Din egen smarte bil og utover HyperDuino+R V3.5R med Funduino/Arduino: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Dette er en direkte kopi av dette settet med instruksjoner HER. For mer informasjon, gå til HyperDuino.com.

Med HyperDuino+R v4.0R kan du begynne å lete i mange forskjellige retninger, fra å kontrollere motorer til å utforske elektronikk, fra programmering (koding) til å forstå hvordan den fysiske og digitale verden kan samhandle. Med alt nytt du lærer, blir dine egne muligheter for oppfinnelse, innovasjon og ytterligere oppdagelser forsterket ti ganger og mer.

Denne spesielle opplæringen tar veien for å snu en pappkasse pluss noen hjul og motorer til en "smart bil". Dette kalles ofte robotikk, men det er et verdig tema for å vurdere hva som skiller en automat (automat), smarte biler og en "robot" (se også opprinnelsen til ordet "robot"). For eksempel, er denne "tumlende roboten" virkelig en "robot", eller bare en automat?

Det kan virke som om ordene er uviktige, men for våre formål anser vi forskjellene som at en automat er noe som ikke endrer oppførselen sin basert på eksterne innspill. Det gjentar det samme løpet av programmerte handlinger om og om igjen. En robot er noe som utfører forskjellige handlinger som svar på forskjellige innganger. I avansert form kan nivåene på flere innganger resultere i forskjellige handlinger. Det vil si, ikke bare én utgang per inngang, men forskjellige handlinger basert på en programmert analyse av flere innganger.

Den "smarte bilen" utforsker denne serien. I den enkleste formen er en smart bil forhåndsprogrammert for å bevege seg i en forhåndsdefinert bane. Utfordringen i dette tilfellet kan være å flytte bilen gjennom en ferdiglaget "labyrint". På det tidspunktet bestemmes imidlertid suksessen til oppdraget totalt av det forhåndsprogrammerte settet med handlinger, for eksempel fremover 10, høyre, fremover 5, venstre, etc.

På neste nivå kan en inngang som for eksempel en avstandssensor be bilen om å stoppe før den kommer i kontakt med hindringen, og ta en sving for å ta en ny retning. Dette vil være et eksempel på én inngang, én handling. Det vil si at den samme inngangen (et hinder) alltid resulterer i den samme utgangen (en sving bort fra hindringen).

På et mer avansert nivå kan programmet overvåke flere innganger, for eksempel batterinivå sammen med sti-følge og/eller hindring av hindringer, og kombinere alle disse til en optimal neste handling.

I det første tilfellet er programmet bare en sekvens av trekk. I det andre og tredje eksemplet inkluderer programmet en "hvis-da" -struktur som lar det gjøre forskjellige deler av programmet som svar på innganger fra sensorer.

Trinn 1: Materialer

HyperDuino -boks eller lignende

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

Gjennomsiktig, selvklebende film (OL175WJ) med trykt mønster. (eller bruk denne guiden til bare motorer og hjul som kan skrives ut på papir)

4-AA batteriboks pluss 4 AA batterier

2 reduksjonsgirmotorer

2 hjul

1 hjulkule

4 #4 x 40 1 ½”maskinskruer med #4s skive og mutter

2 #4 x 40 ⅜”maskinskruer med #4s skive og mutter

1 philips/flat skrutrekker

1 HC SR-04 ultralydssensor

1 9g servo

1 4xAA batteriboks

4 AA -batterier

1 9v batteri

1 IR fjernkontroll og IR mottaker

1 SH-HC-08 bluetooth 4.0 BLE mottakermodul

1HC-SR04 ultralydsensor

2 3-leder tilkoblingskabler.

2 Grove-kompatible 4-leder tilkoblingskabler.

1 Grove -kontakt til stikkontaktkabel

1 blank hvit limetikett

1 HyperDuino skrutrekker (eller lignende)

Trinn 2: Konstruere den smarte bilen

(Alle bildene følger ovenfor)

Klargjør esken

Selv om HyperDuino Robotics-settet kunne ha inkludert en plastbase som kalles et "chassis" (uttales "chass-ee"), synes vi det er mye mer tilfredsstillende å være så nær "fra grunnen" -konstruksjonen til den smarte bilen din som mulig. Av den grunn begynner vi med å bruke pappesken på selve HyperDuino Robotics-settet på nytt.

