Véhicule robotique autonome pour débutant avec prévention des collisions : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Salut! Bienvenue dans mon Instructable pour débutants sur la façon de créer votre propre véhicule robotique autonome avec évitement des collisions et navigation GPS. Ci-dessus, une vidéo YouTube montrant le robot. C'est un modèle pour montrer comment fonctionne un vrai véhicule autonome. Veuillez noter que mon robot sera très probablement différent de votre produit final.

Pour cette construction, vous aurez besoin de:

- Kit fonctionnel robotique OSEPP (comprend boulons, tournevis, câbles, etc.) (98,98 $)

- Arduino Mega 2560 Rev3 (40,30 $)

- Boussole numérique HMC5883L (6,99 $)

- Capteur à ultrasons HC-SR04 (3,95 $)

- GPS et antenne NEO-6M (12,99 $)

-Module Bluetooth HC-05 (7,99 $)

- Câble USB Mini B (vous pouvez l'avoir qui traîne) (5,02 $)

- Un smartphone Android

- Six piles AA, 1,5 volts chacune

- Tout matériau non magnétique en forme de tige (comme l'aluminium) que vous souhaitez recycler

- Ruban adhésif double face

- Une perceuse à main

Étape 1: Assemblage du châssis et de la mobilité du robot

Explication: Ce n'est pas un véhicule s'il ne bouge pas ! Le véhicule robotique le plus basique nécessite des roues, des moteurs et un châssis (ou le "corps" du robot). Au lieu d'acquérir chacune de ces pièces séparément, je suggère fortement d'acheter un kit pour un véhicule robotique de démarrage. Pour mon projet, j'ai utilisé le kit fonctionnel robotique OSEPP car il était livré avec une pléthore de pièces et d'outils disponibles, et j'ai estimé qu'une configuration de réservoir était la meilleure pour la stabilité du robot, ainsi que pour simplifier notre programmation en ne nécessitant que deux moteurs.

Procédure: Cela ne vous serait pas utile si je répétais simplement le manuel de montage, que vous pouvez trouver ici (vous avez également la possibilité d'une configuration de réservoir triangulaire). Je conseillerais juste de garder tous les câbles le plus près possible du robot et loin du sol ou des roues, en particulier pour les câbles des moteurs.

Si vous souhaitez une option économique par rapport à l'achat d'un kit coûteux, vous pouvez également recycler une vieille voiture RC en état de marche et utiliser les moteurs, les roues et le châssis de celle-ci, mais je ne suis pas sûr de la compatibilité de l'Arduino et de son code avec ceux-ci. parties particulières. Il vaut mieux choisir le kit de l'OSEPP.

Étape 2: Incorporer Arduino

Explication: Parce qu'il s'agit d'un guide pour débutant, je voudrais expliquer rapidement ce qu'est Arduino pour tous les lecteurs qui ne sont peut-être pas familiers avec son utilisation en électronique. Un Arduino est un type de microcontrôleur, ce qui signifie qu'il fait exactement cela: contrôler le robot. Vous pouvez écrire des instructions dans le code sur votre ordinateur qui seront traduites dans une langue que l'Arduino peut comprendre, puis vous pouvez télécharger ces instructions dans Arduino, et l'Arduino commencera immédiatement à essayer d'exécuter ces instructions lorsqu'il est allumé. L'Arduino le plus courant est l'Arduino Uno, qui est inclus dans le kit OSEPP, mais vous aurez besoin de l'Arduino Mega pour ce projet car il s'agit d'un projet à plus grande échelle que ce dont l'Arduino Uno est capable. Vous pouvez utiliser l'Arduino Uno du kit pour d'autres projets amusants.

Procédure: L'Arduino peut être attaché au robot en utilisant des attaches ou en vissant des entretoises sur la base du robot.

Nous aimerions que l'Arduino contrôle les moteurs de notre robot, mais les moteurs ne peuvent pas se connecter directement à l'Arduino. Par conséquent, nous devons attacher notre blindage moteur (qui provient de notre kit) au-dessus de l'Arduino pour pouvoir établir une connexion avec les câbles du moteur et l'Arduino. Les broches provenant du bas du blindage du moteur doivent s'insérer directement dans les "trous" de l'Arduino Mega. Les câbles sortant des moteurs s'insèrent dans les fentes du blindage du moteur, comme illustré ci-dessus. Ces fentes sont ouvertes et fermées en faisant tourner un tournevis dans un renfoncement en forme de + tout en haut de la fente.

