مركبة روبوتية ذاتية القيادة للمبتدئين مع تجنب الاصطدام: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

أهلا! مرحبًا بكم في Instructable الصديقة للمبتدئين حول كيفية صنع سيارتك الآلية ذاتية القيادة مع تجنب الاصطدام ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS). أعلاه هو مقطع فيديو يوتيوب يوضح الروبوت. إنه نموذج لتوضيح كيفية عمل السيارة المستقلة الحقيقية. يرجى ملاحظة أن الروبوت الخاص بي سيبدو على الأرجح مختلفًا عن منتجك النهائي.

لهذا البناء سوف تحتاج:

- المجموعة الوظيفية الروبوتية OSEPP (تشمل البراغي والمفكات والكابلات وما إلى ذلك) (98.98 دولارًا)

- Arduino Mega 2560 Rev3 (40.30 دولارًا)

- بوصلة رقمية HMC5883L (6.99 دولارًا أمريكيًا)

- مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04 (3.95 دولار)

- NEO-6M GPS والهوائي (12.99 دولارًا)

- وحدة بلوتوث HC-05 (7.99 دولار)

- كبل USB Mini B (قد يكون لديك هذا الكذب) ($ 5.02)

- هاتف ذكي يعمل بنظام Android

- ست بطاريات حجم AA كل منها 1.5 فولت

- أي مادة غير مغناطيسية شبيهة بالقضيب (مثل الألومنيوم) وتريد إعادة تدويرها

- شريط مزدوج

- مثقاب يدوي

الخطوة 1: تجميع هيكل الروبوت وحركته

شرح: إنها ليست مركبة إذا لم تتزحزح! تتطلب أبسط مركبة آلية عجلات ومحركات وهيكل (أو "جسم" الروبوت). بدلاً من الحصول على كل جزء من هذه الأجزاء بشكل منفصل ، أقترح بشدة شراء مجموعة لمركبة آلية. بالنسبة لمشروعي ، استخدمت OSEPP Robotic Functional Kit لأنه جاء مع عدد كبير من الأجزاء والأدوات المتاحة ، وشعرت أن تكوين الخزان هو الأفضل لاستقرار الروبوت ، بالإضافة إلى تبسيط البرمجة لدينا من خلال طلب محركين فقط.

الإجراء: لن يكون مفيدًا لك إذا كررت دليل التجميع ، والذي يمكنك العثور عليه هنا (لديك أيضًا خيار تكوين الخزان الثلاثي). أنصح فقط بإبقاء جميع الكابلات بالقرب من الروبوت قدر الإمكان وبعيدًا عن الأرض أو العجلات ، خاصة بالنسبة للكابلات من المحركات.

إذا كنت ترغب في خيار الميزانية بدلاً من شراء مجموعة باهظة الثمن ، فيمكنك أيضًا إعادة تدوير سيارة RC قديمة عاملة واستخدام المحركات والعجلات والشاسيه من ذلك ، لكنني لست متأكدًا من مدى توافق Arduino وكودها مع هؤلاء أجزاء معينة. من الأفضل اختيار المجموعة بواسطة OSEPP.

الخطوة 2: دمج Arduino

التفسير: نظرًا لأن هذا دليل للمبتدئين ، أود أن أشرح بسرعة ماهية Arduino لأي قارئ قد لا يكون على دراية باستخدامه في الإلكترونيات. Arduino هو نوع من وحدات التحكم الدقيقة ، مما يعني أنه يفعل ذلك بالضبط - التحكم في الروبوت. يمكنك كتابة التعليمات البرمجية على جهاز الكمبيوتر الخاص بك والتي سيتم ترجمتها إلى لغة يمكن أن يفهمها Arduino ، ثم يمكنك تحميل هذه التعليمات إلى Arduino ، وسيبدأ Arduino على الفور في محاولة تنفيذ هذه التعليمات عند تشغيله. أكثر أنواع Arduino شيوعًا هو Arduino Uno ، والذي تم تضمينه في مجموعة OSEPP ، لكنك ستحتاج إلى Arduino Mega لهذا المشروع لأن هذا مشروع أكبر حجمًا مما يمكن لـ Arduino Uno القيام به. يمكنك استخدام Arduino Uno الخاص بالمجموعة لمشاريع ممتعة أخرى.

