บทเรียน 24/31: รถอัจฉริยะ ตอนที่ 2: การเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ถอยหลัง ซ้ายและขวา และการควบคุมความเร็วของรถ

บทเรียน 24/31: รถอัจฉริยะ ตอนที่ 2: การเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ถอยหลัง ซ้ายและขวา และการควบคุมความเร็วของรถ

บทเรียนนี้เน้นไปที่ขั้นตอนที่สองของการสร้างรถอัจฉริยะของคุณ: การควบคุมการเคลื่อนที่โดยใช้โค้ด Arduino แม้ว่าโปรเจกต์แรกอาจทำให้รถเคลื่อนที่ได้ในแบบพื้นฐาน แต่คู่มือนี้จะสอนวิธีสั่งให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ถอยหลัง เลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวา และหยุดได้อย่างแม่นยำ คุณจะได้เรียนรู้วิธีควบคุมความเร็วของรถ ทำให้สามารถเร่งความเร็วและลดความเร็วได้อย่างนุ่มนวล นี่เป็นขั้นตอนพื้นฐานสำหรับโปรเจกต์หุ่นยนต์ใดๆ เนื่องจากเป็นการให้ตรรกะพื้นฐานแก่คุณเพื่อสร้างพฤติกรรมอัตโนมัติที่ซับซ้อนมากขึ้น

การเชี่ยวชาญการควบคุมการเคลื่อนที่เหล่านี้เปิดโลกแห่งความเป็นไปได้ ต่อไปนี้คือการประยุกต์ใช้ความรู้ในทางปฏิบัติบางประการ:

• หุ่นยนต์เดินตามเส้น: ใช้ฟังก์ชันเลี้ยวซ้ายและเลี้ยวขวาเพื่อให้หุ่นยนต์อยู่บนราง
• ยานพาหนะหลบหลีกสิ่งกีดขวาง: เขียนโปรแกรมให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า หยุด และเลี้ยวเมื่อตรวจพบวัตถุในเส้นทาง
• การสำรวจด้วยรีโมทคอนโทรล: รวมคำสั่งเหล่านี้เข้ากับโมดูลไร้สายเพื่อขับรถไปรอบๆ บ้านหรือสนามของคุณ
• ระบบจัดส่งอัตโนมัติ: สร้างหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถเคลื่อนที่ระหว่างจุดที่กำหนด โดยหยุดและเริ่มต้นตามความจำเป็น

ฮาร์ดแวร์และส่วนประกอบ

โปรเจกต์นี้สร้างต่อจากชุด Arduino 3-in-1 ของ SunFounder ไม่จำเป็นต้องมีส่วนประกอบเพิ่มเติมนอกเหนือจากชุดพื้นฐาน แต่คุณจะต้องเชื่อมต่อสายไฟเพิ่มเติมสี่เส้นเข้ากับ Arduino เพื่อควบคุมไดรเวอร์มอเตอร์ ส่วนประกอบที่จำเป็นคือ:

• Arduino Uno (หรือบอร์ดที่เข้ากันได้)
• โครงรถอัจฉริยะ SunFounder พร้อมมอเตอร์
• บอร์ดไดรเวอร์มอเตอร์ (รวมอยู่ในชุด)
• สายจัมเปอร์
• ชุดแบตเตอรี่สำหรับรถ
• สาย USB สำหรับการเขียนโปรแกรม

คู่มือการเดินสายไฟ

การเดินสายไฟสำหรับโปรเจกต์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมทิศทางของมอเตอร์แต่ละตัว วิดีโออธิบายว่าสายควบคุมมอเตอร์สี่เส้นจากบอร์ดไดรเวอร์เชื่อมต่อกับพิน 5, 6, 9 และ 10 ของ Arduino พินเหล่านี้มีความพิเศษเพราะรองรับ Pulse Width Modulation (PWM) ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมความเร็ว

ในวิดีโอ ผู้สอนเชื่อมต่อสายไฟตามลำดับเฉพาะโดยใช้สายสีเหลืองและสีน้ำเงิน ดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง

