PiCar: بناء منصة سيارات ذاتية القيادة: 21 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

يوضح هذا Instructable الخطوات المطلوبة لبناء PiCar

ما هو PiCar؟

PiCar هي منصة سيارات مستقلة مفتوحة المصدر. إنها ليست مستقلة بذاتها ، ولكن يمكنك بسهولة إضافة مستشعرات للتحكم في السيارة باستخدام Arduino أو Raspberry Pi.

لماذا استخدام PiCar بدلاً من سيارة RC؟

استخدام PiCar مشابه جدًا لاستخدام سيارة RC كمنصة. ومع ذلك ، يمنحك PiCar مزيدًا من التحكم وأسهل في التعديل من سيارة RC. هيكل PiCar مطبوع ثلاثي الأبعاد ، ويمكنك بسهولة تحرير النموذج ثلاثي الأبعاد لإضافة مساحة أكبر في السيارة إذا لزم الأمر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن جميع الأجزاء إما متاحة بسهولة عبر الإنترنت أو يمكن طباعتها ثلاثية الأبعاد.

من صنع PiCar؟

تم تصميم PiCar في جامعة واشنطن في سانت لويس في مختبر Humberto Gonzalez و Silvia Zhang. تم تصميم السيارة في مايو 2017 ودخلت في مسابقة الروبوتات في يونيو. جاء PiCar ضمن أفضل 10 فرق دولية من بين أكثر من 30 فريقًا في مسابقة Silk Road Robotics Innovations في جامعة Xi'an Jiaotong في شيان ، الصين. هنا رابط لفيديو يوتيوب FlowBot.

يوضح هذا الدليل فقط كيفية إنشاء PiCar. إذا كنت ترغب في استخدام رمز مثال مع PiCar الخاص بك ، فيرجى الرجوع إلى مستودع GitHub للوصول إلى رمز المثال والوثائق الإضافية.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

قائمة الاجزاء:

• محرك بدون فرش و ESC (32.77 دولارًا)
• البطارية (10.23 دولار)
• محرك سيرفو (6.15 دولار)
• العجلات (28 دولارًا ؛ مع إدراج ولصقها على العجلة)
• المحور 6 مم (19.38 دولارًا)
• محولات عجلة سداسية (3.95 دولار)
• معدات كبيرة (8.51 دولار)
• ترس ترس (5.49 دولار)
• محامل 3 مم ، قطر خارجي 8 مم (8.39 دولار)
• محامل 2 مم ، قطر خارجي 5 مم (9.98 دولارًا)
• محامل المحور (30.68 دولارًا)
• مسامير M3 و M2 (9.99 دولارًا)
• الوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد

المجموع: 176.00 دولارًا

اختياري:

• بطاقة البرمجة ESC (8.40 دولار)

  بطاقة برمجة Turnigy TrackStar ESC

• شاحن بطارية (24.50 دولارًا)

  شاحن بطارية Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC (قابس الولايات المتحدة)

• مجموعة آلان وجع (9.12 دولار)

  https://www.amazon.com/TEKTON-Wrench-Metric-13-Pie…

• وحدة تحكم RC مع جهاز استقبال (22.58 دولارًا)

  https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-gt2e-afhds-2…

• اردوينو (10.9 دولار)

  https://www.amazon.com/Elegoo-Board-ATmega328P-ATM…

• مجلس الخبز (6.99 دولار)

  https://www.amazon.com/eBoot-Experiment-Solderless…

• أسلاك مختلفة (6.99 دولار)

  https://www.amazon.com/GenBasic-Female-Solderless-…

المجموع: 89.48 دولار

تم اختيار الأجزاء باستخدام ثلاثة معايير:

• وظائف
• إمكانية الوصول
• توافر ورقة البيانات

يجب أن تعمل الأجزاء بشكل جيد بحيث تعمل على النحو المرغوب وتستمر لفترة طويلة. يجب شراؤها بسهولة عبر الإنترنت حتى يتمكن الآخرون من نسخ PiCar. هذا مهم لأن مختبرنا سيصنع المزيد من السيارات في المستقبل ، ولأننا نريد أن تكون السيارة متاحة بسهولة للناس في جميع أنحاء البلاد. يجب أن تحتوي الأجزاء على أوراق بيانات لأننا سنجري تجارب باستخدام PiCar. عند إجراء تجارب أكاديمية ، من المهم أن تعرف بالضبط ما يدخل في المعدات التي تستخدمها. وجود أوراق بيانات يجعل التجربة قابلة للتكرار.

