ماشین هوشمند خود و فراتر از HyperDuino+R V3.5R با Funduino/Arduino: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

این یک نسخه مستقیم از این مجموعه دستورالعمل ها در اینجا است. برای اطلاعات بیشتر به HyperDuino.com مراجعه کنید.

با استفاده از HyperDuino+R v4.0R می توانید مسیری را در جهت های مختلف آغاز کنید ، از کنترل موتورها تا کاوش در وسایل الکترونیکی ، از برنامه نویسی (کد نویسی) تا درک نحوه تعامل دنیای فیزیکی و دیجیتالی. با همه چیز جدیدی که می آموزید ، امکانات خود را برای اختراع ، نوآوری و اکتشافات بیشتر ده برابر و بیشتر تقویت می کنید.

این آموزش خاص مسیر تبدیل یک جعبه مقوایی به همراه چند چرخ و موتور به یک "ماشین هوشمند" را در پیش می گیرد. این امر غالباً روباتیک نامیده می شود ، اما این موضوع قابل توجهی است که تفاوت بین یک اتومات (اتوماتا) ، اتومبیل های هوشمند و یک "ربات" (همچنین به ریشه کلمه "ربات" مراجعه کنید). به عنوان مثال ، آیا این "روبات زمین گیر" واقعاً "ربات" است یا فقط یک اتومات؟

ممکن است به نظر برسد که کلمات بی اهمیت هستند ، اما برای اهداف ما ، ما تفاوتها را در این می دانیم که اتومات چیزی است که رفتار خود را بر اساس ورودی خارجی تغییر نمی دهد. این برنامه همان برنامه اقدامات برنامه ریزی شده را بارها و بارها تکرار می کند. ربات چیزی است که در پاسخ به ورودی های مختلف اقدامات متفاوتی را انجام می دهد. در حالت پیشرفته ، سطوح ورودی های متعدد می تواند منجر به اقدامات مختلف شود. یعنی نه تنها یک خروجی در هر ورودی ، بلکه اقدامات مختلفی بر اساس تجزیه و تحلیل برنامه ریزی شده چندین ورودی انجام می شود.

"ماشین هوشمند" این محدوده را کاوش می کند. در ساده ترین شکل ، یک ماشین هوشمند از قبل برنامه ریزی شده است تا در مسیری از پیش تعیین شده حرکت کند. چالش در این مورد ممکن است جابجایی ماشین از طریق "پیچ و خم" از پیش ساخته شده باشد. با این حال ، در آن مرحله ، موفقیت مأموریت کاملاً با مجموعه اقدامات از پیش برنامه ریزی شده تعیین می شود ، به عنوان مثال ، جلو 10 ، راست ، جلو 5 ، چپ و غیره.

در سطح بعدی ، ورودی مانند سنسور محدوده می تواند باعث شود خودرو قبل از برخورد با مانع متوقف شود و یک پیچ را برای حرکت جدید انجام دهد. این می تواند نمونه ای از یک ورودی ، یک عمل باشد. یعنی همان ورودی (یک مانع) همیشه خروجی یکسانی (دور شدن از مانع) را به همراه دارد.

در سطح پیشرفته تر ، برنامه ممکن است ورودی های متعددی مانند سطح باتری همراه با مسیر و/یا اجتناب از موانع را زیر نظر داشته باشد و همه آنها را در یک اقدام بعدی بهینه ترکیب کند.

در حالت اول ، برنامه فقط دنباله ای از حرکات است. در مثال های 2 و 3 ، برنامه شامل یک ساختار "اگر-سپس" است که به آن اجازه می دهد بخش های مختلف برنامه را در پاسخ به ورودی های حسگرها انجام دهد.

مرحله 1: مواد

جعبه HyperDuino یا موارد مشابه

HyperDuino + R v3.5R + Funduino/Arduino

فیلم پشتی شفاف (OL175WJ) با الگوی چاپ شده. (یا از این راهنما فقط برای موتورها و کاستورهای قابل چاپ روی کاغذ استفاده کنید)

جعبه باتری 4 AA به همراه 4 باتری AA

2 موتور دنده کاهشی

2 چرخ

1 عدد کاستور توپ غلتکی

پیچ 4 * 4 * 40 1 اینچی با واشر و مهره #4s

2 پیچ 4 #4 x 40 اینچ با واشر و مهره #4s

1 پیچ گوشتی فیلیپس/تخت

1 سنسور محدوده التراسونیک HC SR-04

1 سرو 9 گرم

1 جعبه باتری 4xAA

4 عدد باتری قلمی

باتری 1 ولت

1 کنترل از راه دور IR و گیرنده IR

1 ماژول گیرنده بلوتوث 4.0 BLE SH-HC-08

سنسور اولتراسونیک 1HC-SR04

2 کابل اتصال 3 سیم.