I boksen HyperDuino+R finner du et stykke hvitt papir med klebrig bakside og et stykke transparent materiale med konturer som viser posisjonene for HyperDuino, batteriboks og motorer.

Det er også sirkler som indikerer hvor du skal plassere borrelåsringene med klebrig bakside.

1. Fjern limet på den hvite papiretiketten, og legg den over HyperDuino -etiketten på toppen av esken. Merk: dette klebemønsteret gir en layoutguide for en bestemt eske, MakerBit -pappesken. Når du har brukt boksen, eller hvis du vil bruke en annen boks, kan du bruke denne pdf -mønsterfilen som skal skrives ut på papir, og deretter kutte ut motorførerne (topp og bunn = venstre og høyre) og en av hjulhjulsførerne. Du kan tape papiret på plass mens du lager hullene, og fjern papirmønsteret når de er laget.

2. Brett ut HyperDuino+R -boksen slik at den kan ligge flatt. Dette er sannsynligvis den vanskeligste delen av prosjektet. Du må sortere trykke og løfte tappene på hver side av esken ut av sporene på bunnen av esken. Du kan oppdage at bruk av HyperDuino skrutrekker til å skyve fra innsiden av klaffen i en utadgående retning vil hjelpe til med å frigjøre klaffene.

3. Fjern halvparten av den selvklebende baksiden til det gjennomsiktige materialet på venstre side (hvis HyperDuino-logoen er "opp"), og legg den inne i HyperDuino-boksen med halvkonturene på sporene som passer til utskjæringene på eske. Gjør det beste du kan for å stille de to horisontale linjene opp med brettene i bunnen av HyperDuino+R -boksen.

4. Etter at du har plassert venstre side av den gjennomsiktige filmen, fjerner du papirstøtten fra høyre halvdel og fester mønsteret.

5. Bruk Phillips -spissen på HyperDuino -skrutrekkeren som følger med i settet for å lage små hull til maskinskruene som holder motorene på plass. Det er to hull for hver motor, pluss et hull for motorens aksel.

6. Fortsett og lag ytterligere to hull til rulleballen.

7. For motorens aksler bruker du det blå hullverktøyet i plast til HyperDuino-settet for å lage det første lille hullet som er på linje med motorens aksler. Bruk deretter en kulepenn av plast eller lignende for å forstørre hullet til en diameter på omtrent ¼”tomme.

8. Sett en skive på hver av de lange (1 ½”) maskinskruene, og skyv gjennom hullene til motorene fra utsiden av esken. (Det krever litt fast trykk, men skruene skal passe godt gjennom hullene.)

9. Monter motoren, som har 2 små hull som matcher maskinens skruer, på skruene og fest den med mutrene. HyperDuino skrutrekker vil være nyttig for å stramme skruene, men ikke stram for hardt til pappa blir knust.

10. Gjenta for den andre motoren.

11. Finn borrelåsirklene. Koble krok og sløyfe (uklare) sirkler sammen med støtten som fortsatt er festet. Fjern deretter støtten fra sløyfen (uklar) sirkelen og fest hver sirkel der du ser de tre omrissene hver for HyperDuino -kortet og batteriboksen. Etter plassering, fjern støtten fra krokesirkelen.

12. Legg nå HyperDuino forsiktig med skumstøtte og batteriboksen (lukket og med bryteren "opp") på borrelåsene. Trykk dem ned med tilstrekkelig kraft til at de fester seg til sirkelens klebende bakside.

13. Du kan nå feste batteri- og motorkabler. Hvis du ser veldig nøye ut, kan du se etiketter ved siden av hver av de 8 motorterminalene, merket A01, A02, B01 og B02. Fest den svarte ledningen til den øvre motoren (“B”) til B02, og den røde ledningen til B01. For den nedre motoren ("A"), fest den røde ledningen til den nedre motoren ("A") til A02, og den svarte ledningen til A01. For å koble til, setter du forsiktig inn ledningen i hullet til du føler at den stopper, og løfter deretter den oransje spaken og holder den åpen mens du skyver ledningen ytterligere 2 mm eller mer inn i hullet. Slipp deretter spaken. Hvis ledningen er ordentlig festet, kommer den ikke ut når du gir den et forsiktig drag.

