Carro RC autônomo: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Com o surgimento dos carros autônomos e autônomos hoje, decidi assumir o desafio de fazer um só meu. Este projeto também serviu como meu projeto principal em minhas aulas de Design e Desenvolvimento de Engenharia e Robótica e recebeu um prêmio de melhor veículo autônomo em uma competição STEM do ensino médio.

Em vez de começar do zero, optei por usar um carro RC que já tínhamos e emparelhei-o com uma placa RedBoard Arduino Uno. Escolhi o Arduino devido à sua relativa facilidade de uso e programação.

Para aqueles que estão se perguntando, este carro tem um ESC resistente a respingos Redcat Racing 03061 com motor escovado. O ESC já estava programado usando o controlador que acompanha o carro. Eu não testei isso com um motor sem escova, pois não temos um disponível, mas qualquer pessoa é bem-vinda para experimentar este projeto com um motor sem escova.

Em breve resumo, este carro coleta dados de (5) sensores ultrassônicos HC-SR04. Esses dados voltam para o Arduino, onde ele toma decisões sobre como mover. O Arduino então controla o servo de direção e o motor de acordo. O programa usa a biblioteca servo padrão do Arduino para fazer isso, e nenhuma biblioteca adicional é necessária.

O carro é capaz de controlar a velocidade variável por meio de um potenciômetro e dar ré em uma parede quando atinge uma delas. Além disso, o carro pode se corrigir se chegar muito perto de uma parede, ao se afastar.

Etapa 1: Lista de peças

Isenção de responsabilidade: não estou incluindo as peças necessárias para o carro em si, apenas as peças adicionais além do carro. Para isso, será necessário um ESC, motor, chassi, bateria, etc.

Você vai precisar de:

(1) Arduino Uno - cópias irão funcionar muito bem

(1) Placa de ensaio - para este projeto, peguei o trilho +/- de uma placa de ensaio e usei outra placa de ensaio menor. Qualquer tamanho serve.

(5) Sensores Ultrassônicos HC-SR04

(1) Potenciômetro - usado para controlar a velocidade do carro

(20) Fios Dupont Fêmea-Macho - Eu recomendo fortemente ter mais para usar como extensores para outros fios, se necessário

Ferro de solda com solda

Fonte de alimentação Arduino - neste caso, usei (6) baterias AA de 1,2 V conectadas em série. Bancos de energia externos para telefones e tablets como este também funcionam bem quando conectados à porta USB.

Fita, cola quente e / ou quaisquer outros itens usados para prender itens juntos

(1) Chave seletora (opcional - eu a uso para ligar e desligar o Arduino)

Etapa 2: posicionar os sensores

Primeiro, você deve posicionar e prender os sensores corretamente. Tenho (1) sensor voltado para a frente, (2) sensores com ângulo de cerca de 45 graus e (2) sensores nas laterais do carro. I Suportes de montagem impressos em 3D para as laterais e frente e usei cola quente para prender os sensores frontais angulares, pois a cola quente não é condutiva. Os suportes de montagem para as laterais e frontais podem ser baixados e impressos em 3D.

Etapa 3: adicione a placa de ensaio e o potenciômetro

Em seguida, você desejará adicionar a placa de ensaio e o potenciômetro de controle de velocidade antes de iniciar a fiação. Aqui é onde usei uma pequena protoboard e o +/- de outro protoboard devido ao espaço na carroceria do carro, mas um protoboard padrão também serve.

Etapa 4: conecte tudo

Este é provavelmente o maior passo, e um fio errado pode fazer com que o carro não funcione corretamente. Consulte o diagrama de Fritzing acima para orientação extra.

Comece conectando o pino 5v do seu Arduino ao trilho positivo na placa de ensaio e o pino GND do seu Arduino ao trilho negativo da placa de ensaio.

Em seguida, conecte os sensores do sonar. Os sensores HC-SR04 têm cada um de seus quatro pinos etiquetados. Eles são:

VCC - energia 5v

Trig - gatilho para enviar um pulso ultrassônico

Eco - pino receptor que mede a duração do pulso

GND - pino de aterramento

Use fios Dupont fêmea-macho para isso. Cada um dos pinos VCC deve ser conectado ao trilho da placa de ensaio positivo e cada um dos pinos GND deve ser conectado ao trilho da placa de ensaio negativo. Usei fios Dupont fêmea-macho extras como extensores para esta parte, pois tive um problema com alguns dos fios não sendo longos o suficiente.

