Seu próprio carro inteligente e muito mais HyperDuino + R V3.5R com Funduino / Arduino: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Esta é uma cópia direta deste conjunto de instruções AQUI. Para obter mais informações, acesse HyperDuino.com.

Com o HyperDuino + R v4.0R você pode iniciar um caminho de exploração em muitas direções diferentes, desde o controle de motores até a exploração da eletrônica, desde a programação (codificação) até a compreensão de como os mundos físico e digital podem interagir. Com tudo de novo que você aprende, suas próprias possibilidades de invenção, inovação e outras descobertas são ampliadas dez vezes ou mais.

Este tutorial em particular segue o caminho de transformar uma caixa de papelão mais algumas rodas e motores em um “carro inteligente”. Isso é frequentemente chamado de robótica, mas é um tópico digno de consideração quanto ao que diferencia um autômato (autômato), carros inteligentes e um "robô" (veja também, origem da palavra "robô"). Por exemplo, este “robô cambaleante” é realmente um “robô” ou simplesmente um autômato?

Pode parecer que as palavras não são importantes, no entanto, para nossos propósitos, consideramos que as diferenças são que um autômato é algo que não muda seu comportamento com base em uma entrada externa. Ele repete o mesmo curso de ações programadas indefinidamente. Um robô é algo que executa diferentes ações em resposta a diferentes entradas. Na forma avançada, os níveis de várias entradas podem resultar em ações diferentes. Ou seja, não apenas uma saída por entrada, mas ações diferentes com base em uma análise programada de várias entradas.

O “carro inteligente” explora essa gama. Na forma mais simples, um carro inteligente é pré-programado para se mover em um caminho pré-definido. O desafio neste caso pode ser mover o carro através de um “labirinto” pré-fabricado. No entanto, nesse ponto, o sucesso da missão é determinado totalmente pelo conjunto pré-programado de ações, por exemplo, forward 10, right, forward 5, left, etc.

No próximo nível, uma entrada como a de um sensor de alcance pode fazer o carro parar antes de entrar em contato com o obstáculo e fazer uma curva para tomar uma nova direção. Este seria um exemplo de uma entrada, uma ação. Ou seja, a mesma entrada (um obstáculo) sempre resulta na mesma saída (uma volta para longe do obstáculo).

Em um nível mais avançado, o programa pode monitorar várias entradas, como o nível da bateria junto com o caminho a seguir e / ou evitar obstáculos, e combinar tudo isso em uma próxima ação ideal.

No primeiro caso, o programa é apenas uma sequência de jogadas. No segundo e terceiro exemplos, o programa inclui uma estrutura “se-então” que permite fazer diferentes partes do programa em resposta às entradas dos sensores.

Etapa 1: Materiais

Caixa HyperDuino ou similar

HyperDuino + R v3.5R + Funduino / Arduino

Filme transparente com verso adesivo (OL175WJ) com padrão impresso. (ou use este guia apenas para os motores e rodízios que podem ser impressos em papel)

Caixa de 4 pilhas AA mais 4 pilhas AA

2 motoredutores de redução

2 rodas

1 rodízio de roller ball

4 # 4 x 40 parafusos de máquina de 1 ½ com arruela e porca # 4s

2 parafusos de máquina # 4 x 40 ⅜ com arruela e porca # 4s

1 philipps / chave de fenda plana

1 sensor de alcance ultrassônico HC SR-04

1 servo 9g

1 caixa de bateria 4xAA

4 pilhas AA

1 bateria de 9v

1 controle remoto IR e receptor IR

1 módulo receptor SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE

Sensor ultrassônico 1HC-SR04

2 cabos de conexão de 3 fios.

2 cabos de conexão de 4 fios compatíveis com Grove.

1 conector Grove para soquetes de cabo

1 etiqueta adesiva branca em branco

1 chave de fenda HyperDuino (ou similar)

Etapa 2: construindo o carro inteligente

(Todas as imagens fornecidas acima)

Prepare a caixa

Embora o kit HyperDuino Robotics pudesse incluir uma base de plástico chamada “chassis” (pronuncia-se “chass-ee”), achamos que é muito mais satisfatório estar o mais próximo possível da construção “do zero” do seu carro inteligente. Por isso, começaremos por reaproveitar a caixa de papelão do próprio kit de Robótica HyperDuino.