2 کابل اتصال 4 سیم سازگار با Grove.

1 اتصال Grove به کابل سوکت

1 برچسب چسب سفید خالی

1 پیچ گوشتی HyperDuino (یا مشابه)

مرحله 2: ساخت ماشین هوشمند

(کلیه تصاویر ارائه شده در بالا)

جعبه را آماده کنید

اگرچه کیت HyperDuino Robotics می تواند شامل یک پایه پلاستیکی به نام "شاسی" (تلفظ شده به عنوان "chass-ee") باشد ، اما ما فکر می کنیم بسیار رضایت بخش تر است که تا حد امکان به ساخت "از ابتدا" خودروی هوشمند خود نزدیک باشید. به همین دلیل ، ما با استفاده مجدد از جعبه مقوایی خود کیت HyperDuino Robotics شروع به کار می کنیم.

در جعبه HyperDuino+R ، یک تکه کاغذ سفید با چسب پشتی و یک قطعه از مواد شفاف با پشت چسب با خطوطی که موقعیت HyperDuino ، جعبه باتری و موتورها را نشان می دهد ، پیدا خواهید کرد.

همچنین دایره هایی وجود دارد که نشان می دهد دایره های چسبی با پشت چسب را در کجا قرار دهید.

1. پشت چسب را روی برچسب کاغذ سفید بردارید و آن را روی برچسب HyperDuino در بالای جعبه قرار دهید. توجه: این الگوی چسبی برای ارائه راهنمای چیدمان برای یک جعبه خاص ، جعبه مقوایی MakerBit ارائه شده است. هنگامی که از آن جعبه استفاده کردید ، یا در صورت تمایل به استفاده از یک جعبه دیگر ، می توانید از این فایل الگوی pdf که برای چاپ روی کاغذ استفاده شده است استفاده کنید و سپس راهنماهای موتور (بالا و پایین = چپ و راست) و یکی را برش دهید. از راهنماهای چرخ کاستور می توانید کاغذ را در حین ایجاد سوراخ در محل خود بچسبانید ، سپس پس از ایجاد کاغذ ، الگوی کاغذ را بردارید.

2. جعبه HyperDuino+R را باز کنید تا بتواند صاف شود. این احتمالاً سخت ترین قسمت پروژه است. باید زبانه های هر طرف جعبه را از شکاف های پایین جعبه به گونه ای فشار داده و بلند کنید. ممکن است متوجه شوید که استفاده از پیچ گوشتی HyperDuino برای فشار دادن داخل فلپ در جهت خارج به آزاد شدن فلپ ها کمک می کند.

3. نصف پشت چسب را به مواد شفاف در سمت چپ بردارید (در صورتی که لوگوی HyperDuino "بالا" است) ، و آن را در داخل جعبه HyperDuino با نیم خطوط شکاف ها مطابق با برش های روی آن قرار دهید. جعبه بهترین کار را انجام دهید تا دو خط افقی را با چین های پایین کادر HyperDuino+R تراز کنید.

4. پس از قرار گرفتن سمت چپ فیلم شفاف ، پشت کاغذ را از نیمه راست برداشته و اتصال الگو را به پایان برسانید.

5. از نوک فیلیپس پیچ گوشتی HyperDuino موجود در کیت خود استفاده کنید تا سوراخ های کوچکی برای پیچ های دستگاه ایجاد کنید که موتورها را در جای خود نگه می دارد. برای هر موتور دو سوراخ به علاوه یک سوراخ برای محور موتور وجود دارد.

6. ادامه داده و دو سوراخ دیگر برای توپ غلتکی ایجاد کنید.

