Voiture RC autonome : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Avec l'essor des voitures autonomes et autonomes aujourd'hui, j'ai décidé de relever le défi d'en fabriquer une moi-même. Ce projet a également servi de projet phare dans mes cours de conception et développement techniques et de robotique et a reçu le prix du meilleur véhicule autonome lors d'un concours STEM au lycée.

Au lieu de partir de zéro, j'ai choisi d'utiliser une voiture RC que nous avions déjà et je l'ai associée à une carte RedBoard Arduino Uno. J'ai choisi l'Arduino en raison de sa relative facilité d'utilisation et de programmation.

Pour ceux qui se demandent, cette voiture est équipée d'un ESC Redcat Racing 03061 résistant aux éclaboussures avec un moteur à balais. L'ESC était déjà programmé à l'aide du contrôleur fourni avec la voiture. Je n'ai pas testé cela avec un moteur brushless car nous n'en avons pas sous la main, mais tout le monde est invité à essayer ce projet avec un moteur brushless.

En bref, cette voiture collecte des données à partir de (5) capteurs à ultrasons HC-SR04. Ces données remontent à l'Arduino, où il prend des décisions sur la façon de se déplacer. L'Arduino contrôle ensuite le servo de direction et le moteur en conséquence. Le programme utilise la bibliothèque d'asservissement Arduino standard pour ce faire, et aucune bibliothèque supplémentaire n'est nécessaire.

La voiture est capable de contrôler la vitesse via un potentiomètre et de reculer d'un mur lorsqu'elle en heurte un. De plus, la voiture peut se corriger si elle dérive trop près d'un mur en s'éloignant doucement.

Étape 1: Liste des pièces

Avis de non-responsabilité: je n'inclus pas les pièces nécessaires à la voiture elle-même, uniquement les pièces supplémentaires au-delà de la voiture. Un ESC, un moteur, un châssis, une batterie, etc. seront tous nécessaires pour cela.

Tu auras besoin de:

(1) Arduino Uno - les contrefaçons fonctionneront très bien

(1) Planche à pain - pour ce projet, j'ai pris le rail +/- d'une planche à pain et j'en ai utilisé une autre, plus petite. N'importe quelle taille fera l'affaire.

(5) Capteurs à ultrasons HC-SR04

(1) Potentiomètre - utilisé pour contrôler la vitesse de la voiture

(20) Fils Dupont femelle-mâle - Je recommande fortement d'en avoir plus à utiliser comme rallonges pour d'autres fils si nécessaire

Fer à souder avec soudure

Alimentation Arduino - dans ce cas, j'ai utilisé (6) piles AA 1.2v câblées en série. Les banques d'alimentation externes pour téléphones et tablettes comme celle-ci fonctionneront également bien lorsqu'elles sont branchées sur le port USB.

Ruban adhésif, colle chaude et/ou tout autre élément utilisé pour attacher les éléments ensemble

(1) Interrupteur à bascule (facultatif - je l'utilise pour allumer et éteindre l'Arduino)

Étape 2: Positionnez les capteurs

Tout d'abord, vous voudrez positionner et fixer correctement les capteurs. J'ai (1) capteur orienté vers l'avant, (2) capteurs inclinés à environ 45 degrés et (2) capteurs sur les côtés de la voiture. J'ai imprimé en 3D des supports de montage pour les côtés et l'avant, et j'ai utilisé de la colle chaude pour fixer les capteurs avant inclinés, car la colle chaude n'est pas conductrice. Les supports de montage pour les côtés et l'avant peuvent être téléchargés et imprimés en 3D.

Étape 3: ajouter la planche à pain et le potentiomètre

Ensuite, vous voudrez ajouter la planche à pain et le potentiomètre de contrôle de vitesse avant de commencer le câblage. C'est là que j'ai utilisé une petite planche à pain et le +/- d'une autre planche à pain en raison de l'espace sur la carrosserie de la voiture, mais une planche à pain standard fera également très bien l'affaire.

Étape 4: Tout câbler

Celui-ci est probablement la plus grande étape, et un mauvais fil peut empêcher la voiture de fonctionner correctement. Reportez-vous au diagramme Fritzing ci-dessus pour des conseils supplémentaires.

Commencez par connecter la broche 5v de votre Arduino au rail positif de la maquette et la broche GND de votre Arduino au rail négatif de la maquette.

Ensuite, câblez les capteurs du sonar. Les capteurs HC-SR04 ont chacune de leurs quatre broches étiquetées. Elles sont:

VCC -- alimentation 5v

Trig - déclencheur pour envoyer une impulsion ultrasonore

Echo - broche de réception qui mesure la durée de l'impulsion

GND - broche de masse

Utilisez pour cela des fils Dupont femelle-mâle. Chacune des broches VCC doit être connectée au rail positif de la planche à pain et chacune des broches GND doit être connectée au rail négatif de la planche à pain. J'ai utilisé des fils Dupont femelle-mâle supplémentaires comme rallonges pour cette partie car j'ai eu un problème avec certains des fils qui n'étaient pas assez longs.

