Сабақ 1/10: Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit SunFounder компаниясынан, Robojax арқылы

Сабақ 1/10: Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit SunFounder компаниясынан, Robojax арқылы

Кіріспе

SunFounder компаниясының Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit курсының бірінші сабағына қош келдіңіз, оны Robojax ұсынады. Бұл курс сізді толық робототехника жинағын қораптан шығарудан бастап, MicroPython көмегімен төрт доңғалақты көлікті толық басқаруға дейін жетелейді. Бұл жай ғана ойыншық құрастыру емес; бұл микроконтроллерлердің, датчиктердің, қозғалтқыштарды басқарудың және сымсыз байланыстың негіздерін үйрететін кешенді білім беру сапары.

Осы курс соңында сіз әртүрлі жобаларда қолдануға болатын әмбебап ақылды көлікті құрастырып, бағдарламалай аласыз. Мұнда үйренген дағдылар нақты әлемдегі робототехника мен автоматтандыру тапсырмаларына тікелей қолданылады.

Міне, осы жинақпен жасай алатын бірнеше практикалық жобалар:

• Автономды кедергілерді болдырмау роботы: Көлікті ультрадыбыстық датчигін пайдаланып, қабырғалар мен жиһаздарды анықтап, болдырмау үшін бөлмені өздігінен шарлауға бағдарламалаңыз.
• Сызықпен жүретін жеткізу боты: Трассаны орнатып, көліктің цех немесе кеңсе ішінде пошта немесе бөлшектерді жеткізу жүйесін модельдеу үшін сызықпен жүруін қамтамасыз етіңіз.
• Шетті анықтайтын қауіпсіздік роботы: Үстелдің немесе есептегіштің шетін құламай қауіпсіз күзетуге болатын робот жасау үшін құламаны анықтау мүмкіндігін пайдаланыңыз.
• Қол қимылымен басқарылатын көлік: Қашықтан басқарусыз сіздің қимылдарыңызға жауап беретін робот жасау үшін "қолды қадағалау" мүмкіндігін іске асырыңыз, бұл жақындыққа негізделген басқаруға тамаша кіріспе.
• Қашықтан басқарылатын бақылау көлігі: Мобильді қосымшаны пайдаланып, көлікті үй ішінде айдап, ол датчик деректерін жіберіп, көңілді, мобильді қауіпсіздік камера платформасы ретінде әрекет етеді.

Осы 10 Сабақтық Курста Не үйренесіз

Бұл курс сіздің біліміңізді біртіндеп құруға құрылымдалған. Әр сабақ жинақтың белгілі бір аспектісіне, негізгі орнатудан бастап кеңейтілген мүмкіндіктерге дейін бағытталған. Міне, сіз неге қол жеткізетініңіздің толық сипаттамасы:

• 1-сабақ (осы сабақ): Жинақтың компоненттері мен мүмкіндіктерімен танысу және компьютерді алғаш рет орнату.
• 2-сабақ: Қажетті бағдарламалық жасақтаманы орнату және кодтауға дайындалу үшін он негізгі Python пәрменін үйрену.
• 3-сабақ: Әрбір негізгі компоненттің қызметін терең зерттеу және оларды жеке-жеке тексеру.
• 4-сабақ: Ақылды көлік жинағын физикалық құрастыру бойынша қадамдық нұсқаулық.
• 5-сабақ: Сіздің алғашқы нақты қозғалыс кодыңыз, көлікті алға, артқа жүргізуді және бұрылуды үйрену.
• 6-сабақ: "Мені итерме" мүмкіндігін бағдарламалау, ол құлама датчиктерін пайдаланып шеттерді анықтайды және көлікті артқа шегіндіреді.
• 7-сабақ: Көліктің алдын ала анықталған жолмен жүруі үшін сызықты қадағалауды іске асыру.
• 8-сабақ: Көлік сіздің қолыңыздың қимылдарын қадағалап, оған еретін "қолды қадағалау" режимін жасау.
• 9-сабақ: Барлық мүмкіндіктерді кешенді кедергілерді болдырмау бағдарламасына біріктіру.
• 10-сабақ: Көлікті мобильді құрылғыға қосымша арқылы толық сымсыз басқару үшін қосу.