7. برای محورهای موتورها ، از ابزار ایجاد سوراخ پلاستیکی آبی کیت HyperDuino استفاده کنید تا اولین سوراخ کوچک را که با محورهای موتورها همسو است ایجاد کنید. سپس از یک قلم پلاستیکی یا مشابه استفاده کنید تا سوراخ را به قطر حدود ¼ اینچ بزرگ کنید.

8. روی هر یک از پیچ های طولانی (1 اینچ) ماشین لباسشویی قرار دهید و سوراخ های موتورها را از بیرون جعبه فشار دهید. (کمی فشار محکم می گیرد ، اما پیچ ها باید محکم در سوراخ ها قرار بگیرند.)

9. موتور را که دارای 2 سوراخ کوچک است که با پیچ های دستگاه مطابقت دارد ، روی پیچ ها بچسبانید و با مهره ها در جای خود محکم کنید. پیچ گوشتی هایپردینو در محکم کردن پیچ ها مفید خواهد بود ، اما تا جایی که مقوا خرد شود ، بیش از حد سفت نشوید.

10. برای موتور دیگر نیز این کار را تکرار کنید.

11. دایره های مخملی را پیدا کنید. حلقه های قلاب و حلقه (فازی) را با پشتی که هنوز چسبیده است جفت کنید. سپس پشت را از حلقه حلقه (فازی) بردارید و هر دایره را در جایی که 3 خط کلی هر کدام را برای برد HyperDuino و جعبه باتری مشاهده می کنید ، وصل کنید. پس از قرار دادن ، پشت را از حلقه قلاب بردارید.

12. حالا HyperDuino را با پشت فوم و جعبه باتری (بسته و در سمت سوئیچ "بالا") با دقت روی حلقه های مخمل قرار دهید. آنها را با نیروی کافی فشار دهید تا به پشت چسب حلقه ها بچسبند.

13. اکنون می توانید سیم باتری و موتور را وصل کنید. اگر خیلی دقیق نگاه کنید ، می توانید برچسب هایی را در کنار هر 8 پایانه موتور با برچسب A01 ، A02 ، B01 و B02 مشاهده کنید. سیم سیاه موتور بالا ("B") را به B02 و سیم قرمز را به B01 وصل کنید. برای موتور پایین ("A") ، سیم قرمز موتور پایین ("A") را به A02 و سیم سیاه را به A01 وصل کنید. برای ایجاد اتصال ، سیم را به آرامی در سوراخ وارد کنید تا احساس کنید که متوقف شده است ، و سپس اهرم نارنجی را بلند کرده و باز نگه دارید در حالی که سیم را 2 میلی متر دیگر یا بیشتر به سوراخ فشار می دهید. سپس اهرم را رها کنید. اگر سیم به درستی محکم شده باشد ، هنگام کشیدن ملایم سیم خارج نمی شود.

14. برای سیم های باتری ، سیم قرمز را به Vm کانکتور برق موتور و سیم سیاه را به Gnd وصل کنید. موتورهای کوچک را می توان از باتری Arduino 9v تغذیه کرد ، اما یک باتری اضافی مانند چهار باتری AA می تواند برای تغذیه موتورها استفاده شود و با استفاده از 2 ترمینال در سمت چپ بالای صفحه HyperDuino+R به هم متصل می شود. انتخاب با برنامه خاص شما بستگی به شما دارد و با حرکت دادن "جهنده" به یک موقعیت یا موقعیت دیگر پیکربندی می شود. موقعیت پیش فرض در سمت راست قرار دارد تا موتورها از باتری 9 ولت تغذیه شوند. برای انجام این فعالیتها ، جایی که چهار قاب باتری AA را اضافه کرده اید ، می خواهید جامپر را به موقعیت "چپ" منتقل کنید.

15. سرانجام همانطور که در یکی از آخرین تصاویر باقی مانده نشان داده شده است ، جعبه را همه با هم تا کنید.

16. اکنون زمان مناسبی است که دو پیچ ⅜”دستگاه را با واشر از داخل جعبه از طریق سوراخ ها وارد کرده و مجموعه توپ غلتکی را با واشر وصل کنید.

17. اکنون چرخها را فقط با فشار دادن آنها به محورها وصل کنید. به چرخ های محور موتور توجه کنید ، به طوری که چرخ ها عمود بر محورها عمود هستند و بیش از آنکه بتوانید از آنها جلوگیری کنید زاویه ای ندارند. چرخ های تراز وسط به خودرو هنگام حرکت به جلو مسیر مستقیم تری می دهد.