الخطوة 2: الوصول إلى النماذج ثلاثية الأبعاد

كيفية الوصول إلى ملفات CAD المستضافة على Onshape:

1. انتقل إلى

2. إذا تم تزويدك بتفاصيل الحساب ، فاستخدم بيانات الاعتماد هذه لتسجيل الدخول.

3. خلاف ذلك ، قم بإنشاء حساب جديد. بمجرد إعداد حسابك وتسجيل الدخول ، انتقل إلى: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… للوصول إلى Pi Car Assembly.

4. سينقلك فتح الرابط إلى ملف تجميع Pi Car كما هو موضح في الصور أعلاه. إذا كنت تستخدم بيانات الاعتماد المقدمة ، فسيكون لديك وصول "تحرير" إلى هذا التجميع وجميع ملفات الجزء. إذا كنت تستخدم حساب مستخدم جديد ، يمكنك إنشاء نسخة من التجميع وتحريرها بهذه الطريقة.

5. لمعرفة Onshape ، انتقل إلى

6. توضح الصورة أعلاه كيفية الوصول إلى كل جزء أو تجميع أو تجميع فرعي أو رسم.

7. أفضل طريقة للتحقق من الأبعاد (المسافة أو الزاوية بين الأجزاء) هي الذهاب إلى رسم الجزء المعني أو التجميع. قبل التحقق من الأبعاد ، تأكد من مزامنة الرسم مع التجميع أو الجزء المقابل من خلال النقر على زر التحديث كما هو موضح في الصورة أعلاه.

8. للتحقق من بُعد معين ، استخدم أداة البعد من نقطة إلى نقطة ، ونقطة إلى خط ، وخط إلى خط ، والزاوية ، وما إلى ذلك ، وانقر فوق زوج من النقاط / الخطوط ، كما هو موضح أعلاه صورة.

الخطوة 3: تنزيل النماذج ثلاثية الأبعاد

الآن وبعد أن أصبح بإمكانك الوصول إلى النماذج ثلاثية الأبعاد ، فأنت بحاجة إلى تنزيلها على الطباعة ثلاثية الأبعاد

9 أجزاء تحتاج إلى تنزيل:

• الهيكل النهائي
• رابط قاعدة أكرمان
• قرن مؤازر أكرمان

• عجلة عرافة 12 ملم

  (x2) كلا الجانبين أجزاء متطابقة

• ذراع أكرمان

  (x2) كلا الجانبين الأيسر والأيمن ؛ هذه الملفات هي صور معكوسة لبعضها البعض

• رابط دبوس أكرمان

  (x2) كلا الجانبين أجزاء متطابقة

1. لتنزيل الأجزاء أعلاه ، انتقل إلى تجميع PiCar الرئيسي في OnShape
2. انقر بزر الماوس الأيمن فوق الجزء الذي تريد تنزيله
3. انقر فوق تصدير
4. احفظ الملف كملف.stl
5. كرر هذه الخطوات لحفظ جميع الملفات التسعة كملفات.stl

إذا واجهت مشكلة حيث يتعذر تنزيل الملفات ، فيمكنك العثور على ملفات الخطوة أو ملفات stl على GitHub. من الصفحة الرئيسية ، انقر فوق hw والهيكل وأخيراً stl_files أو step_files.

الخطوة 4: طباعة ثلاثية الأبعاد لملفات. STL

استخدم الطابعة ثلاثية الأبعاد التي تختارها لطباعة كافة ملفات.stl

تحتاج معظم المطبوعات إلى الطباعة باستخدام دعامات ، لكنني وجدت أن القليل منها يطبع بشكل أفضل بدونها. أوصي بأن تقوم بطباعة قرن مؤازر Ackermann و Wheel hex 12mm و Ackermann في طباعة منفصلة وبدون دعامات. سيؤدي ذلك إلى تقليل إجمالي وقت الطباعة وزيادة جودة المطبوعات.

لقد قمت بطباعة جميع الأجزاء بنسخ 100٪ ، لكن هذا كان اختيارًا شخصيًا. يمكنك أن تصل إلى 20٪ إذا أردت ذلك. قررت الطباعة بمثل هذا الحشو العالي في محاولة لزيادة قوة الأجزاء.

تم ضبط بصماتي على ارتفاع طبقة 0.1 مم. لقد اتخذت هذا القرار لأن 0.1 مم هو الإعداد الافتراضي للطابعة ثلاثية الأبعاد. أوصي بطباعة الأجزاء التي يتراوح ارتفاعها بين 0.1 مم و 0.2 مم.

