سيارتك الذكية وما وراء HyperDuino + R V3.5R مع Funduino / Arduino: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

هذه نسخة مباشرة من هذه المجموعة من التعليمات هنا. لمزيد من المعلومات توجه إلى HyperDuino.com.

باستخدام HyperDuino + R v4.0R ، يمكنك بدء مسار استكشاف في العديد من الاتجاهات المختلفة ، من التحكم في المحركات إلى استكشاف الإلكترونيات ، ومن البرمجة (الترميز) إلى فهم كيفية تفاعل العالمين المادي والرقمي. مع كل جديد تتعلمه ، تتضاعف إمكانياتك الخاصة للاختراع والابتكار والمزيد من الاكتشافات عشرة أضعاف وأكثر.

يأخذ هذا البرنامج التعليمي الخاص مسار تحويل صندوق من الورق المقوى بالإضافة إلى بعض العجلات والمحركات إلى "سيارة ذكية". غالبًا ما يُطلق على هذا اسم الروبوتات ، ولكنه موضوع جدير بالاهتمام فيما يتعلق فقط بما يميز الإنسان الآلي (الآلي) ، والسيارات الذكية ، و "الروبوت" (انظر أيضًا ، أصل كلمة "روبوت"). على سبيل المثال ، هل هذا "الروبوت المتقلب" هو حقًا "روبوت" أم أنه مجرد إنسان آلي؟

قد يبدو أن الكلمات غير مهمة ، ولكن لأغراضنا ، فإننا نعتبر الاختلافات هي أن الإنسان الآلي هو شيء لا يغير سلوكه بناءً على مدخلات خارجية. إنه يكرر نفس مسار الإجراءات المبرمجة مرارًا وتكرارًا. الروبوت هو شيء يؤدي إجراءات مختلفة استجابة لمدخلات مختلفة. في الشكل المتقدم ، يمكن أن تؤدي مستويات المدخلات المتعددة إلى إجراءات مختلفة. هذا ليس مجرد ناتج واحد لكل مدخل ، ولكن إجراءات مختلفة تستند إلى تحليل مبرمج لمدخلات متعددة.

"السيارة الذكية" تستكشف هذا النطاق. في أبسط أشكالها ، تتم برمجة السيارة الذكية مسبقًا للتحرك في مسار محدد مسبقًا. قد يكون التحدي في هذه الحالة هو تحريك السيارة عبر "متاهة" مسبقة الصنع. ومع ذلك ، في هذه المرحلة ، يتم تحديد نجاح المهمة تمامًا من خلال مجموعة الإجراءات المبرمجة مسبقًا ، على سبيل المثال ، الأمام 10 ، اليمين ، الأمام 5 ، اليسار ، إلخ.

في المستوى التالي ، يمكن لمدخل مثل ذلك من مستشعر المدى أن يدفع السيارة للتوقف قبل أن تلامس هذا العائق ، وتقوم بدورها لتتخذ اتجاهًا جديدًا. سيكون هذا مثالاً لمدخل واحد وعمل واحد. أي أن نفس المدخلات (عقبة) تؤدي دائمًا إلى نفس الإخراج (الابتعاد عن العائق).

على مستوى أكثر تقدمًا ، قد يراقب البرنامج مدخلات متعددة ، مثل مستوى البطارية جنبًا إلى جنب مع تتبع المسار و / أو تجنب العوائق ، ودمج كل هذه في الإجراء التالي الأمثل.

في الحالة الأولى ، يكون البرنامج مجرد سلسلة من الحركات. في المثالين الثاني والثالث ، يشتمل البرنامج على هيكل "if-then" الذي يسمح له بالقيام بأجزاء مختلفة من البرنامج استجابةً لمدخلات من أجهزة الاستشعار.

الخطوة 1: المواد

مربع HyperDuino أو ما شابه

HyperDuino + R v3.5R + Funduino / Arduino

فيلم شفاف مدعوم باللاصق (OL175WJ) بنمط مطبوع. (أو استخدم هذا الدليل للمحركات والعجلات التي يمكن طباعتها على الورق)

صندوق بطاريات 4-AA بالإضافة إلى 4 بطاريات AA

2 محركات موجهة للتخفيض

2 عجلات

1 عجلة دوارة

4 # 4 × 40 1 براغي آلة مع حلقة وصمولة # 4s

2 # 4 × 40 براغي آلة مع حلقة وصمولة # 4s

1 مفك فيليبس / مسطح

1 HC SR-04 مستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية

1 9g مضاعفات

1 صندوق بطارية 4xAA

4 بطاريات مقاس AA

1 بطارية 9 فولت

1 جهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء وجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء

1 وحدة استقبال SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE

جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية 1HC-SR04

2 كابلات توصيل 3 أسلاك.