Ensuite, câblez les broches Trig et Echo dans l'Arduino. Ceux-ci seront connectés aux broches numériques de l'Arduino en tant que tels:

Capteur central avant:

Déclenchement -- broche 6

Écho -- broche 7

Capteur côté gauche:

Déclenchement -- 4

Écho -- 5

Capteur latéral droit:

Déclenchement -- 2

Écho -- 3

Capteur avant gauche:

Déclenchement -- 10

Écho -- 11

Capteur avant droit:

Déclenchement -- 9

Écho -- 8

Ensuite, câblez le servo de direction, l'ESC du moteur et le potentiomètre de contrôle de vitesse.

Tout d'abord, commencez par le servo de direction. Le servo de ma voiture avait des fils rouge, orange et marron. Les couleurs peuvent varier un peu, mais elles seront toutes câblées de la même manière:

Fil marron (masse) - connectez-vous au rail négatif de la planche à pain

Fil rouge (alimentation 5v) - connectez-vous au rail de la planche à pain 5v

Fil orange (signal) - connectez-vous à la broche 13 de votre Arduino

L'ESC - ou contrôleur de vitesse électronique - qui contrôle le moteur est câblé de manière très similaire. Dans ce cas, les fils sont blancs, rouges et noirs.

Blanc (signal) - Connectez-vous à la broche 12 de votre Arduino

Rouge (5v) - ne vous connectez à rien. En raison d'une surtension électrique qui reflue lorsque le moteur s'arrête, le 5v ne doit pas être connecté. Vous pouvez faire frire un port USB ou, éventuellement, votre Arduino.

Noir (terre) - se connecte au rail négatif de la planche à pain

Enfin, câblez le potentiomètre que vous avez mis plus tôt sur votre maquette. De petits nombres sont probablement imprimés quelque part dessus. Il doit être câblé comme:

1 (broche gauche) - connectez-vous au rail négatif de la planche à pain

2 (broche du milieu) - connectez-vous à la broche A0 de votre Arduino

3 (broche droite) - connectez-vous au rail positif de la planche à pain

Le câblage aura l'air très désordonné, donc si vous voulez faire de la gestion des fils, c'est le moment de le faire.

Étape 5: Alimentation de l'Arduino

Ensuite, vous voudrez configurer une solution d'alimentation pour l'Arduino. Deux sources d'alimentation distinctes sont utilisées dans ce projet: la batterie pour la voiture et la batterie pour l'Arduino. Dans ce cas, j'ai utilisé (6) piles AA rechargeables de 1,2 V câblées en série. Les banques d'alimentation pour téléphones portables fonctionneront également, assurez-vous simplement d'avoir un câble qui se branche sur le port USB de votre Arduino (comme un mini-USB).

Veuillez noter que les piles 9v ne fonctionneront PAS avec ce projet. En raison de la façon dont les batteries 9v sont conçues, la tension est suffisante pour faire fonctionner l'Arduino, mais le courant sortant de la batterie la fera mourir en un rien de temps. J'ai également eu des problèmes avec des redémarrages aléatoires sur la batterie 9v.

Si vous choisissez d'utiliser la solution que j'ai utilisée, vous aurez besoin de:

(6) piles AA (les piles alcalines fonctionnent également bien)

Porte-piles AA pour toutes les (6) piles. Celui-ci fonctionnerait très bien et ne nécessite même pas l'utilisation d'un fer à souder. Pour l'alimentation que j'ai faite, j'ai connecté en guirlande (3) deux supports de batterie comme sur la photo, j'ai soudé les fils positif/négatif ensemble, j'ai pris la prise d'alimentation CC d'un adaptateur de batterie 9v et je l'ai soudée aux extrémités positive et négative fils. J'ai ensuite soudé un interrupteur d'alimentation en série avec l'alimentation pour faciliter l'allumage et l'extinction de l'Arduino. Ceci est complètement facultatif.

Étape 6: téléchargez le programme Arduino

Ensuite, vous devrez télécharger le programme sur l'Arduino. Téléchargez le programme ici et téléchargez-le sur votre Arduino via l'IDE Arduino.

Pour ceux d'entre vous qui pourraient envisager de modifier le code, j'ai inclus un pseudo-code expliquant ce que fait chaque partie.

EDIT 25/09/18 - J'ai ajouté un deuxième programme pour le faire rouler au milieu de deux murs. Je n'ai pas eu l'occasion d'essayer le code car je n'ai pas accès à la voiture, mais n'hésitez pas à l'expérimenter.

Étape 7: Branchez tout et allumez-le

Enfin, vous devrez tout brancher. Tout d'abord, connectez la batterie de la voiture à la voiture et allumez votre ESC. L'ESC doit émettre un bip, indiquant qu'il est prêt à être "armé" par l'Arduino. Ensuite, allumez l'Arduino. L'ESC doit émettre trois bips et les roues doivent commencer à tourner. Si l'ESC émet un bip mais que les roues ne commencent pas à tourner, tournez le potentiomètre vers la droite pour augmenter la vitesse. Si la voiture roule trop vite, tournez le potentiomètre vers la gauche.

Si le potentiomètre fonctionne à l'opposé de la façon dont il devrait, vous pouvez inverser les fils positif et négatif pour résoudre ce problème.

La vidéo montre le fonctionnement de la voiture, comment changer la vitesse et l'ordre de l'allumer.