Na caixa do HyperDuino + R, você encontrará um pedaço de papel branco com verso adesivo e um pedaço de material transparente com verso adesivo com contornos mostrando as posições do HyperDuino, caixa de bateria e motores.

Também existem círculos que indicam onde colocar os círculos de velcro com verso adesivo.

1. Remova o adesivo da etiqueta de papel branco e coloque-o sobre a etiqueta HyperDuino na parte superior da caixa. Observação: este padrão adesivo é fornecido para fornecer um guia de layout para uma caixa específica, a caixa de papelão MakerBit. Depois de usar essa caixa, ou se desejar usar uma caixa diferente, você pode usar este arquivo de padrão PDF para ser impresso em papel e, em seguida, cortar as guias do motor (superior e inferior = esquerda e direita) e uma das guias das rodas do rodízio. Você pode prender o papel com fita adesiva enquanto faz os furos e, depois que eles forem feitos, remova o padrão de papel.

2. Desdobre a caixa HyperDuino + R para que fique plana. Esta é provavelmente a parte mais difícil do projeto. Você precisará pressionar e levantar as abas em cada lado da caixa para fora dos slots na parte inferior da caixa. Você pode descobrir que usar a chave de fenda HyperDuino para empurrar de dentro da aba para fora ajudará a liberar as abas.

3. Remova a metade do adesivo do material transparente no lado esquerdo (se o logotipo do HyperDuino estiver "para cima") e coloque-o dentro da caixa do HyperDuino com os meios contornos das ranhuras combinando com os recortes no caixa. Faça o melhor que puder para alinhar as duas linhas horizontais com as dobras da parte inferior da caixa do HyperDuino + R.

4. Depois de posicionar o lado esquerdo do filme transparente, remova o papel protetor da metade direita e termine de fixar o padrão.

5. Use a ponta phillips da chave de fenda HyperDuino incluída em seu kit para fazer pequenos orifícios para os parafusos de máquina que irão segurar os motores no lugar. Existem dois furos para cada motor, além de um furo para o eixo do motor.

6. Continue e faça mais dois furos para a esfera do rolo.

7. Para os eixos dos motores, utilize a ferramenta furadeira de plástico azul do kit HyperDuino para fazer o primeiro pequeno furo que se alinha com os eixos dos motores. Em seguida, use uma caneta esferográfica de plástico ou similar para aumentar o orifício para cerca de ¼”de polegada de diâmetro.

8. Coloque uma arruela em cada um dos parafusos de máquina longos (1 ½”) e empurre através dos orifícios para os motores de fora da caixa. (É necessário um pouco de pressão firme, mas os parafusos devem se encaixar perfeitamente nos orifícios.)

9. Encaixe o motor, que tem 2 pequenos orifícios que correspondem aos parafusos da máquina, nos parafusos e prenda no lugar com as porcas. A chave de fenda HyperDuino será útil para apertar os parafusos, mas não aperte demais a ponto de o papelão ser amassado.

10. Repita para o outro motor.

11. Localize os círculos de velcro. Emparelhe os círculos de gancho e laço (difusos) com o apoio ainda preso. Em seguida, remova a parte de trás do círculo (difuso) e anexe cada círculo onde você vê os 3 contornos de cada um para a placa HyperDuino e a caixa da bateria. Após a colocação, remova o suporte do círculo do gancho.

12. Agora coloque com cuidado o HyperDuino com seu forro de espuma e a caixa da bateria (fechada e com o lado da chave para cima) sobre os círculos de velcro. Pressione-os para baixo com força suficiente para que grudem na parte posterior adesiva dos círculos.

13. Agora você pode conectar os fios da bateria e do motor. Se você olhar bem de perto, poderá ver as etiquetas ao lado de cada um dos 8 terminais do motor, etiquetados A01, A02, B01 e B02. Conecte o fio preto do motor superior (“B”) ao B02 e o fio vermelho ao B01. Para o motor inferior (“A”), conecte o fio vermelho do motor inferior (“A”) a A02 e o fio preto a A01. Para fazer a conexão, insira suavemente o fio no orifício até sentir que ele pare e, em seguida, levante a alavanca laranja e a mantenha aberta enquanto empurra o fio mais 2 mm ou mais para dentro do orifício. Em seguida, solte a alavanca. Se o fio estiver devidamente preso, ele não sairá quando você puxá-lo com cuidado.