الخطوة 5: ادفع المحامل إلى نظام توجيه أمامي مطبوع ثلاثي الأبعاد

يذهب محمل 3 مم إلى كل من الأجزاء المطبوعة Ackermann Arm 3D

يجب أن تكون قادرًا على دفع المحامل باستخدام أصابعك. ومع ذلك ، إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من القوة ، فإنني أوصي بالضغط على جسم مسطح في المحمل حتى تتمكن من الدفع بقوة أكبر. حاول ألا تستخدم أداة حادة أو تصدم المحمل فجأة.

اضغط على اثنين من محامل 2 مم في كل من أجزاء ذراع أكرمان

اضغط على محمل 2 مم في كل من أجزاء Ackermann Pin Link

يرجى الرجوع إلى الصور لفهم أين تذهب جميع المحامل. يجب أن يكون من السهل معرفة ذلك لأن المحامل ستدخل فقط في الفتحة ذات الحجم الصحيح.

الخطوة 6: برغي بوق أكرمان المؤازر في المؤازرة

اضغط على الجزء المطبوع من Ackermann Servo Horn 3D أعلى المؤازرة.

يجب أن يندمج جهاز Ackermann Servo Horn مباشرة. إذا لم يحدث ذلك ، يمكنك قطع رأس المؤازرة. كما ترون في الصورة الأولى ، قمت بقص طرف المؤازرة الخاصة بي لتظهر لك كيف سيبدو ذلك.

استخدم أحد البراغي المرفقة مع المؤازرة الخاصة بك لربط Ackermann Servo Horn على المؤازرة

هذه الخطوة واضحة ومباشرة. سيضمن المسمار أن الأجزاء متصلة بشكل موثوق.

الخطوة 7: توصيل مجموعة العجلة الأمامية المطبوعة ثلاثية الأبعاد

قم بتوصيل جزأي ذراع Ackermann على وصلة Ackermann Base Link ببراغي وصواميل M2

استخدم محمل المركز لهذه الخطوة. يرجى الرجوع إلى الصور لمعرفة مكان إرفاق أجزاء Ackermann Arm. يجب أن يكون الجانبان صورة معكوسة لبعضهما البعض.

قم بتوصيل جزأي Ackermann Pin Link بأجزاء Ackermann Arm باستخدام مسامير وصواميل M2.

نهاية رابط Ackermann Pin الذي لا يحتوي على محمل هو النهاية التي تستخدمها لإرفاق ذراع Ackermann. يرجى الرجوع إلى الصور للحصول على اتجاه الأجزاء بشكل صحيح.

هام: تم قلب أجزاء Ackermann Pin Link اليسرى واليمنى بالنسبة لبعضها البعض

هذا يعني أن أحد طرفي المحمل يجب أن يطفو فوق الآخر ، كما هو موضح في الصور.

الخطوة 8: قم بتوصيل المؤازرة بمجموعة العجلة الأمامية

باستخدام برغي وصمولة M2 ، قم بتوصيل المؤازرة بمجموعة العجلة الأمامية

ينتقل قرن مؤازر Ackermann بين جزئين من Ackermann Pink Link. ارجع إلى الصور حتى تحصل على اتجاه الأجزاء بشكل صحيح.

الخطوة 9: قم بتوصيل العجلات بمجموعة العجلة الأمامية

أدخل الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد ذات العجلة السداسية مقاس 12 مم في العجلتين

يعمل هذا الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد كفاصل بين العجلة والسيارة. يتيح ذلك للإطارات أن تكون قريبة من الهيكل قدر الإمكان مع استمرار عدم لمسها.

استخدم اثنين من البراغي والصواميل M3 لربط العجلتين بمجموعة العجلة الأمامية

يقع رأس المسمار على الجزء الخارجي من العجلة ، ويمتد الجوز من الداخل. هذا يكمل تجميع العجلة الأمامية.

الخطوة 10: تركيب ترس الترس على عمود المحرك

يجب أن يتم دق ترس الترس الصغير على عمود المحرك

أوصي باستخدام مطرقة بلاستيكية حتى لا تتلف الأجزاء. أبقِ الترس الصغير بالقرب من حافة العمود كما هو ظاهر في الصورة.

الخطوة 11: قص المحور إلى الطول

قطع المحور إلى 69 ملم

يبلغ طول المحور الذي يبلغ قطره 6 مم 200 مم عند وصوله من McMaster Carr. يجب قطع المحور إلى 69 مم لهذا البناء.

أوصي باستخدام جهاز Dremel مع ملحق طاحونة القرص الدوار. نظرًا لأن المحور مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ، فسوف يستغرق الأمر عدة دقائق من الطحن لقطعه بالطول. استغرق الأمر أكثر من 5 دقائق فقط لقطع محوري لهذا البناء. أوصي باستخدام جهاز Dremel لقطع الشطب في نهاية المحور. سيسمح ذلك للمحامل المُثبتة والتروس المحفزة بوقت أسهل في الانزلاق.