Ensuite, l'Arduino a besoin de tension pour fonctionner. Le kit fonctionnel robotique OSEPP aurait dû être livré avec un support de batterie pouvant contenir six batteries. Après avoir inséré six piles dans le support, insérez les fils s'étendant du support de batterie dans les fentes du blindage du moteur destinées à la tension.

Étape 3: Ajout du contrôle Bluetooth

Procédure: Une fois l'Arduino compris, l'ajout du module Bluetooth est aussi simple que l'insertion des quatre broches du module Bluetooth dans la fente à quatre trous du blindage du moteur, comme indiqué ci-dessus.

Incroyablement simple ! Mais nous n'avons pas fini. Le module Bluetooth n'est que la moitié du contrôle Bluetooth réel. L'autre moitié consiste à configurer l'application à distance sur notre appareil Android. Nous utiliserons l'application développée par OSEPP qui est destinée au robot assemblé à partir du kit fonctionnel robotique. Vous pouvez utiliser une autre application distante sur votre appareil, ou vous pouvez même créer la vôtre, mais pour nos besoins, nous ne voulons pas réinventer la roue. OSEPP a également des instructions sur la façon d'installer son application, qui ne peut pas être installée à partir du Google Play Store. Vous pouvez trouver ces instructions ici. La disposition de la télécommande que vous installez peut sembler différente de celle du didacticiel, et c'est très bien.

Étape 4: Ajout de l'évitement de collision

Explication: Maintenant que le robot est mobile, il est désormais capable de heurter les murs et les gros objets, ce qui peut potentiellement endommager notre matériel. Par conséquent, nous incorporons notre capteur à ultrasons tout à l'avant du robot, comme vous le voyez sur l'image ci-dessus.

Procédure: Le kit fonctionnel robotique OSEPP comprend toutes les pièces que vous y voyez, à l'exception du capteur à ultrasons. Lorsque vous avez assemblé le châssis en suivant le manuel d'instructions que j'avais lié, vous devriez déjà avoir construit ce support pour le capteur à ultrasons. Le capteur peut simplement être inséré dans les deux trous du support, mais vous devez maintenir le capteur en place avec un élastique pour l'empêcher de tomber du support. Insérez un câble qui s'adapte aux quatre broches du capteur et connectez l'autre extrémité du câble à la colonne 2 de broches sur le blindage du moteur.

Vous pouvez inclure plusieurs capteurs à ultrasons, à condition de disposer du matériel nécessaire pour les maintenir en place.

Étape 5: Ajout d'un GPS et d'une boussole

Explication: Nous avons presque terminé notre robot ! C'est la partie la plus difficile de l'assemblage de notre robot. Je voudrais d'abord expliquer le GPS et la boussole numérique. L'Arduino se réfère au GPS pour collecter les données satellites de l'emplacement actuel du robot, en termes de latitude et de longitude. Cette latitude et cette longitude sont utilisées lorsqu'elles sont associées aux lectures de la boussole numérique, et ces nombres sont intégrés à une série de formules mathématiques dans l'Arduino pour calculer le mouvement que le robot doit effectuer ensuite pour atteindre sa destination. Cependant, la boussole est éjectée en présence de matériaux ferreux, ou de matériaux contenant du fer et sont donc magnétiques.

Procédure: Pour atténuer toute interférence potentielle des composants ferreux de notre robot, nous allons prendre notre aluminium en forme de tige et le plier en une longue forme de V, comme dans l'image ci-dessus. Il s'agit de créer une certaine distance par rapport aux matériaux ferreux sur le robot.

L'aluminium peut être plié à la main ou à l'aide d'un outil à main de base. La longueur de votre aluminium n'a pas d'importance, mais assurez-vous que l'aluminium en forme de V qui en résulte n'est pas trop lourd.

Utilisez le ruban adhésif double face pour coller le module GPS, l'antenne GPS et la boussole numérique sur le support en aluminium. TRÈS IMPORTANT: La boussole numérique et l'antenne GPS doivent être placées au sommet même du luminaire en aluminium, comme indiqué dans l'image ci-dessus. En outre, la boussole numérique doit comporter deux flèches en forme de L. Assurez-vous que la flèche X pointe vers l'avant du robot.

Percez des trous aux deux extrémités de l'aluminium pour qu'un écrou puisse être vissé à travers l'aluminium et un trou sur le châssis du robot.

