Kursusles 1 van 10: Raspberry Pi Pico 4WD Slimmotor-motorstel van SunFounder deur Robojax

Kursusles 1 van 10: Raspberry Pi Pico 4WD Slimmotor-motorstel van SunFounder deur Robojax

Inleiding

Welkom by die eerste les van die Raspberry Pi Pico 4WD Slimmotorstel-kursus van SunFounder, aangebied deur Robojax. Hierdie kursus is ontwerp om jou te neem van die oopmaak van 'n volledige robotikastel tot die volle beheer van 'n vierwielaangedrewe motor met behulp van MicroPython. Dit gaan nie net oor die monteer van 'n speelding nie; dit is 'n omvattende opvoedkundige reis wat jou die grondbeginsels van mikrobeheerders, sensors, motorbestuur en draadlose kommunikasie leer.

Teen die einde van hierdie kursus sal jy in staat wees om 'n veelsydige slimmotor te bou en te programmeer wat vir 'n verskeidenheid projekte gebruik kan word. Die vaardighede wat jy hier aanleer, is direk toepaslik op werklike robotika- en outomatiseringstake.

Hier is net 'n paar praktiese projekte wat jy met hierdie stel kan bou:

• Outonome Hindernisvermydingsrobot: Programmeer die motor om op sy eie deur 'n kamer te navigeer, met behulp van sy ultrasoniese sensor om mure en meubels op te spoor en te vermy.
• Lynvolgende Afleweringsbot: Stel 'n baan op en laat die motor 'n lyn volg om 'n pos- of onderdeelafleweringsisteem binne 'n werkswinkel of kantoor te simuleer.
• Randopsporende Veiligheidsrobot: Gebruik die kransopsporingsfunksie om 'n robot te skep wat veilig langs die rand van 'n tafel of toonbank kan patrolleer sonder om af te val.
• Handgebaarbeheerde Voertuig: Implementeer die "volg hand"-funksie om 'n robot te skep wat op jou bewegings reageer sonder 'n afstandbeheer, 'n goeie inleiding tot nabyheidsgebaseerde beheer.
• Afstandbeheerde Toesigmotor: Gebruik die mobiele app om die motor rondom jou huis te bestuur terwyl dit sensordata stroom, wat as 'n prettige, mobiele sekuriteitskameraplatform dien.

Wat Jy in Hierdie 10-Les Kursus Sal Leer

Hierdie kursus is gestruktureer om jou kennis progressief op te bou. Elke les fokus op 'n spesifieke aspek van die stel, van basiese opstelling tot gevorderde kenmerke. Hier is 'n uiteensetting van wat jy sal bereik:

• Les 1 (Hierdie Les): Inleiding tot die stel se komponente en kenmerke, en die eerste keer opstel van jou rekenaar.
• Les 2: Installeer die nodige sagteware en leer tien basiese Python-opdragte om jou vir kodering voor te berei.
• Les 3: 'n Diep duik in die funksie van elke sleutelkomponent en hoe om hulle individueel te toets.
• Les 4: 'n Stap-vir-stap gids om die slimmotorstel fisies te monteer.
• Les 5: Jou eerste werklike bewegingskode, om te leer hoe om die motor vorentoe, agtertoe en om te draai.
• Les 6: Programmeer die "Moenie My Stoot Nie"-funksie, wat die kranssensors gebruik om rande op te spoor en die motor terug te trek.
• Les 7: Implementeer lynvolging sodat die motor 'n voorafbepaalde pad kan volg.
• Les 8: Skep 'n "volg hand"-modus waar die motor jou hand se bewegings naspoor en volg.
• Les 9: Kombineer al die kenmerke in 'n omvattende hindernisvermydingsprogram.
• Les 10: Koppel die motor aan jou mobiele toestel via die app vir volle draadlose beheer.

Hardeware en Komponente

In hierdie les maak ons die boks oop en ondersoek die komponente wat met die SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Slimmotorstel kom. Om te verstaan wat elke deel doen, is noodsaaklik vir die programmeerlesse wat voorlê. Kom ons kyk na wat binne die pakket is (in video by 04:32).