2 كابلات توصيل 4 أسلاك متوافقة مع Grove.

1 موصل Grove إلى كابل مآخذ

1 ملصق لاصق أبيض فارغ

1 مفك براغي HyperDuino (أو ما شابه)

الخطوة الثانية: بناء السيارة الذكية

(كل الصور المقدمة أعلاه)

تحضير الصندوق

على الرغم من أن مجموعة HyperDuino Robotics كان من الممكن أن تتضمن قاعدة بلاستيكية تسمى "الشاسيه" (تُنطق "chass-ee") ، إلا أننا نعتقد أنه من الأكثر إرضاءً أن تكون أقرب ما يمكن إلى البناء "من الصفر" لسيارتك الذكية. لهذا السبب ، سنبدأ بإعادة استخدام صندوق الورق المقوى لمجموعة HyperDuino Robotics نفسها.

في مربع HyperDuino + R ، ستجد قطعة من الورق الأبيض مدعومة باللاصق ، وقطعة من مادة شفافة ذات ظهر لاصق مع مخططات توضح مواضع HyperDuino وصندوق البطارية والمحركات.

هناك أيضًا دوائر تشير إلى مكان وضع دوائر الفيلكرو اللاصقة.

1. قم بإزالة الغلاف اللاصق لملصق الورق الأبيض ، وضعه فوق ملصق HyperDuino أعلى الصندوق. ملاحظة: يتم توفير هذا النمط اللاصق لإعطاء دليل تخطيط لصندوق معين ، صندوق الورق المقوى MakerBit. بمجرد استخدام هذا المربع لأعلى ، أو إذا كنت ترغب في استخدام مربع مختلف ، يمكنك استخدام ملف نموذج pdf هذا المراد طباعته على الورق ، ثم قص أدلة المحرك (أعلى وأسفل = يسار ويمين) وواحد من أدلة عجلة العجلات. يمكنك لصق الورق في مكانه أثناء عمل الثقوب ، وبعد الانتهاء من ذلك أزل نقش الورق.

2. افتح صندوق HyperDuino + R بحيث يمكن وضعه بشكل مسطح. ربما يكون هذا هو الجزء الأصعب من المشروع. ستحتاج إلى إجراء نوع من الضغط ورفع الألسنة الموجودة على كل جانب من جوانب الصندوق لإخراجها من الفتحات الموجودة أسفل الصندوق. قد تجد أن استخدام مفك البراغي HyperDuino للدفع من داخل الغطاء في الاتجاه الخارجي سيساعد في تحرير اللوحات.

3. قم بإزالة نصف الدعامة اللاصقة للمادة الشفافة على الجانب الأيسر (إذا كان شعار HyperDuino "لأعلى") ، وضعه داخل صندوق HyperDuino مع وجود حدود نصفية للفتحات تتطابق مع القصاصات الموجودة على علبة. ابذل قصارى جهدك لمحاذاة الخطين الأفقيين مع طيات الجزء السفلي من مربع HyperDuino + R.

4. بعد وضع الجانب الأيسر من الفيلم الشفاف ، قم بإزالة دعامة الورق من النصف الأيمن ثم قم بإنهاء إرفاق النموذج.

5. استخدم رأس فيليبس لمفك البراغي HyperDuino المرفق في المجموعة الخاصة بك لعمل ثقوب صغيرة لمسامير الماكينة التي ستثبت المحركات في مكانها. يوجد فتحتان لكل محرك ، بالإضافة إلى فتحة لمحور المحرك.

6. استمر واصنع فتحتين إضافيتين للكرة الدوارة.

7. بالنسبة لمحاور المحركات ، استخدم أداة صنع الفتحات البلاستيكية الزرقاء لمجموعة HyperDuino لعمل أول ثقب صغير يتماشى مع محاور المحركات. ثم استخدم قلم حبر جاف بلاستيكي أو ما شابه لتوسيع الفتحة إلى قطر حوالي بوصة.