หมายเหตุด้านความปลอดภัยที่สำคัญที่กล่าวถึงในวิดีโอคือ ให้ถอดแหล่งจ่ายไฟของรถออก (สายสีแดงไปยัง 5V และสายสีดำไปยัง GND) ขณะเขียนโปรแกรม Arduino ผ่าน USB เพื่อป้องกันไม่ให้พอร์ต USB รับภาระเกินและอาจปิดระบบ

คำอธิบายโค้ด

โค้ดสำหรับบทเรียนนี้ถูกจัดโครงสร้างให้ง่ายต่อการแก้ไขและทำความเข้าใจ กุญแจสำคัญในการควบคุมรถอยู่ที่การกำหนดพินที่ด้านบนของสเก็ตช์ คุณสามารถเปลี่ยนค่าเหล่านี้ได้หากคุณตัดสินใจใช้พินอื่นบน Arduino ของคุณ

const int in1 = 5;
const int in2 = 6;
const int in3 = 9;
const int in4 = 10;

บรรทัดเหล่านี้กำหนดพิน Arduino ที่เชื่อมต่อกับอินพุตของไดรเวอร์มอเตอร์ in1 และ in2 ควบคุมมอเตอร์หนึ่งตัว ในขณะที่ in3 และ in4 ควบคุมมอเตอร์อีกตัวหนึ่ง โดยการตั้งค่าพินเหล่านี้เป็น HIGH หรือ LOW คุณจะควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์แต่ละตัว

เพื่อควบคุมความเร็วของรถ โค้ดใช้ฟังก์ชันที่กำหนดเองสองฟังก์ชัน: moveForward(int speed) และ moveBackwards(int speed) ฟังก์ชันเหล่านี้รับค่าจำนวนเต็มระหว่าง 0 ถึง 255 เป็นอาร์กิวเมนต์ ค่า 0 จะหยุดมอเตอร์ ในขณะที่ 255 คือความเร็วสูงสุด ตัวอย่างเช่น หากต้องการให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็วเต็มที่ คุณจะเรียกใช้ moveForward(255) หากต้องการให้เคลื่อนที่ถอยหลังช้าๆ คุณจะใช้ moveBackwards(100)

วิดีโอยังสาธิตลำดับ "การเร่งความเร็ว" และ "การลดความเร็ว" โดยใช้ลูป for นี่เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสำหรับการเร่งความเร็วอย่างนุ่มนวล

for(int i=0;i<=255;i+=5){
  moveForward(i);
  delay(100);
}

ลูปนี้เริ่มต้นด้วย i ที่ 0 และเพิ่มขึ้นทีละ 5 ในแต่ละรอบจนถึง 255 ในแต่ละครั้ง จะเรียกใช้ moveForward(i) ซึ่งจะค่อยๆ เพิ่มความเร็วของรถ delay(100) ให้การหยุดชั่วคราว 100 มิลลิวินาทีในแต่ละขั้นความเร็ว ทำให้การเร่งความเร็วมองเห็นได้ชัดเจน ลูปที่คล้ายกันโดยมีค่า i ลดลงใช้เพื่อลดความเร็วของรถ

การสาธิตโปรเจกต์สด

ในวิดีโอ ผู้สอนสาธิตโปรเจกต์ในสองขั้นตอนหลัก ขั้นแรก เขาแสดงการเคลื่อนที่พื้นฐานของรถ โดยการโหลดโค้ด "move" รถจะดำเนินลำดับที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า: เคลื่อนที่ไปข้างหน้าเป็นเวลาสองวินาที หยุด ถอยหลังเป็นเวลาสองวินาที หยุด เลี้ยวซ้าย และจากนั้นเลี้ยวขวา ซึ่งเป็นการยืนยันด้วยสายตาว่าการเดินสายไฟและตรรกะถูกต้อง

การสาธิตครั้งที่สองเน้นไปที่การควบคุมความเร็ว ผู้สอนโหลดโค้ด "เพิ่มความเร็ว" ซึ่งจะค่อยๆ เร่งความเร็วของรถไปข้างหน้าจนถึงความเร็วสูงสุด จากนั้นค่อยๆ ลดความเร็วลงจนหยุดนิ่ง จากนั้นเขาจะสาธิตเวอร์ชันที่มีความเร็วคงที่ โดยรถจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าที่ความเร็ว 255 หยุด แล้วถอยหลังด้วยความเร็วที่ช้าลงที่ 100 โดยค่าต่างๆ จะถูกพิมพ์ไปยัง Serial Monitor เพื่อตรวจสอบ