Die stel sluit in:

• Raspberry Pi Pico Mikrobeheerder: Die "brein" van die motor. Hierdie bord is gebaseer op die RP2040-skyfie en het 'n Micro-USB-aansluiting vir programmering en krag. Dit het 'n drukknoppie vir selflaai-keuse en talle GPIO-penne wat jy sal gebruik om aan sensors en motors te koppel (in video by 08:01).
• Hoofbeheerbord: 'n Pasgemaakte uitbreidingsbord wat aan die Pico koppel en maklike aansluitings vir die motors en sensors bied.
• 4x GS-motors en 4x wiele: Dit bied die vierwielaandrywing (4WD)-vermoë, wat die motor krag en maneuverbaarheid gee.
• HC-SR04 Ultrasoniese Sensor: Gebruik vir hindernisvermyding. Dit meet afstand deur ultrasoniese golwe uit te stuur en te meet hoe lank dit neem om terug te bons.
• 3-kanaal Gryskaal Lynsensor: Hierdie sensor word vir lynvolging gebruik. Dit kan tussen 'n donker lyn en 'n ligte oppervlak onderskei, wat die motor in staat stel om 'n pad te volg.
• 2-kanaal Foto-onderbreker: Dit is deel van die kransopsporingstelsel, gebruik om te voel wanneer die motor op die punt is om van 'n rand af te ry.
• 8-bis RGB-ligte: Adresseerbare LED's wat geprogrammeer kan word om 'n wye reeks kleure vir visuele terugvoer te vertoon.
• Servomotor: Gebruik om die ultrasoniese sensor links en regs te swaai om vir hindernisse te skandeer.
• 18650 Batterykas en Hardeware: Om die motor draadloos van krag te voorsien.

Sagteware-opstelling en -installasie

Voordat ons kan begin programmeer, moet ons ons ontwikkelingsomgewing opstel. Hierdie kursus gebruik Thonny, 'n Geïntegreerde Ontwikkelingsomgewing (IDE) wat perfek is vir beginners wat MicroPython leer. Dit is beskikbaar vir Windows, Mac en Linux (in video by 07:03).

Installeer Thonny

Om te begin, laai die nuutste weergawe van Thonny van die amptelike webwerf af en volg die installasie-aanwysings. Dit is 'n eenvoudige proses. Sodra dit geïnstalleer is, kan jy dit oopmaak en jou voorkeurtaal kies. Die kursus beveel aan om die "Raspberry Pi"-modus te gebruik, wat jy kan kies wanneer jy die program die eerste keer oopmaak of later in die instellings kan verander (in video by 10:56).

Installeer MicroPython op die Pico

Die Raspberry Pi Pico moet die MicroPython-firmware geïnstalleer hê om Python-kode te verstaan. Hier is hoe om dit in Thonny te doen (in video by 14:42):

1. Koppel jou Pico aan jou rekenaar met 'n Micro-USB-kabel. Om bootloader-modus te betree, hou die BOOTSEL-knoppie op die Pico in terwyl jy die USB-kabel inprop (in video by 13:10).
2. In Thonny, klik op die onderste-regterhoek en kies "Installeer MicroPython...".
3. Kies "Raspberry Pi Pico" as die teikentoestel en klik "Installeer". Thonny sal dan die MicroPython-firmware op jou bord flits.

Laai die Motor se Biblioteeklêers op

Die slim motorstel maak staat op 'n stel voorafgeskrewe biblioteeklêers wat die laevlakbeheer vir die motors, sensors en LED's hanteer. Jy sal die kursuslêers moet aflaai vanaf die skakel in die videobeskrywing en die ZIP-lêer uitpak (in video by 12:13).

