de 2 mm în ambele părți ale Ackermann Pin Link

Vă rugăm să consultați fotografiile pentru a înțelege unde merg toți rulmenții. Ar trebui să fie ușor de spus, deoarece rulmenții vor intra doar într-o gaură dimensionată corect.

Pasul 6: Înșurubați Ackermann Servo Horn pe Servo

Apăsați partea imprimată 3D Ackermann Servo Horn pe partea superioară a servo-ului.

Servocornul Ackermann ar trebui să se fixeze chiar înăuntru. În caz contrar, puteți tăia vârful servo-ului. După cum puteți vedea în prima fotografie, am tăiat vârful servoului pentru a vă arăta cum ar arăta asta.

Folosiți unul dintre șuruburile livrate împreună cu servo-ul dvs. pentru a înșuruba Ackermann Servo Horn pe servo

Acest pas este destul de simplu. Șurubul va asigura că piesele sunt conectate în mod fiabil.

Pasul 7: Conectarea ansamblului roții din față imprimate 3D

Conectați cele două părți ale brațului Ackermann la Ackermann Base Link cu două șuruburi M2 și piulițe

Folosiți rulmentul central pentru acest pas. Vă rugăm să consultați fotografiile pentru a vedea unde să atașați piesele Ackermann Arm. Cele două părți ar trebui să fie o imagine în oglindă.

Conectați cele două piese Ackermann Pin Link la piesele Ackermann Arm folosind două șuruburi M2 și piulițe.

Sfârșitul Ackermann Pin Link care NU are rulment este sfârșitul pe care îl folosiți pentru a atașa brațul Ackermann. Vă rugăm să consultați fotografiile pentru a obține o orientare corectă a pieselor.

IMPORTANT: Părțile Ackermann Pin Link din stânga și din dreapta sunt răsturnate una față de cealaltă

Aceasta înseamnă că un capăt al lagărului ar trebui să plutească deasupra celuilalt, așa cum se vede în fotografii.

Pasul 8: Atașați servo la ansamblul roții din față

Cu ajutorul unui șurub și piuliță M2, atașați servo la ansamblul roții din față

Servocornul Ackermann trece între cele două părți Ackermann Pink Link. Consultați fotografiile, astfel încât să obțineți orientarea părților corectă.

Pasul 9: Conectați roțile la ansamblul roții din față

Introduceți cele două piese imprimate 3D de 12 mm Hex în cele două roți

Această parte imprimată 3D acționează ca un distanțier între roată și mașină. Acest lucru permite ca anvelopele să fie cât mai aproape de șasiu, în timp ce încă nu se ating.

Folosiți două șuruburi și piulițe M3 pentru a atașa cele două roți la ansamblul roții din față

Capul șurubului merge pe exteriorul roții, iar piulița se duce pe interior. Aceasta completează ansamblul roții din față.

Pasul 10: Montați pinionul pe arborele motorului

Angrenajul pinion trebuie să fie ciocănit pe arborele motorului

Vă recomand să folosiți un ciocan de plastic pentru a nu deteriora piesele. Păstrați roata dințată lângă marginea arborelui, așa cum se vede în fotografie.

Pasul 11: Tăiați axul la lungime

Tăiați puntea la 69 mm

Axa de 6 mm diametru are 200 mm lungime când ajunge de la McMaster Carr. Axa trebuie tăiată la 69 mm pentru această construcție.

Vă recomand să utilizați un Dremel cu un dispozitiv de râșnit disc rotativ. Deoarece osia este fabricată din oțel inoxidabil, va dura câteva minute de șlefuire pentru a o tăia la lungime. Mi-a luat puțin peste 5 minute să-mi tai axelul pentru această construcție. Vă recomand să utilizați Dremel pentru a tăia un șanț în capătul axului. Acest lucru va permite rulmenților montați și angrenajelor de fixare să alunece mai ușor.

Pasul 12: Glisați rulmenții montați pe axă

Rulmenții montați trebuie glisați pe osie

Aceasta începe să construiască ansamblul roții din spate

Pasul 13: Montați roata dințată pe axă

Glisați roata dințată pe partea dreaptă a osiei

Asigurați-vă că șurubul de blocare este în partea din față a angrenajului.

Folosind cheia hexagonală furnizată, înșurubați șurubul de blocare până când este strâns de ax

Ar putea fi cel mai bine să păstrați șurubul de blocare pentru moment și să îl strângeți complet mai târziu. Acest lucru vă va asigura că dinții angrenajului cu pinion se potrivesc bine cu angrenajul pinion.

Pasul 14: Atașați adaptoare hexagonale pe 2 roți

Înșurubați cele două adaptoare hexagonale pe roți folosind șuruburile furnizate.

Asigurați-vă că șuruburile sunt strânse complet.

Pasul 15: Atașați roțile și rulmenții blocului de pernă pe punte

Glisați ambele roți pe ambele capete ale osiei

Strângeți șuruburile de blocare astfel încât roțile să fie fixate în poziție

Pasul 16: Montați motorul fără perii pe șasiu

Montați motorul pe șasiu folosind trei șuruburi M2.

Este util pentru mai târziu dacă orientați firele astfel încât acestea să fie orientate spre interiorul șasiului.

Pasul 17: Montați ansamblul roții din spate pe șasiu

Montați ansamblul roții din spate pe șasiu folosind patru șuruburi și piulițe M3.

Asigurați-vă că angrenajul și pinionul sunt aliniate și că dinții lor se îmbină bine.

Dacă dinții nu se îmbină bine, slăbiți șurubul de blocare de pe roata dințată. Deplasați roata dințată de-a lungul axei până când aceasta se plasează cu roata dințată.

Pasul 18: Atașați ansamblul roții din față la șasiu

Montați ansamblul roții din față pe șasiu folosind patru șuruburi și piulițe M3.

Introduceți servo în cutia de servo dreptunghiulară din șasiu.

Pasul 19: Conectați ESC la motorul fără perii

Conectați aceleași fire colorate de pe motor la firele de pe ESC

Aceste fire furnizează energie motorului. Motorul este un motor fără perii, ceea ce înseamnă că este acționat de curent alternativ în trei seturi de bobine. ESC decide când să schimbe curentul în funcție de semnalul pwm pe care îl primește de la cablul său de informații.

Pasul 20: Conectați cablurile de informații ESC și motor la receptor

Asigurați-vă că pozitivul și solul sunt în locația corectă pentru receptor. Este foarte important ca firele pozitive (roșii) să fie toate în același rând.

Consultați manualul de utilizare al controlerului RC pentru a determina ce locație trebuie să meargă fiecare dintre cabluri. Pentru controlerul meu, cablul servo este în canalul unu, în timp ce cablul ESC este în canalul doi.

Pasul 21: alimentați totul cu bateria LiPo și testați cu controlerul RC

Conectați bateria LiPo la ESC pentru a alimenta întregul sistem Acum puteți controla mașina cu controlerul RC. Testați dacă întregul sistem funcționează conform intenției.

Poate fi necesar să reglați servo-ul astfel încât mașina să circule drept. Majoritatea controlerelor RC vă permit să reglați acest unghi. De asemenea, puteți regla cât de mult întoarceți roata până când mașina pornește. Vă recomand să citiți manualul proprietarului pentru controlerul RC, astfel încât să înțelegeți diferitele sale funcții.