14. Para os fios da bateria, conecte o fio vermelho a Vm do conector de alimentação do motor e o fio preto a Gnd. Pequenos motores podem ser alimentados com a bateria do Arduino 9v, mas uma bateria adicional, como o pacote de quatro baterias AA, pode ser usada para alimentar os motores e é conectada usando os 2 terminais no canto superior esquerdo da placa HyperDuino + R. A escolha é sua para sua aplicação específica e é configurada movendo o “jumper” para uma posição ou outra. A posição padrão é à direita, para alimentar os motores com bateria de 9v. Para essas atividades, nas quais você adicionou o estojo de quatro baterias AA, você desejará mover o jumper para a posição “esquerda”.

15. Por fim, dobre a caixa toda como mostrado em uma das últimas fotos restantes.

16. Agora é um bom momento para inserir os dois parafusos de máquina de ⅜”com arruelas de dentro da caixa através dos orifícios e prender o conjunto de esfera com arruelas.

17. Agora prenda as rodas apenas pressionando-as nos eixos. Preste atenção às rodas nos eixos do motor, de modo que as rodas fiquem perfeitamente perpendiculares aos eixos, e não em ângulo mais do que você pode evitar. Rodas bem alinhadas darão ao carro uma trajetória mais reta quando ele se mover para frente.

18. A última coisa a fazer agora é abrir um orifício para o cabo USB. Isso não é tão fácil de fazer de uma maneira bonita, mas com um pouco de determinação, você será capaz de fazer o trabalho. Veja o conector USB na placa HyperDuino e a caixa destacada com o rótulo “cabo USB”. Siga isso visualmente para a lateral da caixa e use a ponta da chave de fenda Phillips HyperDuino para fazer um orifício que fica cerca de 1”acima da parte inferior da caixa e o mais bem alinhado possível ao centro do caminho do cabo USB. Se estiver descentrado, será um pouco mais difícil posteriormente conectar o cabo USB através do orifício. Depois de iniciar o orifício com a chave de fenda, aumente ainda mais com a ferramenta de fazer orifícios azul e, em seguida, com um cilindro de caneta de plástico, e, finalmente, mova-se para um Sharpie ou qualquer outra ferramenta de maior diâmetro que você possa encontrar. Se você tiver uma faca Xacto, será melhor, mas podem não estar disponíveis nas configurações da sala de aula.

19. Teste o tamanho do orifício com a extremidade do conector quadrado do cabo HyperDuino USB. O buraco não será muito bonito, mas você precisará torná-lo grande o suficiente para que o conector quadrado possa passar. Nota: Depois de fazer o furo, o fluido correcional ('White-out') é uma forma de pintar sobre o papelão mais escuro exposto pela abertura do furo.

20. Para fazer com que a tampa da caixa feche, você precisará fazer 2 cortes com uma tesoura onde a aba poderia entrar no motor e dobrar a aba resultante um pouco para trás ou cortá-la inteiramente.

Etapa 3: codificando um programa simples de "execução em labirinto"

O primeiro desafio de programação será criar um programa que possa “conduzir” o carro por um padrão.

Para fazer isso, você terá que aprender a usar a linguagem de programação de blocos iForge para criar funções que controlarão os motores em uníssono para se mover para frente e para trás, e também fazer curvas para a esquerda e para a direita. A distância percorrida pelo carro em cada parte de sua jornada é determinada por quanto tempo os motores funcionam e em que velocidade, então você aprenderá como controlá-los também.

No interesse da eficiência neste tutorial, iremos encaminhá-lo para o documento “Codificando com o HyperDuino & iForge”.

Isso mostrará como instalar a extensão iForge para Chrome, criar uma conta e criar programas de bloco que controlam os pinos no HyperDuino.

Quando terminar, volte aqui e continue com este tutorial, aprendendo a controlar motores usando o HyperDuino.

