Kurs Lekcija 1 od 10: Raspberry Pi Pico 4WD pametni auto komplet od SunFounder od Robojax

Kurs Lekcija 1 od 10: Raspberry Pi Pico 4WD pametni auto komplet od SunFounder od Robojax

Uvod

Dobrodošli u prvu lekciju kursa Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit kompanije SunFounder, koji predstavlja Robojax. Ovaj kurs je dizajniran da vas provede od raspakivanja kompletnog robotičkog kita do potpune kontrole automobila s pogonom na četiri točka koristeći MicroPython. Ovo nije samo sastavljanje igračke; to je sveobuhvatno obrazovno putovanje koje vas uči osnovama mikrokontrolera, senzora, upravljanja motorima i bežične komunikacije.

Do kraja ovog kursa, moći ćete izgraditi i programirati svestrani pametni automobil koji se može koristiti za različite projekte. Vještine koje ovdje naučite direktno su primjenjive na zadatke iz stvarnog svijeta robotike i automatizacije.

Evo samo nekoliko praktičnih projekata koje možete izgraditi s ovim kompletom:

• Autonomni robot za izbjegavanje prepreka: Programirajte automobil da samostalno navigira prostorijom, koristeći ultrazvučni senzor za otkrivanje i izbjegavanje zidova i namještaja.
• Robot dostavljač koji prati liniju: Postavite stazu i neka automobil prati liniju kako biste simulirali sistem dostave pošte ili dijelova unutar radionice ili ureda.
• Sigurnosni robot za otkrivanje ivica: Koristite funkciju otkrivanja litica za stvaranje robota koji može sigurno patrolirati ivicom stola ili pulta bez padanja.
• Vozilo upravljano pokretima ruke: Implementirajte funkciju "prati ruku" za stvaranje robota koji reagira na vaše pokrete bez daljinskog upravljača, što je odličan uvod u kontrolu zasnovanu na blizini.
• Daljinski upravljani nadzorni automobil: Koristite mobilnu aplikaciju za vožnju automobila po domu dok streama podatke sa senzora, služeći kao zabavna, mobilna platforma za sigurnosnu kameru.

Šta ćete naučiti u ovom kursu od 10 lekcija

Ovaj kurs je strukturiran tako da progresivno gradi vaše znanje. Svaka lekcija fokusira se na specifičan aspekt kita, od osnovnog postavljanja do naprednih funkcija. Evo pregleda onoga što ćete postići:

• Lekcija 1 (ova lekcija): Uvod u komponente i funkcije kita, te prvo postavljanje vašeg računara.
• Lekcija 2: Instalacija potrebnog softvera i učenje deset osnovnih Python naredbi za pripremu za kodiranje.
• Lekcija 3: Detaljna analiza funkcije svake ključne komponente i kako ih testirati pojedinačno.
• Lekcija 4: Vodič korak po korak za fizičko sastavljanje kita pametnog automobila.
• Lekcija 5: Vaš prvi pravi kod za kretanje, učenje kako natjerati automobil da vozi naprijed, nazad i skreće.
• Lekcija 6: Programiranje funkcije "Ne guraj me", koja koristi senzore za litice za otkrivanje ivica i povlačenje automobila unazad.
• Lekcija 7: Implementacija praćenja linije kako bi automobil mogao pratiti unaprijed definiranu putanju.
• Lekcija 8: Kreiranje načina rada "prati ruku" gdje automobil prati pokrete vaše ruke.
• Lekcija 9: Kombiniranje svih funkcija u sveobuhvatan program za izbjegavanje prepreka.
• Lekcija 10: Povezivanje automobila s vašim mobilnim uređajem putem aplikacije za potpunu bežičnu kontrolu.

Hardver i komponente

U ovoj lekciji otvaramo kutiju i pregledavamo komponente koje dolaze sa SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kitom. Razumijevanje čemu svaki dio služi ključno je za lekcije programiranja koje slijede. Pogledajmo šta se nalazi u paketu (u videu na 04:32).

Komplet uključuje:

• Raspberry Pi Pico mikrokontroler: "Mozak" automobila. Ova ploča zasnovana je na RP2040 čipu i ima Micro-USB konektor za programiranje i napajanje. Ima tipku za odabir pokretanja i brojne GPIO pinove koje ćete koristiti za povezivanje sa senzorima i motorima (u videu na 08:01).
• Glavna upravljačka ploča: Prilagođena proširujuća ploča koja se povezuje na Pico i omogućava jednostavno povezivanje motora i senzora.
• 4x DC motora i 4x točka: Ovi omogućavaju pogon na četiri točka (4WD), dajući automobilu snagu i upravljivost.
• HC-SR04 ultrazvučni senzor: Koristi se za izbjegavanje prepreka. Mjeri udaljenost slanjem ultrazvučnih valova i mjerenjem vremena potrebnog da se odbiju nazad.
• 3-kanalni senzor linije u sivim tonovima: Ovaj senzor koristi se za praćenje linije. Može razlikovati tamnu liniju od svijetle površine, omogućavajući automobilu da prati putanju.
• 2-kanalni foto prekidač: Dio je sistema za otkrivanje litica, koristi se za osjećanje kada će automobil sići s ivice.
• 8-bitna RGB svjetla: Adresabilne LED diode koje se mogu programirati za prikaz širokog spektra boja za vizualne povratne informacije.
• Servo motor: Koristi se za pomicanje ultrazvučnog senzora lijevo i desno radi skeniranja prepreka.
• Kutija za 18650 baterije i hardver: Za bežično napajanje automobila.