Branchez le câble de la boussole numérique dans l'Arduino Mega, dans la petite "prise" juste en dessous de la fente de tension sur le blindage du moteur. Connectez le câble a de l'emplacement sur le GPS étiqueté "RX" à la broche TX314 sur l'Arduino Mega (pas sur le blindage du moteur), un autre câble de l'emplacement étiqueté "TX" à la broche RX315, un autre câble de "VIN" sur le GPS à la broche 3V3 sur le blindage du moteur, et un câble final de "GND" sur le GPS à la broche GND sur le blindage du moteur.

Étape 6: Tout rassembler avec le code

Procédure: Il est temps de donner à notre Arduino Mega le code que j'ai déjà préparé pour vous. Vous pouvez télécharger gratuitement l'application Arduino ici. Ensuite, téléchargez chacun des fichiers que j'ai ci-dessous (je sais que cela ressemble beaucoup, mais la plupart d'entre eux sont de très petits fichiers). Maintenant, ouvrez MyCode.ino, l'application Arduino devrait s'ouvrir, puis en haut, cliquez sur Tools, puis Board, et enfin Arduino Mega ou Mega 2560. Après cela, en haut, cliquez sur Sketch, puis Show Sketch Folder. Cela ouvrira l'emplacement du fichier de MyCode.ino sur votre PC. Cliquez et faites glisser tous les autres fichiers que vous avez téléchargés à partir de ce Instructable dans le fichier MyCode.ino. Revenez à l'application Arduino et cliquez sur la coche en haut à droite pour que le programme puisse traduire le code en langage machine que l'Arduino peut comprendre.

Maintenant que vous avez tout le code prêt, connectez votre PC à l'Arduino Mega à l'aide de votre câble USB Mini B. Revenez à l'application Arduino avec MyCode.ino ouvert et cliquez sur le bouton fléché vers la droite en haut à droite de l'écran pour télécharger le code dans l'Arduino. Attendez que l'application vous dise que le téléchargement est terminé. À ce stade, votre robot est terminé ! Maintenant, nous devons le tester.

Allumez l'Arduino en utilisant l'interrupteur sur le blindage du moteur et ouvrez l'application à distance OSEPP sur votre appareil Android. Assurez-vous que le module Bluetooth du robot clignote en bleu et sélectionnez la connexion Bluetooth lors de l'ouverture de l'application. Attendez que l'application dise qu'elle s'est connectée à votre robot. Sur la télécommande, vous devriez avoir les commandes standard gauche-droite-haut-bas sur votre gauche et les boutons A-B-X-Y sur la droite. Avec mon code, les boutons X et Y ne font rien, mais le bouton A sert à enregistrer la latitude et la longitude actuelles du robot, et le bouton B permet au robot de commencer à se déplacer vers cet emplacement enregistré. Assurez-vous que le GPS a une lumière rouge clignotante lors de l'utilisation des boutons A et B. Cela signifie que le GPS s'est connecté aux satellites et collecte des données, mais si la lumière ne clignote pas, emmenez simplement le robot à l'extérieur avec une vue directe sur le ciel et attendez patiemment. Les cercles en bas sont censés être des manettes de jeu, mais ne sont pas utilisés dans ce projet. Le milieu de l'écran enregistrera des informations sur les mouvements du robot, ce qui m'a été utile lors de mes tests.

Merci beaucoup à OSEPP, ainsi qu'à lombarobot id et EZTech sur YouTube pour m'avoir fourni les bases pour écrire le code de ce projet. Veuillez soutenir ces partis:

OSEPP

Canal EZTech

canal d'identification lombarobot

Étape 7: Extension facultative: détection d'objets

Au début de ce Instructable, j'ai mentionné que l'image de mon véhicule robotique que vous avez vu au tout début sera différente de votre produit fini. En particulier, je fais référence au Raspberry Pi et à la caméra que vous voyez ci-dessus.

Ces deux composants fonctionnent ensemble pour détecter les panneaux d'arrêt ou les feux de stop rouges sur la trajectoire du robot et s'arrêter temporairement, ce qui fait du robot un modèle plus proche d'un véritable véhicule autonome. Il existe plusieurs applications différentes du Raspberry Pi qui peuvent s'appliquer à votre véhicule. Si vous souhaitez travailler davantage sur votre véhicule robotique en incluant le Raspberry Pi, je vous recommande fortement d'acheter le cours de Rajandeep Singh sur la construction d'un véhicule autonome à détection d'objets. Vous pouvez trouver son cours complet sur Udemy ici. Rajandeep ne m'a pas demandé de crier son cours; Je pense simplement qu'il est un merveilleux instructeur qui vous engagera dans des véhicules autonomes.