18. آخرین کاری که در حال حاضر باید انجام دهید ایجاد سوراخ برای کابل USB است. انجام این کار به آسانی آسان نیست ، اما با کمی عزم و اراده ، می توانید کار را به پایان برسانید. به کانکتور USB روی برد HyperDuino و جعبه مشخص شده با برچسب "کابل USB" نگاه کنید. آن را به صورت بصری در کنار جعبه دنبال کنید و از نوک پیچ گوشتی HyperDuino فیلیپس استفاده کنید تا سوراخی در حدود 1 اینچ بالای جعبه ایجاد کنید و تا آنجا که ممکن است به بهترین نحو با مرکز مسیر کابل USB تراز کنید. اگر این خارج از مرکز باشد ، بعداً اتصال کابل USB را از طریق سوراخ کمی دشوارتر می کند. پس از شروع سوراخ با پیچ گوشتی ، آن را با ابزار ایجاد سوراخ آبی ، سپس یک بشکه پلاستیکی ، بزرگتر کنید. و در نهایت به یک Sharpie یا هر ابزار بزرگتر دیگری که می توانید پیدا کنید بروید. اگر چاقوی Xacto دارید ، این بهترین خواهد بود ، اما ممکن است در تنظیمات کلاس در دسترس نباشد.

19. اندازه سوراخ را با انتهای اتصال مربع کابل USB HyperDuino آزمایش کنید. سوراخ چندان زیبا نخواهد بود ، اما باید آنقدر بزرگ کنید که اتصال مربع بتواند از آن عبور کند. توجه: پس از ایجاد سوراخ ، مایع اصلاحی ("White-out") یکی از روشهای نقاشی روی مقوای تیره تر است که در حفره ایجاد شده است.

20. برای بستن درب جعبه ، باید 2 قیچی با قیچی انجام دهید که در غیر این صورت فلپ به موتور می خورد و یا فلپ به دست آمده را کمی عقب بکشید ، یا آن را به طور کامل قطع کنید.

مرحله 3: برنامه نویسی یک برنامه ساده "پیچ و خم"

اولین چالش برنامه نویسی ایجاد برنامه ای است که بتواند خودرو را از طریق یک الگو "رانندگی" کند.

برای انجام این کار ، باید نحوه استفاده از زبان برنامه نویسی بلوک iForge را برای ایجاد توابع که موتورها را به طور هماهنگ برای حرکت به جلو و عقب کنترل می کنند ، و همچنین چرخش به چپ و راست را بیاموزید. مسافتی که خودرو در هر قسمت از سفر حرکت می کند با مدت زمان حرکت موتورها و با چه سرعتی تعیین می شود ، بنابراین شما می توانید نحوه کنترل آنها را نیز بیاموزید.

به منظور بهره وری در این آموزش ، ما اکنون شما را به سند "برنامه نویسی با HyperDuino & iForge" راهنمایی می کنیم.

این به شما نشان می دهد که چگونه افزونه iForge را برای Chrome نصب کنید ، یک حساب کاربری ایجاد کنید و برنامه های بلوکی بسازید که پین ها را در HyperDuino کنترل می کند.

پس از اتمام کار ، به اینجا برگردید و با این آموزش ادامه دهید و نحوه کنترل موتورها با استفاده از HyperDuino را بیاموزید.

مرحله 4: کنترل اصلی موتور

در بالای برد HyperDuino "R" پایانه هایی با اتصال آسان وجود دارد که به شما امکان می دهد سیم برهنه را از موتور یا باتری وارد کنید. این به این دلیل است که به اتصالات خاصی احتیاج ندارید و احتمالاً می توانید باتری ها و موتورها را "خارج از جعبه" وصل کنید.

نکته مهم: نام های "A01" و "A02" برای اتصالات موتور به این معنا نیست که پین های آنالوگ A01 و A02 آنها را کنترل می کنند. "A" و "B" فقط برای تعیین موتورهای "A" و "B" استفاده می شود. پین های ورودی/خروجی دیجیتال 3 تا 9 برای کنترل موتورهای متصل به پایانه های برد HyperDuino+R استفاده می شود.