Etapa 4: Controle Básico do Motor

Na parte superior da placa HyperDuino “R” estão terminais de fácil conexão que permitem inserir um fio desencapado de um motor ou bateria. Isso evita a necessidade de conectores especiais e é mais provável que você consiga conectar baterias e motores "fora da caixa".

Nota importante: Os nomes “A01” e “A02” para os conectores do motor NÃO significam que os pinos analógicos A01 e A02 os controlam. O “A” e “B” são usados apenas para designar os motores “A” e “B”. Os pinos de E / S digital 3 a 9 são usados para controlar qualquer motor conectado aos terminais da placa HyperDuino + R.

A bateria deve ser escolhida com uma capacidade de energia (miliamperes-hora) e voltagem adequada aos motores que você está usando. 4 ou 6 baterias AA em uma caixa como esta são típicas:

Exemplo da Amazon: Suporte de bateria 6 AA com conector de 2,1 mm x 5,5 mm de saída de 9 V (Figura 2)

É importante conectar corretamente a polaridade (positiva e negativa) a Vm (positiva) e Gnd (“terra” = negativa). Se você conectar o fio positivo de uma fonte de alimentação à entrada negativa (Gnd) da conexão de alimentação externa, existe um diodo de proteção que bloqueia o curto-circuito e, ao mesmo tempo, os motores não serão energizados.

O controlador do motor pode controlar:

Quatro motores CC de direção única conectados a A01 / Gnd, A02 / Gnd, B01 / Gnd, B02 / Gnd

Nota: apenas um motor “A” e um motor “B” podem estar ligados ao mesmo tempo. Não é possível ter todos os quatro motores unidirecionais ligados ao mesmo tempo.

Pino 8: alto, Pino 9: baixo = Motor A01 "ligado"

Pino 8: baixo, Pino 9: alto = Motor A02 "ligado"

(Pinos 8, 9: baixo = ambos os motores B desligados)

Pino 12: baixo, Pino 13: alto = Motor B01 "ligado"

Pino 12: alto, Pino 13: baixo = Motor B02 "ligado"

(Pinos 12, 13: baixo = ambos os motores B desligados)

Dois motores CC bidirecionais conectados a A01 / A02 e B01 / B02

Pino 8 = alto, pino 9 = baixo = Motor A "para frente *"

Pino 8 = baixo, pino 9 = alto = Motor A "reverso *"

(Pino 8 = baixo, pino 9 = baixo = Motor A "desligado")

Pino 12 = alto, pino 13 = baixo = Motor B "para frente *"

Pino 12 = baixo, pino 13 = alto = Motor B “reverso *”

(Pino 12 = baixo, pino 13 = baixo = Motor B “desligado”)

(* sujeito à polaridade da fiação do motor e orientação do motor, roda e carro robótico.)

Um motor de passo conectado a A01 / A02 / B01 / B02 e Gnd

Os limites de tensão e corrente do controlador de motor HyperDuino são 15 V e 1,2 A (média) / 3,2 A (pico) com base no controlador de motor Toshiba TB6612FNG IC.

Motor “A”: Conecte a A01 e A02

(Veja as duas últimas fotos para demonstração)

Velocidade do motor

A velocidade dos motores A e B são controlados com os pinos 10 e 11, respectivamente:

Velocidade do motor A: Pino 10 = PWM 0-255 (ou definir pino 10 = ALTO)

Velocidade do motor B: Pino 11 = PWM 0-255 (ou defina o pino 11 = ALTO)

Na operação de direção única (quatro motores), o controle de velocidade do pino 10 opera para ambos os motores “A” e o pino 11 para ambos os motores “B”. Não é possível controlar de forma independente a velocidade de todos os quatro motores.

Motores de baixa potência (menos de 400ma)

O controlador do motor pode usar uma fonte de bateria externa de até 15 V e 1,5 amperes (2,5 amperes momentaneamente). No entanto, se você estiver usando um motor que pode funcionar em 5-9 V e usa menos de 400ma, você pode usar o jumper preto ao lado dos conectores de alimentação do motor e movê-lo para a posição "Vin". A posição alternativa, “+ VM” é para alimentação externa.

Atividade de carro inteligente

Com seu carro inteligente montado, você pode agora prosseguir para a Atividade do carro inteligente, onde aprenderá como programar seu carro.