Em seguida, conecte os pinos Trig e Echo ao Arduino. Eles serão conectados aos pinos digitais do Arduino como:

Sensor frontal central:

Trig - pino 6

Eco - pino 7

Sensor do lado esquerdo:

Trig - 4

Eco - 5

Sensor do lado direito:

Trig - 2

Eco - 3

Sensor frontal esquerdo:

Trig - 10

Eco - 11

Sensor frontal direito:

Trig - 9

Eco - 8

Em seguida, conecte o servo de direção, o motor ESC e o potenciômetro de controle de velocidade.

Primeiro, comece com o servo de direção. O servo do meu carro tinha fios vermelhos, laranja e marrons. As cores podem variar um pouco, mas todas serão conectadas da mesma forma:

Fio marrom (terra) - conecte ao trilho da placa de ensaio negativo

Fio vermelho (alimentação de 5 V) - conecte ao trilho da placa de ensaio de 5 V

Fio laranja (sinal) - conecte ao pino 13 em seu Arduino

O ESC - ou Controlador Eletrônico de Velocidade - que controla o motor é conectado de forma muito semelhante. Nesse caso, os fios são brancos, vermelhos e pretos.

Branco (sinal) - Conecte ao pino 12 em seu Arduino

Vermelho (5v) - NÃO conecte a nada. Devido a uma onda de eletricidade que flui para trás quando o motor para, o 5v não deve ser conectado. Você pode fritar uma porta USB ou, possivelmente, seu Arduino.

Preto (terra) - conecte ao trilho da placa de ensaio negativo

Por fim, conecte o potenciômetro que você colocou na placa de ensaio anteriormente. Provavelmente, pequenos números estão impressos nele em algum lugar. Deve ser conectado como:

1 (pino esquerdo) - conecte ao trilho da placa de ensaio negativo

2 (pino do meio) - conecte ao pino A0 em seu Arduino

3 (pino direito) - conecte ao trilho de placa de ensaio positivo

A fiação ficará muito bagunçada, então se você quiser fazer um gerenciamento de fios, agora é a hora de fazê-lo.

Etapa 5: Ligar o Arduino

Em seguida, você desejará configurar uma solução de energia para o Arduino. Duas fontes de alimentação separadas são usadas neste projeto: a bateria do carro e a bateria do Arduino. Nesse caso, usei (6) baterias AA recarregáveis de 1,2 V conectadas em série. Bancos de energia de telefones celulares portáteis também funcionam, apenas certifique-se de ter um cabo que se conecta à porta USB do Arduino (como mini-USB).

Observe que as baterias de 9 V NÃO funcionarão com este projeto. Devido à forma como as baterias de 9 V são projetadas, a voltagem é suficiente para operar o Arduino, mas a corrente que sai da bateria fará com que ela morra rapidamente. Eu também tive problemas com reinicializações aleatórias na bateria de 9v.

Se você optar por usar a solução que usei, você precisará de:

(6) Pilhas AA (pilhas alcalinas também funcionam bem)

Suportes de bateria AA para todas as (6) baterias. Este funcionaria muito bem e não requer nem mesmo o uso de um ferro de solda. Para a alimentação que eu fiz, eu conectei (3) suportes de duas baterias em série, como ilustrado, soldei os fios positivo / negativo juntos, peguei o plugue de alimentação DC de um adaptador de bateria de 9v e o soldei na extremidade positiva e negativa fios. Em seguida, soldei um botão liga / desliga em série com a fonte de alimentação para facilitar a ativação e desativação do Arduino. Isso é totalmente opcional.

Etapa 6: faça upload do programa Arduino

Em seguida, você precisará fazer o upload do programa para o Arduino. Baixe o programa aqui e carregue-o em seu Arduino por meio do IDE do Arduino.

Para aqueles que desejam modificar o código, incluí alguns pseudocódigos que explicam o que cada parte faz.

EDITAR 25/09/18 - Adicionei um segundo programa para fazê-lo rodar no meio de duas paredes. Não tive a oportunidade de experimentar o código por não ter acesso ao carro, mas fique à vontade para experimentá-lo.

Etapa 7: conecte e ligue tudo

Finalmente, você precisará conectar tudo. Primeiro, conecte a bateria do carro ao carro e ligue o ESC. O ESC deve emitir um bipe, indicando que está pronto para ser "armado" pelo Arduino. Em seguida, ligue o Arduino. O ESC deve apitar três vezes e as rodas devem começar a girar. Se o ESC emitir um bipe, mas as rodas não começarem a girar, gire o potenciômetro para a direita para aumentar a velocidade. Se o carro estiver se movendo muito rápido, gire o potenciômetro para a esquerda.

Se o potenciômetro funcionar ao contrário do que deveria, você pode inverter os fios positivo e negativo para resolver isso.

O vídeo mostra o carro funcionando, como alterar a velocidade e a ordem de ligá-lo.