الخطوة 12: انزلق المحامل على المحور

يجب انزلاق المحامل المركبة على المحور

هذا يبدأ في بناء مجموعة العجلة الخلفية

الخطوة 13: جبل سبير جير على المحور

حرك الترس المهمازي على الجانب الأيمن من المحور

تأكد من أن برغي القفل على الجانب المواجه للداخل من الترس.

باستخدام مفتاح ألين المقدم ، قم بلف برغي القفل حتى يتم إحكام ربطه بالمحور

قد يكون من الأفضل إبقاء مسمار القفل مفكوكًا في الوقت الحالي وإحكام ربطه بالكامل لاحقًا. سيضمن هذا أن أسنان الترس المهمازي تنسجم جيدًا مع ترس الترس الصغير.

الخطوة 14: إرفاق محولات سداسية عشرية على عجلتين

اربط محولي العجلات السداسية على العجلات باستخدام البراغي المتوفرة.

تأكد من إحكام ربط المسامير بشكل كامل.

الخطوة 15: إرفاق العجلات ومحامل كتلة الوسادة بالمحور

حرك كلتا العجلتين على طرفي المحور

أحكم ربط مسامير القفل بحيث يتم تثبيت العجلات في مكانها

الخطوة 16: تركيب محرك بدون فرش على الهيكل

قم بتركيب المحرك على الهيكل المعدني باستخدام ثلاثة براغي M2.

من المفيد في وقت لاحق إذا قمت بتوجيه الأسلاك بحيث تتجه نحو الجزء الداخلي من الهيكل المعدني.

الخطوة 17: تركيب مجموعة العجلة الخلفية على الهيكل

قم بتركيب مجموعة العجلة الخلفية بالهيكل باستخدام أربعة براغي وصواميل M3.

تأكد من محاذاة ترس الترس والترس الصغير وأن أسنانهما متداخلة جيدًا.

إذا لم تتشابك الأسنان جيدًا ، فقم بفك برغي القفل الموجود على ترس المحفز. حرك الترس المهمازي على طول المحور حتى يتشابك مع ترس الترس الصغير.

الخطوة 18: إرفاق مجموعة العجلة الأمامية بالهيكل

قم بتركيب مجموعة العجلة الأمامية بالهيكل باستخدام أربعة براغي وصواميل M3.

ضع المؤازرة في صندوق المؤازرة المستطيل في الهيكل.

الخطوة 19: قم بتوصيل ESC بالمحرك بدون فرشات

قم بتوصيل نفس الأسلاك الملونة الموجودة على المحرك بالأسلاك الموجودة في ESC

توفر هذه الأسلاك الطاقة للمحرك. المحرك عبارة عن محرك بدون فرش ، مما يعني أنه يتم تشغيله عن طريق التيار المتردد في ثلاث مجموعات من الملفات. يقرر ESC متى يتم تغيير التيار اعتمادًا على إشارة pwm التي يحصل عليها من كابل المعلومات الخاص به.

الخطوة 20: قم بتوصيل ESC وكابلات معلومات المحرك بجهاز الاستقبال

تأكد من أن الموجب والأرض في المكان الصحيح لجهاز الاستقبال الخاص بك. من المهم جدًا أن تكون جميع الأسلاك الموجبة (الحمراء) في نفس الصف.

ارجع إلى دليل المستخدم الخاص بوحدة التحكم RC لتحديد الموقع الذي يحتاج كل من الكابلات للذهاب إليه. بالنسبة لوحدة التحكم الخاصة بي ، يكون كبل المؤازرة في القناة الأولى بينما يكون كبل ESC في القناة الثانية.

الخطوة 21: قم بتشغيل كل شيء باستخدام بطارية LiPo ، واختبرها باستخدام وحدة التحكم RC

قم بتوصيل بطارية LiPo في ESC لتشغيل النظام بالكامل ، يمكنك الآن التحكم في السيارة باستخدام وحدة التحكم RC الخاصة بك. اختبار أن النظام بأكمله يعمل على النحو المنشود.

قد تحتاج إلى ضبط المؤازرة بحيث تسير السيارة بشكل مستقيم. تسمح لك معظم وحدات تحكم RC بضبط هذه الزاوية. يمكنك أيضًا ضبط المسافة التي تدير بها العجلة حتى تبدأ السيارة. أوصي بقراءة دليل المالكين لوحدة التحكم RC الخاصة بك حتى تفهم وظائفها المختلفة.