الإجراء: يمكن توصيل Arduino بالروبوت باستخدام روابط مضغوطة أو شد الفواصل على قاعدة الروبوت.

نود أن يتحكم Arduino في محركات الروبوت الخاص بنا ، لكن المحركات لا يمكنها الاتصال بـ Arduino مباشرة. لذلك ، نحتاج إلى إرفاق درع المحرك (الذي جاء من مجموعتنا) أعلى Arduino حتى نتمكن من تكوين اتصال مع كبلات المحرك و Arduino. يجب أن تتناسب المسامير القادمة من الجزء السفلي من درع المحرك في "فتحات" Arduino Mega. يتم تركيب الكابلات الممتدة من المحركات في الفتحات الموجودة على درع المحرك مثل الصورة أعلاه. يتم فتح هذه الفتحات وإغلاقها عن طريق تدوير مفك البراغي في مسافة بادئة على شكل + في أعلى الفتحة.

بعد ذلك ، يحتاج Arduino إلى جهد كهربائي لكي يعمل. يجب أن تأتي المجموعة الوظيفية الروبوتية OSEPP مع حامل بطارية مناسب لست بطاريات. بعد إدخال ست بطاريات في الحامل ، أدخل الأسلاك الممتدة من حامل البطارية في الفتحات الموجودة على درع المحرك المخصص للجهد.

الخطوة 3: إضافة التحكم في البلوتوث

الإجراء: بعد اكتشاف Arduino ، فإن إضافة وحدة Bluetooth تكون سهلة في إدخال الشوكات الأربعة لوحدة Bluetooth في الفتحة ذات الفتحات الأربعة على درع المحرك ، كما هو موضح أعلاه.

بسيط بشكل لا يصدق! لكننا لم ننتهي. وحدة Bluetooth هي فقط نصف التحكم الفعلي في Bluetooth. النصف الآخر هو إعداد التطبيق البعيد على جهاز Android الخاص بنا. سنستخدم التطبيق الذي طوره OSEPP والمخصص للروبوت الذي تم تجميعه من مجموعة الوظائف الروبوتية. يمكنك استخدام تطبيق بعيد مختلف على جهازك ، أو يمكنك حتى إنشاء تطبيق خاص بك ، ولكن لأغراضنا ، لا نريد إعادة اختراع العجلة. يحتوي OSEPP أيضًا على إرشادات حول كيفية تثبيت التطبيق الخاص بهم ، والذي لا يمكن تثبيته من متجر Google Play. يمكنك العثور على هذه التعليمات هنا. قد يبدو تخطيط جهاز التحكم عن بُعد الذي تقوم بتثبيته مختلفًا عن البرنامج التعليمي ، وهذا جيد.

الخطوة 4: إضافة تجنب الاصطدام

التفسير: الآن وقد أصبح الروبوت متحركًا ، أصبح الآن قادرًا على الاصطدام بالجدران والأشياء الكبيرة ، مما قد يؤدي إلى إتلاف أجهزتنا. لذلك ، نقوم بدمج مستشعر الموجات فوق الصوتية الخاص بنا في مقدمة الروبوت ، تمامًا كما ترون في الصورة أعلاه.

الإجراء: تشتمل المجموعة الوظيفية الروبوتية OSEPP على جميع الأجزاء التي تراها هناك ، باستثناء المستشعر فوق الصوتي. عندما قمت بتجميع الهيكل باتباع دليل التعليمات الذي قمت بربطه ، يجب أن تكون قد قمت بالفعل ببناء هذا الحامل لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية. يمكن للمستشعر ببساطة أن ينفجر في فتحتين من الحامل ، ولكن يجب عليك تثبيت المستشعر في مكانه بشريط مطاطي لمنعه من السقوط من على الحامل. أدخل كبلًا يناسب جميع الشوكات الأربعة على المستشعر وقم بتوصيل الطرف الآخر من الكبل بالعمود 2 من المسامير على واقي المحرك.