8. ضع حلقة على كل من براغي الماكينة الطويلة (1 ) ، وادفع عبر فتحات المحركات من خارج الصندوق. (يتطلب الأمر القليل من الضغط الثابت ، ولكن يجب أن تتناسب البراغي مع الثقوب بإحكام.)

9. ركب المحرك ، الذي يحتوي على فتحتين صغيرتين تتطابقان مع براغي الماكينة ، على البراغي وثبتها في مكانها باستخدام الصواميل. سيكون مفك البراغي HyperDuino مفيدًا في إحكام ربط المسامير ، ولكن لا تفرط في إحكام ربطه لدرجة أن الورق المقوى سحق.

10. كرر للمحرك الآخر.

11. حدد دوائر الفيلكرو. قم بإقران دوائر الخطاف والحلقة (الضبابية) مع الدعم الذي لا يزال متصلًا. ثم قم بإزالة الدعم من الدائرة الحلقية (الغامضة) وأرفق كل دائرة حيث ترى الخطوط العريضة الثلاثة لكل لوحة HyperDuino وصندوق البطارية. بعد وضعه ، قم بإزالة الغطاء من دائرة الخطاف.

12. الآن ضع HyperDuino بعناية مع دعامة الفوم ، وصندوق البطارية (مغلق وجانب التبديل "لأعلى") على دوائر الفيلكرو. اضغط عليهم بقوة كافية بحيث يلتصقون بالظهر اللاصق للدوائر.

13. يمكنك الآن توصيل أسلاك البطارية والمحرك. إذا نظرت عن كثب ، يمكنك رؤية الملصقات بجوار كل من أطراف المحرك الثمانية ، المسمى A01 و A02 و B01 و B02. قم بتوصيل السلك الأسود للمحرك العلوي ("B") بـ B02 ، والسلك الأحمر بـ B01. بالنسبة للمحرك السفلي ("A") ، قم بتوصيل السلك الأحمر للمحرك السفلي ("A") بـ A02 والسلك الأسود بـ A01. لإجراء الاتصال ، أدخل السلك برفق في الفتحة حتى تشعر بالتوقف ، ثم ارفع الرافعة البرتقالية وأبقها مفتوحة أثناء دفع السلك بمقدار 2 مم أو أكثر في الفتحة. ثم حرر الرافعة. إذا كان السلك مؤمنًا بشكل صحيح ، فلن يخرج عندما تجره برفق.

14. بالنسبة لأسلاك البطارية ، قم بتوصيل السلك الأحمر بـ Vm لموصل طاقة المحرك ، والسلك الأسود بـ Gnd. يمكن تشغيل المحركات الصغيرة من بطارية Arduino 9v ، ولكن يمكن استخدام بطارية إضافية مثل حزمة بطاريات AA الأربعة لتشغيل المحركات ، ويتم توصيلها باستخدام محطتين في الجزء العلوي الأيسر من لوحة HyperDuino + R. الاختيار متروك لك لتطبيقك الخاص ، ويتم تهيئته عن طريق تحريك "العبور" إلى موضع أو آخر. الوضع الافتراضي على اليمين ، لتشغيل المحركات من بطارية 9 فولت. بالنسبة لهذه الأنشطة ، حيث أضفت علبة بطاريات AA الأربعة ، ستحتاج إلى تحريك العبور إلى الوضع "الأيسر".

15. أخيرًا قم بطي المربع معًا كما هو موضح في إحدى الصور المتبقية الأخيرة.

16. الآن هو الوقت المناسب لإدخال مسماري الماكينة مقاس بوصة بحلقات من داخل الصندوق عبر الفتحات ، ثم إرفاق مجموعة كرة الأسطوانة بغسالات.

17. الآن قم بتثبيت العجلات بمجرد الضغط عليها على المحاور. انتبه للعجلات الموجودة على محاور المحرك ، بحيث تكون العجلات متعامدة بشكل جيد مع المحاور ، وليست مائلة أكثر مما يمكنك تجنبه. ستمنح العجلات المحاذاة جيدًا السيارة مسارًا أكثر استقامة عندما تتحرك للأمام.