Sodra dit uitgepak is, sal jy 'n vouer vind wat die nodige biblioteeklêers bevat. Om dit na jou Pico op te laai:

1. In Thonny, navigeer na die uitgepakte vouer en kies die drie biblioteeklêers (bv. Pico4WD.py, rdp.py, en ws.py).
2. Regskliek op die geselekteerde lêers en kies "Laai op na /". Dit sal hulle na die wortelgids van jou Raspberry Pi Pico kopieer (in video by 16:37).

Kodeverduideliking

Om te verifieer dat alles korrek werk, skryf ons 'n eenvoudige "flits"-toets. Dit is die "Hallo Wêreld" van hardeware-programmering. Terwyl die transkripsie 'n lewendige voorbeeld verskaf, sal jy hierdie kode self in Thonny skryf. Hierdie toets bevestig dat die Pico met jou rekenaar kommunikeer en dat jy sy uitsetpenne kan beheer.

Die kern van die toetskode word hieronder getoon. Dit is 'n gebruikerskonfigureerbare snit waar jy die gedrag van die LED kan verander:

from machine import Pin, Timer

# Gebruikerskonfigureerbaar: Die pen nommer vir die ingeboude LED
led_pin = 25

# Gebruikerskonfigureerbaar: Die frekwensie van flikker in Hertz (keer per sekonde)
blink_frekwensie = 2.5

led = Pin(led_pin, Pin.OUT)
timer = Timer()

def flikker(timer):
    led.toggle()

timer.init(freq=blink_frekwensie, mode=Timer.PERIODIC, callback=flikker)

Hier is hoe jy hierdie kode kan aanpas:

• led_pin: Hierdie veranderlike definieer watter pen jou LED aan gekoppel is. Op die Raspberry Pi Pico is die ingeboude LED tipies aan pen 25 gekoppel. Jy kan hierdie nommer verander as jy 'n eksterne LED aan 'n ander GPIO-pen wil koppel.
• blink_frekwensie: Dit is die spoed waarteen die LED flikker. 'n Waarde van 2.5 beteken die LED sal 2.5 keer per sekonde aan en af skakel. Jy kan met verskillende waardes eksperimenteer:
  • Stel dit op 1 vir 'n stadige, sigbare flikker.
  • Stel dit op 10 vir 'n vinnige flikker.
  • Stel dit op 50 of 60 en die flikker word so vinnig dat dit vir die menslike oog lyk asof dit konstant aan is (in video by 19:49).

Om hierdie kode te laat loop, klik eenvoudig die "Loop"-knoppie (groen speel-ikoon) in Thonny. Jy behoort die ingeboude LED op jou Pico te sien flikker. Om dit te stop, klik die "Stop"-knoppie (rooi vierkant-ikoon).

Lewendige Projekdemonstrasie

In die video demonstreer instrukteur Ahmad Shamshiri die volledige proses van die opstel van die sagteware en die uitvoer van die flikkertoets. Hy wys hoe om Thonny te installeer, die MicroPython-firmware te flits, en die nodige biblioteeklêers op te laai. Hy skryf dan die flikkerkode en eksperimenteer met verskillende frekwensies, wat wys hoe die waargenome gedrag van die LED verander van 'n duidelike flikker na 'n soliede lig soos die frekwensie toeneem (in video by 15:17).

Hierdie suksesvolle toets is 'n kritieke mylpaal. Dit bevestig dat jou Raspberry Pi Pico korrek funksioneer, die MicroPython-firmware geïnstalleer is, en jy gereed is om aan te beweeg na die meer komplekse lesse wat motorbestuur en sensors behels.

Hoofstukke

• [00:00] Kursusinleiding en Oorsig
• [01:13] Kursusleerplan en Kenmerke
• [04:32] Uitpak van die Slim Motorstel
• [07:03] Aflaai en Installeer van Thonny IDE
• [08:01] Inleiding tot die Raspberry Pi Pico
• [12:13] Aflaai en Uitpak van Kursuslêers
• [14:42] Installeer MicroPython op die Pico
• [15:17] Laai Biblioteeklêers na die Pico op
• [17:30] Skryf en Toets van die Flikkerkode
• [19:49] Eksperimenteer met Verskillende Flikkerfrekwensies