يمكنك تضمين العديد من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، بشرط أن يكون لديك الأجهزة اللازمة لتثبيتها في مكانها.

الخطوة 5: إضافة GPS والبوصلة

شرح: لقد أكملنا عمل الروبوت تقريبًا! هذا هو الجزء الأكثر صعوبة في تجميع الروبوت الخاص بنا. أود أولاً أن أشرح نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والبوصلة الرقمية. يشير Arduino إلى نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لجمع بيانات القمر الصناعي للموقع الحالي للروبوت ، من حيث خطوط الطول والعرض. يتم استخدام خط الطول وخط العرض هذا عند إقرانه بقراءات من البوصلة الرقمية ، ويتم وضع هذه الأرقام في سلسلة من الصيغ الرياضية في Arduino لحساب الحركة التي يجب أن يقوم بها الروبوت بعد ذلك للوصول إلى وجهته. ومع ذلك ، يتم التخلص من البوصلة في وجود مواد حديدية أو مواد تحتوي على حديد وبالتالي فهي مغناطيسية.

الإجراء: لتخفيف أي تداخل محتمل من المكونات الحديدية لروبوتنا ، سنأخذ الألومنيوم الشبيه بالقضيب ونثنيه في شكل V طويل ، كما في الصورة أعلاه. هذا لخلق بعض المسافة من المواد الحديدية على الروبوت.

يمكن ثني الألومنيوم باليد أو باستخدام أداة يدوية أساسية. لا يهم طول الألمنيوم الخاص بك ، ولكن تأكد من أن الألمنيوم الناتج على شكل حرف V ليس ثقيلًا للغاية.

استخدم الشريط على الوجهين لإلصاق وحدة GPS وهوائي GPS والبوصلة الرقمية بتركيبات الألومنيوم. مهم جدًا: يجب وضع البوصلة الرقمية وهوائي GPS في قمة تركيبات الألومنيوم ، كما هو موضح في الصورة أعلاه. أيضًا ، يجب أن تكون البوصلة الرقمية سهمين على شكل حرف L. تأكد من أن سهم x يشير إلى مقدمة الروبوت.

قم بحفر ثقوب على طرفي الألومنيوم بحيث يمكن ثني الصامولة من خلال الألمنيوم وثقب في هيكل الروبوت.

قم بتوصيل كابل البوصلة الرقمية في Arduino Mega ، في "المخرج" الصغير أسفل فتحة الجهد على واقي المحرك. قم بتوصيل كبل من النقطة الموجودة على GPS المسمى "RX" لتثبيت TX314 على Arduino Mega (وليس على درع المحرك) ، كبل آخر من النقطة المسمى "TX" إلى طرف RX315 ، كبل آخر من "VIN" على GPS إلى دبوس 3V3 على درع المحرك ، وكابل نهائي من "GND" على GPS إلى دبوس GND على درع المحرك.

الخطوة 6: جمع كل ذلك مع الكود

الإجراء: لقد حان الوقت لإعطاء Arduino Mega الكود الذي أعددته لك بالفعل. يمكنك تنزيل تطبيق Arduino مجانًا من هنا. بعد ذلك ، قم بتنزيل كل ملف من الملفات الموجودة أدناه (أعلم أنه يبدو كثيرًا ، ولكن معظم هذه الملفات صغيرة جدًا). الآن ، افتح MyCode.ino ، يجب أن يفتح تطبيق Arduino ، ثم في الجزء العلوي انقر فوق أدوات ، ثم لوحة ، وأخيراً Arduino Mega أو Mega 2560. بعد ذلك ، في الجزء العلوي ، انقر فوق Sketch ، ثم Show Sketch Folder. سيؤدي هذا إلى فتح موقع ملف MyCode.ino على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. انقر واسحب جميع الملفات الأخرى التي قمت بتنزيلها من Instructable إلى ملف MyCode.ino. ارجع إلى تطبيق Arduino وانقر على علامة الاختيار في أعلى اليمين حتى يتمكن البرنامج من ترجمة الكود إلى لغة الآلة التي يمكن أن يفهمها Arduino.