18. آخر شيء يجب القيام به الآن هو عمل ثقب لكابل USB. ليس من السهل القيام بذلك بطريقة جميلة ، ولكن مع القليل من التصميم ، ستتمكن من إنجاز المهمة. انظر إلى موصل USB على لوحة HyperDuino والمربع المحدد المسمى "كابل USB". اتبع ذلك بصريًا إلى جانب الصندوق ، واستخدم رأس مفك البراغي HyperDuino Phillips لعمل ثقب يبلغ ارتفاعه حوالي 1 بوصة فوق الجزء السفلي من الصندوق ، وأفضل محاذاة لمركز مسار كبل USB قدر الإمكان. إذا كان هذا خارج المركز ، فسيكون من الصعب قليلاً فيما بعد توصيل كبل USB عبر الفتحة. بعد بدء الثقب بمفك البراغي ، قم بتكبيره باستخدام أداة صنع الفتحة الزرقاء ، ثم برميل قلم بلاستيكي ، وأخيرًا انتقل إلى Sharpie أو أي أداة أخرى ذات قطر أكبر يمكنك العثور عليها. إذا كان لديك سكين Xacto ، فسيكون هذا هو الأفضل ، لكنه قد لا يكون متاحًا في إعدادات الفصل الدراسي.

19. اختبر حجم الفتحة بطرف الموصل المربع لكابل HyperDuino USB. لن يكون الثقب جميلًا جدًا ، لكنك ستحتاج إلى جعله كبيرًا بما يكفي لتمكن الموصل المربع من المرور من خلاله. ملاحظة: بعد عمل الثقب ، يعد السائل التصحيحي ("البياض") إحدى طرق الطلاء على الورق المقوى الغامق المكشوف من خلال عمل الفتحة.

20. لإغلاق غطاء الصندوق ، ستحتاج إلى عمل قطعتين بالمقص حيث يمكن للغطاء أن يصطدم بالمحرك ، وإما أن تطوي السديلة الناتجة للخلف قليلاً ، أو تقطعها بالكامل.

الخطوة 3: برمجة برنامج بسيط "Maze-Running"

سيكون التحدي الأول في البرمجة هو إنشاء برنامج يمكنه "قيادة" السيارة من خلال نمط معين.

للقيام بذلك ، سيتعين عليك تعلم كيفية استخدام لغة البرمجة iForge block لإنشاء وظائف من شأنها التحكم في المحركات في انسجام تام للتحرك للأمام والخلف ، وأيضًا إجراء انعطاف لليسار واليمين. يتم تحديد المسافة التي قطعتها السيارة في كل جزء من رحلتها من خلال المدة التي تعمل فيها المحركات وبأي سرعة ، لذلك ستتعلم كيفية التحكم فيها أيضًا.

من أجل الكفاءة في هذا البرنامج التعليمي ، سنوجهك الآن إلى مستند "Coding with the HyperDuino & iForge".

سيوضح لك ذلك كيفية تثبيت امتداد iForge لمتصفح Chrome ، وإنشاء حساب ، وإنشاء برامج حظر تتحكم في المسامير على HyperDuino.

عند الانتهاء من ذلك ، عد هنا ، وتابع هذا البرنامج التعليمي ، وتعلم كيفية التحكم في المحركات باستخدام HyperDuino.

الخطوة 4: التحكم الأساسي في المحرك

يوجد في الجزء العلوي من لوحة HyperDuino “R” أطراف توصيل سهلة تسمح لك بإدخال سلك مكشوف من محرك أو بطارية. هذا حتى لا تكون هناك حاجة إلى موصلات خاصة ، ومن المرجح أن تكون قادرًا على توصيل البطاريات والمحركات "خارج الصندوق".

ملاحظة مهمة: الاسمان "A01" و "A02" لوصلات المحرك لا يدلان على أن المسامير التناظرية A01 و A02 تتحكم فيها. يتم استخدام "أ" و "ب" فقط لتعيين المحركات "أ" و "ب". يتم استخدام دبابيس الإدخال / الإخراج الرقمية من 3 إلى 9 للتحكم في أي محركات متصلة بأطراف لوحة HyperDuino + R.