Postavljanje i instalacija softvera

Prije nego što počnemo s programiranjem, moramo postaviti naše razvojno okruženje. Ovaj kurs koristi Thonny, integrirano razvojno okruženje (IDE) koje je savršeno za početnike koji uče MicroPython. Dostupno je za Windows, Mac i Linux (u videu na 07:03).

Instalacija Thonnyja

Za početak, preuzmite najnoviju verziju Thonnyja sa službene web stranice i slijedite upute za instalaciju. To je jednostavan proces. Nakon instalacije, možete ga otvoriti i odabrati željeni jezik. Kurs preporučuje korištenje "Raspberry Pi" načina rada, koji možete odabrati pri prvom otvaranju programa ili promijeniti kasnije u postavkama (u videu na 10:56).

Instalacija MicroPythona na Pico

Raspberry Pi Pico mora imati instaliran MicroPython firmver da bi razumio Python kod. Evo kako to uraditi u Thonnyju (u videu na 14:42):

1. Povežite svoj Pico sa računarom pomoću Micro-USB kabla. Da biste ušli u bootloader način rada, držite pritisnut BOOTSEL dugme na Picu dok priključujete USB kabl (u videu na 13:10).
2. U Thonnyju, kliknite na donji desni ugao i odaberite "Install MicroPython...".
3. Odaberite "Raspberry Pi Pico" kao ciljni uređaj i kliknite "Install". Thonny će tada flešovati MicroPython firmver na vašu ploču.

Otpremanje bibliotečkih datoteka automobila

Komplet pametnog automobila oslanja se na skup unaprijed napisanih bibliotečkih datoteka koje upravljaju niskorazinskim kontrolama za motore, senzore i LED diode. Morat ćete preuzeti datoteke kursa sa linka navedenog u opisu videa i raspakovati ZIP fasciklu (u videu na 12:13).

Nakon raspakivanja, pronaći ćete fasciklu koja sadrži potrebne bibliotečke datoteke. Da biste ih otpremili na svoj Pico:

1. U Thonnyju, navigirajte do raspakovane fascikle i odaberite tri bibliotečke datoteke (npr. Pico4WD.py, rdp.py i ws.py).
2. Kliknite desnim tasterom na odabrane datoteke i odaberite "Upload to /". Ovo će ih kopirati u korijenski direktorij vašeg Raspberry Pi Pico (u videu na 16:37).

Objašnjenje koda

Da bismo provjerili da li sve radi ispravno, pišemo jednostavan "blink" test. Ovo je "Hello World" hardverskog programiranja. Iako transkript pruža primjer uživo, vi ćete sami napisati ovaj kod u Thonnyju. Ovaj test potvrđuje da Pico komunicira s vašim računarom i da možete upravljati njegovim izlaznim pinovima.

Srž testnog koda prikazana je ispod. Ovo je korisnički podesiv isječak gdje možete promijeniti ponašanje LED diode:

from machine import Pin, Timer

# Korisnički podesivo: Broj pina za ugrađenu LED diodu
led_pin = 25

# Korisnički podesivo: Frekvencija treptanja u hercima (puta u sekundi)
blink_frequency = 2.5

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

def blink(timer):
    led.toggle()

timer.init(freq=blink_frequency, mode=Timer.PERIODIC, callback=blink)

Evo kako možete prilagoditi ovaj kod:

• led_pin: Ova varijabla definira na koji je pin vaša LED dioda povezana. Na Raspberry Pi Pico, ugrađena LED dioda je obično povezana na pin 25. Možete promijeniti ovaj broj ako želite spojiti vanjsku LED diodu na drugi GPIO pin.
• blink_frequency: Ovo je brzina kojom LED dioda treperi. Vrijednost od 2.5 znači da će se LED dioda uključiti i isključiti 2,5 puta u sekundi. Možete eksperimentirati s različitim vrijednostima:
  • Postavite je na 1 za sporo, vidljivo treptanje.
  • Postavite je na 10 za brzo treptanje.
  • Postavite je na 50 ili 60 i treptanje postaje toliko brzo da se ljudskom oku čini kao da je stalno uključena (u videu na 19:49).

Da biste pokrenuli ovaj kod, jednostavno kliknite na dugme "Run" (zelena ikona za reprodukciju) u Thonnyju. Trebali biste vidjeti kako ugrađena LED dioda na vašem Picu počinje treperiti. Da biste je zaustavili, kliknite na dugme "Stop" (crvena kvadratna ikona).

Demonstracija projekta uživo

U videu, instruktor Ahmad Shamshiri demonstrira cijeli proces postavljanja softvera i pokretanja blink testa. On pokazuje kako instalirati Thonny, flešovati MicroPython firmver i otpremiti potrebne bibliotečke datoteke. Zatim piše blink kod i eksperimentira s različitim frekvencijama, pokazujući kako se percipirano ponašanje LED diode mijenja od jasnog treptanja do stalnog svjetla kako se frekvencija povećava (u videu na 15:17).

Ovaj uspješan test je ključna prekretnica. Potvrđuje da vaš Raspberry Pi Pico radi ispravno, da je MicroPython firmver instaliran i da ste spremni za prelazak na složenije lekcije koje uključuju upravljanje motorima i senzorima.

Poglavlja

• [00:00] Uvod u kurs i pregled
• [01:13] Silabus kursa i karakteristike
• [04:32] Raspakivanje kompleta pametnog automobila
• [07:03] Preuzimanje i instalacija Thonny IDE-a
• [08:01] Uvod u Raspberry Pi Pico
• [12:13] Preuzimanje i raspakivanje datoteka kursa
• [14:42] Instalacija MicroPythona na Pico
• [15:17] Otpremanje bibliotečkih datoteka na Pico
• [17:30] Pisanje i testiranje blink koda
• [19:49] Eksperimentiranje s različitim frekvencijama treptanja