14. For batterikablene, fest den røde ledningen til Vm på motorens strømkontakt, og den svarte ledningen til Gnd. Små motorer kan drives fra Arduino 9v-batteriet, men et ekstra batteri som de fire AA-batteriene kan brukes til å drive motorer, og er koblet til ved hjelp av de 2 terminalene øverst til venstre på HyperDuino+R-kortet. Valget er opp til deg for din spesifikke applikasjon, og konfigureres ved å flytte “jumperen” til en eller annen posisjon. Standardposisjonen er til høyre for å drive motorene fra 9v -batteriet. For disse aktivitetene, der du har lagt til de fire AA-batterikassen, vil du flytte jumperen til "venstre" posisjon.

15. Brett til slutt boksen sammen som vist på et av de siste gjenværende bildene.

16. Nå er det en god tid å sette de to ⅜”maskinskruene med skiver fra innsiden av esken gjennom hullene, og feste rullekulenheten med skiver.

17. Fest hjulene ved å trykke dem på akslene. Vær oppmerksom på hjulene på motorakslene, slik at hjulene er pent vinkelrett på akslene, og ikke vinkles mer enn du kan unngå. Godt innrettede hjul gir bilen et rettere spor når den beveger seg fremover.

18. Det siste du må gjøre for øyeblikket er å lage et hull for USB -kabelen. Dette er ikke så lett å gjøre på en pen måte, men med litt besluttsomhet vil du kunne få jobben gjort. Se på USB -kontakten på HyperDuino -kortet og den skisserte boksen merket "USB -kabel". Følg det visuelt til siden av esken, og bruk HyperDuino skrutrekker Phillips -spissen til å lage et hull som er omtrent 1”over bunnen av esken, og best mulig justert til midten av USB -kabelbanen som du kan. Hvis dette er utenfor midten, vil det gjøre det litt vanskeligere senere å koble USB-kabelen gjennom hullet. Etter at du har startet hullet med skrutrekker, forstørrer du det ytterligere med det blå hullverktøyet, deretter en pennefat av plast, og til slutt gå opp til en Sharpie eller et annet verktøy med den største diameteren du kan finne. Hvis du har en Xacto -kniv, er dette best, men det er ikke sikkert at de er tilgjengelige i klasserommet.

19. Test størrelsen på hullet med den firkantede kontakten på HyperDuino USB -kabelen. Hullet vil ikke være veldig pent, men du må gjøre det stort nok til at den firkantede kontakten kan passere. Merk: Etter at hullet er laget, er korrigeringsvæske ("White-out") en måte å male over den mørkere pappa som blir avslørt av hullingen.

20. For å få lokket på esken til å lukke, må du gjøre 2 kutt med saks der klaffen ellers ville løpe inn i motoren, og enten brette den resulterende klaffen litt tilbake eller kutte den helt av.

Trinn 3: Koding av et enkelt "Maze-Running" -program

Den første programmeringsutfordringen vil være å lage et program som kan "kjøre" bilen gjennom et mønster.

For å gjøre dette må du lære å bruke programmeringsspråket iForge-blokken for å lage funksjoner som vil styre motorene i enighet for å bevege seg fremover og bakover, og også gjøre venstre- og høyresving. Avstanden som bilen beveger seg i hver del av reisen, bestemmes av hvor lenge motorene går og med hvilken hastighet, så du lærer også hvordan du kontrollerer dem.

Av hensyn til effektiviteten i denne opplæringen, vil vi nå lede deg til dokumentet "Koding med HyperDuino & iForge".

Det viser deg hvordan du installerer iForge -utvidelsen for Chrome, oppretter en konto og bygger blokkeringsprogrammer som styrer pins på HyperDuino.

Når du er ferdig med det, går du tilbake hit og fortsetter med denne opplæringen og lærer hvordan du styrer motorer ved hjelp av HyperDuino.