باتری باید با قدرت (میلی آمپر ساعت) و ولتاژ مناسب موتورهای مورد استفاده شما انتخاب شود. 4 یا 6 باتری AA در جعبه ای مانند این معمولی است:

مثال از آمازون: 6 عدد نگهدارنده باتری AA با خروجی 9 ولت 2.1 میلی متر در 5.5 میلی متر (تصویر 2)

مهم است که قطب (مثبت و منفی) را به Vm (مثبت) و Gnd ("زمین" = منفی) به درستی وصل کنید. اگر سیم مثبت منبع تغذیه را به ورودی منفی (Gnd) اتصال برق خارجی وصل کنید ، یک دیود محافظ وجود دارد که اتصال کوتاه را مسدود می کند ، و در عین حال ، موتورها انرژی نمی گیرند.

کنترل کننده موتور می تواند یکی از موارد زیر را کنترل کند:

چهار موتور DC تک جهته متصل به A01/Gnd ، A02/Gnd ، B01/Gnd ، B02/Gnd

توجه: فقط یک موتور "A" و یک موتور "B" می توانند همزمان روشن شوند. روشن بودن هر چهار موتور یک جهته به طور همزمان امکان پذیر نیست.

پین 8: بالا ، پین 9: کم = موتور A01 "روشن"

پین 8: کم ، پین 9: بالا = موتور A02 "روشن"

(پین 8 ، 9: کم = هر دو موتور B خاموش هستند)

پین 12: کم ، پین 13: بالا = موتور B01 "روشن"

پین 12: بالا ، پین 13: کم = موتور B02 "روشن"

(پین 12 ، 13: کم = هر دو موتور B خاموش هستند)

دو موتور DC دو جهته متصل به A01/A02 و B01/B02

پین 8 = بالا ، پین 9 = پایین = موتور A "جلو*"

پین 8 = پایین ، پین 9 = بالا = موتور A "معکوس*"

(پین 8 = پایین ، پین 9 = پایین = موتور A "خاموش")

پین 12 = بالا ، پین 13 = پایین = موتور B "جلو*"

پین 12 = پایین ، پین 13 = بالا = موتور B "معکوس*"

(پین 12 = پایین ، پین 13 = پایین = موتور B "خاموش")

(*با توجه به قطبیت سیم کشی موتور و جهت موتور ، چرخ و ماشین روباتیک.)

یک موتور پله ای متصل به A01/A02/B01/B02 و Gnd

محدوده ولتاژ و جریان کنترل کننده موتور HyperDuino بر اساس IC کنترل کننده موتور Toshiba TB6612FNG 15V و 1.2 A (متوسط) /3.2 A (پیک) است.

موتور "A": به A01 و A02 وصل شوید

(برای تظاهرات به دو تصویر آخر نگاه کنید)

سرعت موتور

سرعت موتورهای A و B به ترتیب با پایه های 10 و 11 کنترل می شود:

سرعت موتور A: پین 10 = PWM 0-255 (یا تنظیم پین 10 = HIGH)

سرعت موتور B: پین 11 = PWM 0-255 (یا تنظیم پین 11 = HIGH)

در عملکرد تک جهت (چهار موتور) ، کنترل سرعت پین 10 برای هر دو موتور "A" و پین 11 برای هر دو موتور "B" عمل می کند. امکان کنترل مستقل سرعت هر چهار موتور وجود ندارد.

موتورهای کم مصرف (کمتر از 400 میلی متر)

کنترل کننده موتور می تواند از منبع باتری خارجی تا 15 ولت و 1.5 آمپر (2.5 آمپر لحظه ای) استفاده کند. با این حال ، اگر از موتوری استفاده می کنید که می تواند با ولتاژ 5-9 ولت کار کند و کمتر از 400 میلی متر استفاده می کند ، می توانید از بلوز سیاه در کنار اتصالات قدرت موتور استفاده کنید و آن را به موقعیت "Vin" منتقل کنید. موقعیت متناوب ، "+VM" برای قدرت خارجی است.

فعالیت خودروهای هوشمند

با مونتاژ ماشین هوشمند خود ، اکنون می توانید به فعالیت خودروهای هوشمند بروید و در آنجا نحوه برنامه ریزی ماشین خود را بیاموزید.