الآن بعد أن أصبح لديك كل الكود جاهزًا ، قم بتوصيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك بـ Arduino Mega باستخدام كابل USB Mini B. ارجع إلى تطبيق Arduino مع فتح MyCode.ino وانقر على زر السهم الأيمن أعلى يمين الشاشة لتحميل الكود إلى Arduino. انتظر حتى يخبرك التطبيق اكتمال التحميل. في هذه المرحلة ، يكون الروبوت الخاص بك قد انتهى! الآن نحن بحاجة إلى اختباره.

قم بتشغيل Arduino باستخدام المفتاح الموجود على درع المحرك ، وافتح تطبيق OSEPP البعيد على جهاز Android الخاص بك. تأكد من أن وحدة Bluetooth الموجودة في الروبوت تومض بضوء أزرق ، وحدد اتصال Bluetooth عند فتح التطبيق. انتظر حتى يقول التطبيق إنه متصل بالروبوت الخاص بك. على جهاز التحكم عن بعد ، يجب أن يكون لديك أزرار التحكم القياسية من اليسار إلى اليمين لأعلى لأسفل على يسارك ، وأزرار A-B-X-Y على اليمين. باستخدام الكود الخاص بي ، لا يفعل الزران X و Y أي شيء ، ولكن الزر A هو حفظ خط العرض وخط الطول الحاليين للروبوت ، والزر B للروبوت لبدء الانتقال إلى ذلك الموقع المحفوظ. تأكد من أن GPS لديه خط العرض. ضوء أحمر وامض عند استخدام الزرين "أ" و "ب". هذا يعني أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) قد اتصل بالأقمار الصناعية ويقوم بجمع البيانات ، ولكن إذا لم يكن الضوء يومض ، اصطحب الروبوت إلى الخارج مع رؤية مباشرة للسماء وانتظر بصبر. من المفترض أن تكون الدوائر الموجودة في الأسفل عبارة عن أذرع تحكم ، ولكنها غير مستخدمة في هذا المشروع. وسيسجل منتصف الشاشة معلومات حول حركات الروبوت ، والتي كانت مفيدة أثناء الاختبار.

شكرًا جزيلاً لـ OSEPP ، بالإضافة إلى معرف lombarobot و EZTech على YouTube لتزويدهم بالأساس لكتابة التعليمات البرمجية لهذا المشروع. الرجاء دعم هذه الأطراف:

OSEPP

قناة EZTech

قناة معرف lombarobot

الخطوة 7: التوسيع الاختياري: اكتشاف الكائن

في بداية هذا Instructable ، ذكرت أن صورة سيارتي الآلية التي رأيتها في البداية ستبدو مختلفة عن منتجك النهائي. على وجه الخصوص ، أشير إلى Raspberry Pi والكاميرا التي تراها أعلاه.

يعمل هذان المكونان معًا لاكتشاف علامات التوقف أو أضواء التوقف الحمراء في مسار الروبوت والتوقف مؤقتًا ، مما يجعل الروبوت نموذجًا أقرب إلى مركبة حقيقية مستقلة. هناك العديد من التطبيقات المختلفة لـ Raspberry Pi التي يمكن أن تنطبق على سيارتك. إذا كنت ترغب في العمل على سيارتك الروبوتية بشكل أكبر من خلال تضمين Raspberry Pi ، فإنني أوصي بشدة بشراء دورة Rajandeep Singh حول بناء مركبة ذاتية القيادة واكتشاف الأشياء. يمكنك العثور على الدورة التدريبية الكاملة الخاصة به على Udemy هنا. لم يطلب مني راجانديب أن أصرخ في مساره. أشعر ببساطة أنه معلمه الرائع الذي سيشركك في المركبات ذاتية القيادة.