يجب اختيار البطارية بسعة طاقة (مللي أمبير / ساعة) وفولتية مناسبة للمحركات التي تستخدمها. 4 أو 6 بطاريات AA في صندوق مثل هذا نموذجي:

مثال من Amazon: 6 AA Battery Holder with 2.1mm x 5.5mm Connector 9V Output (الصورة 2)

من المهم توصيل القطبية (الموجبة والسالبة) بشكل صحيح بـ Vm (موجب) و Gnd ("أرضي" = سلبي). إذا قمت بتوصيل السلك الإيجابي لمصدر الطاقة بالمدخل السالب (Gnd) لتوصيل الطاقة الخارجية ، فهناك صمام ثنائي واقي يمنع الدائرة القصيرة ، وفي نفس الوقت ، لن يتم تنشيط المحركات.

يمكن لوحدة التحكم في المحرك التحكم في:

أربعة محركات DC أحادية الاتجاه متصلة بـ A01 / Gnd ، A02 / Gnd ، B01 / Gnd ، B02 / Gnd

ملاحظة: يمكن تشغيل محرك واحد فقط "A" ومحرك "B" واحد في نفس الوقت. لا يمكن تشغيل جميع المحركات الأربعة أحادية الاتجاه في نفس الوقت.

رقم التعريف الشخصي 8: مرتفع ، رقم 9: منخفض = محرك A01 "تشغيل"

رقم التعريف الشخصي 8: منخفض ، رقم 9: مرتفع = محرك A02 "تشغيل"

(الدبابيس 8 ، 9: منخفض = كلا المحركين B متوقفان)

رقم التعريف الشخصي 12: منخفض ، رقم 13: مرتفع = المحرك B01 "تشغيل"

رقم التعريف الشخصي 12: مرتفع ، رقم التعريف الشخصي 13: منخفض = تشغيل المحرك B02

(الدبابيس 12 ، 13: منخفض = كلا المحركين B متوقفان)

محركان للتيار المستمر ثنائي الاتجاه متصلان بـ A01 / A02 و B01 / B02

السن 8 = مرتفع ، رقم 9 = منخفض = المحرك A "للأمام *"

دبوس 8 = منخفض ، رقم 9 = مرتفع = المحرك A "عكسي *"

(السن 8 = منخفض ، رقم 9 = منخفض = المحرك A "متوقف")

السن 12 = مرتفع ، رقم 13 = منخفض = المحرك B "للأمام *"

دبوس 12 = منخفض ، رقم 13 = مرتفع = المحرك B "عكس *"

(دبوس 12 = منخفض ، رقم 13 = منخفض = المحرك ب "متوقف")

(* يخضع لقطبية أسلاك المحرك وتوجيه المحرك والعجلة والسيارة الآلية.)

محرك متدرج واحد متصل بـ A01 / A02 / B01 / B02 و Gnd

حدود الجهد والتيار لوحدة التحكم في محرك HyperDuino هي 15 فولت و 1.2 أمبير (متوسط) /3.2 أمبير (ذروة) استنادًا إلى وحدة التحكم في محرك Toshiba TB6612FNG IC.

المحرك "A": قم بتوصيله بـ A01 و A02

(انظر إلى الصورتين الأخيرتين للتوضيح)

سرعة المحرك

يتم التحكم في سرعة المحركين A و B بواسطة دبابيس 10 و 11 على التوالي:

سرعة المحرك A: Pin 10 = PWM 0-255 (أو ضبط دبوس 10 = عالي)

سرعة المحرك B: Pin 11 = PWM 0-255 (أو ضبط دبوس 11 = مرتفع)

في التشغيل أحادي الاتجاه (أربعة محركات) ، يعمل التحكم في سرعة الدبوس 10 لكل من المحركات "A" والمسمار 11 لكلا المحركين "B". لا يمكن التحكم بشكل مستقل في سرعة المحركات الأربعة.

محركات منخفضة الطاقة (أقل من 400ma)

يمكن لوحدة التحكم في المحرك استخدام مصدر بطارية خارجي يصل إلى 15 فولت و 1.5 أمبير (2.5 أمبير للحظات). ومع ذلك ، إذا كنت تستخدم محركًا يمكنه العمل على 5-9 فولت ، ويستخدم أقل من 400 مللي أمبير ، فيمكنك استخدام العبور الأسود بجوار موصلات طاقة المحرك ، وتحريكه إلى وضع "Vin". الوضع البديل ، "+ VM" للطاقة الخارجية.

نشاط السيارة الذكية

بعد تجميع سيارتك الذكية ، يمكنك الآن المتابعة إلى نشاط السيارة الذكية حيث ستتعلم كيفية برمجة سيارتك.