Trinn 4: Grunnleggende motorstyring

På toppen av HyperDuino “R” -kortet er det lett å koble til terminaler som lar deg sette inn en ledning fra en motor eller et batteri. Dette er slik at det ikke kreves noen spesielle kontakter, og det er mer sannsynlig at du kan koble til batterier og motorer "ut av esken".

Viktig merknad: Navnene “A01” og “A02” for motorkontaktene betyr IKKE at de analoge pinnene A01 og A02 styrer dem. “A” og “B” brukes bare til å angi motorer “A” og “B”. Digitale I/O -pinner 3 til 9 brukes til å kontrollere alle motorer som er festet til HyperDuino+R -kortterminalene.

Batteriet bør velges med en effektkapasitet (milliamp-timer) og en spenning som passer til motorene du bruker. 4 eller 6 AA -batterier i en eske som denne er typiske:

Eksempel fra Amazon: 6 AA batteriholder med 2,1 mm x 5,5 mm kontakt 9V utgang (bilde 2)

Det er viktig å koble polariteten (positiv og negativ) riktig til Vm (positiv) og Gnd ("bakken" = negativ). Hvis du kobler den positive ledningen til en strømkilde til den negative (Gnd) inngangen til den eksterne strømtilkoblingen, er det en beskyttelsesdiode som blokkerer kortslutningen, og samtidig vil motorene ikke få strøm.

Motorkontrolleren kan kontrollere enten:

Fire enkelretnings DC-motorer koblet til A01/Gnd, A02/Gnd, B01/Gnd, B02/Gnd

Merk: bare én “A” -motor og én “B” -motor kan være på samtidig. Det er ikke mulig å ha alle fire motorer i én retning samtidig.

Pin 8: høy, Pin 9: lav = Motor A01 “på”

Pin 8: lav, Pin 9: høy = Motor A02 “på”

(Pins 8, 9: lav = begge B -motorene slått av)

Pin 12: lav, Pin 13: høy = Motor B01 “på”

Pin 12: høy, Pin 13: lav = Motor B02 “på”

(Pins 12, 13: lav = begge B -motorene slått av)

To toveis likestrømsmotorer koblet til A01/A02 og B01/B02

Pinne 8 = høy, pinne 9 = lav = Motor A “fremover*”

Pinne 8 = lav, pinne 9 = høy = Motor A “revers*”

(Pin 8 = lav, pin 9 = low = Motor A “av”)

Pinne 12 = høy, pinne 13 = lav = Motor B "fremover*"

Pinne 12 = lav, pinne 13 = høy = Motor B "revers*"

(Pinne 12 = lav, pinne 13 = lav = Motor B "av")

(*avhengig av polaritet i motorkabler og orientering av motor, hjul og robotbil.)

Én trinnmotor koblet til A01/A02/B01/B02 og Gnd

Spennings- og strømgrensene til HyperDuino -motorstyringen er 15v og 1,2 A (gjennomsnitt)/3,2 A (topp) basert på Toshiba TB6612FNG -motorstyreren IC.

Motor “A”: Koble til A01 og A02

(Se de to siste bildene for demonstrasjon)

Motorhastighet

Hastigheten til motorene A og B styres med henholdsvis pinne 10 og 11:

Hastighet på motor A: Pin 10 = PWM 0-255 (eller sett pin 10 = HIGH)

Hastighet på motor B: Pin 11 = PWM 0-255 (eller sett pin 11 = HIGH)

I enretningsdrift (fire motorer) fungerer hastighetskontrollen til pinne 10 for både "A" -motorer og pinne 11 for begge "B" -motorene. Det er ikke mulig å kontrollere hastigheten på alle fire motorer uavhengig.

Motorer med lav effekt (mindre enn 400ma)

Motorkontrolleren kan bruke en ekstern batterikilde på opptil 15v og 1,5 ampere (2,5 ampere midlertidig). Hvis du imidlertid bruker en motor som kan kjøre på 5-9v, og bruker mindre enn 400ma, kan du bruke den svarte jumperen ved siden av motorens strømkontakter og flytte den til "Vin" -posisjonen. Den alternative stillingen "+VM" er for ekstern strøm.

Smart bilaktivitet

Med smartbilen din samlet kan du nå gå videre til Smart Car Activity, hvor du lærer hvordan du programmerer bilen din.