Veículo Avoider de colisão com Arduino Nano: 6 etapas

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

Um veículo que evita colisões pode ser um robô muito simples para começar a mergulhar na microeletrônica. Vamos usá-lo para aprender os elementos básicos da microeletrônica e melhorá-lo para adicionar sensores e atuadores mais sofisticados.

Componentes básicos

· 1 Mini USB Arduino Nano ou clon

· 1 placa de extensão Arduino Nano Shield

· 1 sensor ultrassônico HC-SR04

· 2 Servos 360 graus de rotação contínua (FS90R ou similar)

· 1 estojo de bateria para 4xAA

· Fios de salto da placa de ensaio (F-F, M-F, M-M)

· 2 rodas para servos

· 1 estrutura para o veículo (carro de brinquedo, tijolo de leite, compensado …)

Componentes adicionais

Para indicação de luz:

· 1 LED RGB

· 1 mini tábua de pão

· 3 resistências 330W

Para controle remoto:

· 1 sensor receptor IR (TSOP4838 ou similar)

· 1 controle remoto IR

Para seguimento de linha / detecção de borda:

· 2 sensor de faixa de barreira TCRT5000 IR refletivo

Elementos alternativos

Você pode substituir os servos por:

· 2 motores DC com engrenagem e pneu de plástico

· 1 módulo de placa de controlador de motor L298 Dual H Bridge

Etapa 1: Instale o software e os drivers

Vamos trabalhar com micro controladores baseados em Arduino, você pode escolher Arduino UNO ou qualquer outro, mas por causa dos requisitos e do tamanho eu peguei um Arduino Nano Clone (da China), então com todas essas opções você deve usar Arduino IDE para codificá-los.

Você pode baixar o software da página oficial do Arduino e seguir as instruções para instalá-lo. Ao terminar, abra o IDE do Arduino e selecione a placa (no meu caso, usarei a opção “Arduino Nano”).

Arduino Nano Clone: Uma opção barata para uma placa Arduino é comprar uma placa clone da China. Eles funcionam com o chip CH340 e exigirão a instalação de um driver específico. Existem muitos sites para baixar o driver para Windows, Mac ou Linux e também com as instruções. Para Mac, às vezes você pode enfrentar um problema para reconhecer a porta serial, se isso acontecer com você, tente seguir as instruções deste link. Se depois disso você detectar a porta serial, mas ainda tiver problemas, tente selecionar “ATMega 328P (Old Bootloader)” em Arduino IDE / tools / processor.

Vá para a seção de codificação para dar uma olhada no código que usei para o meu veículo. Você pode navegar na web para muitas outras opções ou codificar por conta própria, se desejar.

Etapa 2: escolha uma boa estrutura para seu veículo

Desta vez, usei um carrinho de brinquedo grande o suficiente para conter os componentes eletrônicos dentro dele, mas você pode usar outros materiais como tijolos ou madeira compensada para projetar seu próprio veículo. Dê uma olhada em outra opção como tijolo de leite.

É melhor gastar alguns minutos planejando onde colocar todos os elementos antes de começar e confirmar que tudo será acomodado. Prepare a estrutura.

Etapa 3: Instale o De Drive

A movimentação do veículo será por meio de um único eixo, neste caso o eixo traseiro. Você pode manter a frente apenas para rolar ou, com base no seu projeto, usar uma terceira roda ou ponto de deslizamento apenas para equilibrar seu veículo (como o tijolo de leite, usei a torneira como “terceira roda”). A virada do seu veículo será feita alterando a velocidade e / ou direção de rotação dos servos.

DICA: antes de customizar sua estrutura, planeje a posição final das rodas e verifique se não estão batendo em nada. Neste exemplo, o centro do eixo do servo estará localizado um pouco abaixo do eixo do carro de brinquedo original porque a roda do servo é um pouco maior e pode atingir os guarda-lamas)

Etapa 4: instalar o sensor ultrassônico

O sensor ultrassônico fará a varredura da frente do veículo para identificar qualquer obstáculo e permitir a reação do código. Você deve colocá-lo na frente sem que nenhuma parte do veículo interrompa a sinalização.

Etapa 5: coloque o microcontrolador e o estojo da bateria

Pode agora posicionar os restantes elementos na estrutura, consertar se for possível ou pelo menos certificar-se de que não danificam as ligações.

É muito útil instalar um interruptor liga / desliga para a bateria caso esta não tenha ninguém por padrão. Você também pode adicionar um sensor IR para iniciar / parar o veículo.

Se você vai adicionar qualquer componente adicional, agora é o momento.

DICA: para aumentar a aderência do veículo, coloque a caixa da bateria ou os componentes mais pesados sobre o eixo motor ou próximo a ele.

Etapa 6: seção de codificação

Para este programa, você também precisará instalar algumas bibliotecas como “Servo.h” (para controle de servo), “NewPing.h” (para melhor desempenho para o sensor ultrassônico) ou “IRremote.h” se for usar um sensor IR. Você pode seguir as instruções de instalação neste link.

Como opção, você pode substituir os servos para motores DC e precisará de um driver de motor de ponte H duplo para controlá-los. Provavelmente irei postar sobre isso em atualizações futuras, mas agora o código está funcionando apenas com servos.

Os servos de rotação contínua são ligeiramente diferentes dos servos regulares; às vezes você pode modificar os regulares para fazê-los girar continuamente, mas para este projeto usaremos o FS90R, que são construídos para nossas necessidades. Para operar os servos regulares, você deve dar o grau que deseja posicioná-los, mas para os servos de rotação contínua você deve considerar que:

· 90 será parada para o servo

· Menos de 90 (até 0) será a rotação em uma direção onde 89 é a velocidade mais lenta e 0 a mais rápida.

· Mais de 90 (até 180) será a rotação na direção oposta, onde 91 é o mais lento e 180 o mais rápido.

Para calibrar seus servos, você deve configurá-los para 90 e ajustar o pequeno parafuso oposto à roda para parar a rotação se ela estiver se movendo (por favor, faça isso antes de encaixá-los na estrutura)

Você pode usar o sensor ultrassônico com muitas outras bibliotecas, mas tenha cuidado ao codificá-lo porque um problema que você pode enfrentar com esses sensores é o tempo ocioso que você tem que esperar desde a emissão do sinal ultrassônico até a recepção. Alguns exemplos que você pode encontrar na Internet estão codificando usando “atraso”, mas isso afetará seu robô porque irá parar de “atrasar” qualquer outra ação pelo tempo que você especificou. Você pode saber como os sensores ultrassônicos funcionam neste link.

Da mesma forma que os motores DC, não vou usar o sensor IR neste exemplo, ele será descrito em posts futuros.