บทต่างๆ

• [00:00] แนะนำการควบคุมการเคลื่อนที่ของรถ
• [01:44] การเตรียมการเดินสายไฟสำหรับการควบคุมด้วยโค้ด
• [02:07] สาธิตการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าและถอยหลัง
• [03:18] สาธิตการเลี้ยวซ้ายและขวา
• [05:05] การเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับพินของ Arduino
• [07:00] คำอธิบายโค้ดสำหรับการควบคุมทิศทาง
• [11:44] แนะนำการควบคุมความเร็ว
• [12:16] คำอธิบายโค้ดสำหรับการเพิ่มความเร็วแบบค่อยเป็นค่อยไป
• [14:45] การใช้ Serial Monitor เพื่อการดีบัก
• [17:10] การสาธิตการควบคุมความเร็วแบบสด
• [19:45] การทดสอบกลางแจ้งครั้งสุดท้ายและบทสรุป

ภาพ

26 SunFounder Car 4 ultrasonic video snapshot 00.00.000

Smartcar turning left

Smartcar turning right

24 SunFounder Car speed on the pavement

26 SunFounder Car 4 ultrasonic video snapshot 00.00.000

Smartcar turning left

Smartcar turning right

24 SunFounder Car speed on the pavement

/*
Lesson 24/31: Smart code speeds up
Get this code and watch video Download and resource page https://robojax.com/RJT607
YouTube video https://www.youtube.com/watch?v=QzcUig2L3dM

*/
const int in1 = 5;
const int in2 = 6;
const int in3 = 9;
const int in4 = 10;

void setup() {
  pinMode(in1, OUTPUT);
  pinMode(in2, OUTPUT);
  pinMode(in3, OUTPUT);
  pinMode(in4, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("SunFounder Arduino Course");
  Serial.println("Lesson 3: Speed up");
  Serial.println("www.Robojax.com");
  
}

void loop() {
    
    moveForward(255);
    Serial.print("Forward at: ");
    Serial.println(255);
    delay(5000);//for 5 seconds

    Serial.println("Stopped ");
    moveForward(0);//stop the car
    delay(2000);//for 2 seconds
    
    moveBackwards(100);
    Serial.print("Reverse at: ");    
    Serial.println(100);    
    delay(5000);//for 5 seconds

    Serial.println("Stopped ");
    moveForward(0);//stop the car
    delay(2000);//for 2 seconds   
 
}

void moveForward(int speed) {
  analogWrite(in1, 0);
  analogWrite(in2, speed);
  
  analogWrite(in3, speed);
  analogWrite(in4, 0);
}

void moveBackwards(int speed) {
  analogWrite(in1, speed);
  analogWrite(in2, 0);
  
  analogWrite(in3, 0);
  analogWrite(in4, speed);
}

/*
Lesson 24/31: Smart code speeds up (custom code)
Get this code and watch video Download and resource page https://robojax.com/RJT607
YouTube video https://www.youtube.com/watch?v=QzcUig2L3dM

*/
const int in1 = 5;
const int in2 = 6;
const int in3 = 9;
const int in4 = 10;

void setup() {
  pinMode(in1, OUTPUT);
  pinMode(in2, OUTPUT);
  pinMode(in3, OUTPUT);
  pinMode(in4, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("SunFounder Arduino Course");
  Serial.println("Lesson 3: Speed up");
  Serial.println("www.Robojax.com");
  
}

void loop() {
  Serial.println("Loop 1: Speeding Up"); 
  for(int i=0;i<=255;i+=5){
    moveForward(i);
    Serial.print("i= ");
    Serial.println(i);
    delay(100);
  }
    Serial.println("Loop 2: Slowing down "); 
  for(int i=255;i>=0;i-=5){
    moveForward(i);
    Serial.print("i= ");
    Serial.println(i);    
    delay(100);
  }
 
}

void moveForward(int speed) {
  analogWrite(in1, 0);
  analogWrite(in2, speed);
  
  analogWrite(in3, speed);
  analogWrite(in4, 0);
}