Аппараттық құралдар мен компоненттер

Осы сабақта біз қорапты ашып, SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit жинағымен бірге келетін компоненттерді қарастырамыз. Әр бөліктің не істейтінін түсіну алдағы бағдарламалау сабақтары үшін өте маңызды. Жинақтың ішінде не бар екенін қарастырайық (бейнеде 04:32).

Жинаққа мыналар кіреді:

• Raspberry Pi Pico микроконтроллері: Көліктің "миы". Бұл плата RP2040 чипіне негізделген және бағдарламалау мен қуат үшін Micro-USB қосқышына ие. Оның жүктеуді таңдауға арналған батырмасы және датчиктер мен қозғалтқыштарға қосу үшін пайдаланатын көптеген GPIO түйреуіштері бар (бейнеде 08:01).
• Негізгі басқару платасы: Pico-ға қосылатын және қозғалтқыштар мен датчиктерге оңай қосылуды қамтамасыз ететін арнайы кеңейту платасы.
• 4x тұрақты ток қозғалтқыштары және 4x доңғалақтар: Бұлар төрт доңғалақты жетек (4WD) мүмкіндігін қамтамасыз етіп, көлікке қуат пен маневрлік қабілет береді.
• HC-SR04 ультрадыбыстық датчигі: Кедергілерді болдырмау үшін қолданылады. Ол ультрадыбыстық толқындарды жіберіп, олардың қайтып келу уақытын өлшеу арқылы қашықтықты анықтайды.
• 3 арналы сұр реңкті сызық датчигі: Бұл датчик сызықты қадағалау үшін қолданылады. Ол қара сызық пен ашық бетті ажырата алады, бұл көлікке жолмен жүруге мүмкіндік береді.
• 2 арналы фото үзгіш: Бұл құламаны анықтау жүйесінің бөлігі, көлік шеттен құлағалы тұрғанын сезу үшін қолданылады.
• 8 биттік RGB шамдары: Визуалды кері байланыс үшін түстердің кең ауқымын көрсетуге бағдарламаланатын адрестік жарықдиодтар.
• Серво қозғалтқыш: Кедергілерді сканерлеу үшін ультрадыбыстық датчикті солға және оңға бұру үшін қолданылады.
• 18650 батарея қорабы және аппараттық құралдар: Көлікті сымсыз қуаттандыру үшін.

Бағдарламалық жасақтаманы орнату және конфигурациялау

Бағдарламалауды бастамас бұрын, біз даму ортамызды орнатуымыз керек. Бұл курс MicroPython үйренетін жаңадан бастаушыларға өте ыңғайлы интеграцияланған даму ортасы (IDE) болып табылатын Thonny-ді пайдаланады. Ол Windows, Mac және Linux үшін қолжетімді (бейнеде 07:03).

Thonny орнату

Бастау үшін ресми веб-сайттан Thonny-дің соңғы нұсқасын жүктеп алып, орнату нұсқауларын орындаңыз. Бұл қарапайым процесс. Орнатқаннан кейін оны ашып, қалаған тіліңізді таңдай аласыз. Курс "Raspberry Pi" режимін пайдалануды ұсынады, оны бағдарламаны алғаш ашқанда таңдауға немесе кейінірек параметрлерде өзгертуге болады (бейнеде 10:56).

Pico-ға MicroPython орнату

Raspberry Pi Pico-ға Python кодын түсіну үшін MicroPython микробағдарламасы орнатылған болуы керек. Міне, оны Thonny-де қалай жасауға болады (бейнеде 14:42):

1. Pico-ны компьютерге Micro-USB кабелі арқылы қосыңыз. Жүктеуші режиміне өту үшін, USB кабелін қосқан кезде Pico-дағы BOOTSEL түймесін басып тұрыңыз (бейнеде 13:10).
2. Thonny-де төменгі оң жақ бұрышты басып, "Install MicroPython..." таңдаңыз.
3. Мақсатты құрылғы ретінде "Raspberry Pi Pico" таңдап, "Install" түймесін басыңыз. Содан кейін Thonny MicroPython микробағдарламасын платаңызға жазады.

Көлік кітапхана файлдарын жүктеу

Ақылды көлік жинағы қозғалтқыштарды, датчиктерді және жарықдиодтарды төменгі деңгейде басқаратын алдын ала жазылған кітапхана файлдарының жиынтығына сүйенеді. Бейне сипаттамасында берілген сілтемеден курс файлдарын жүктеп алып, ZIP қалтасын шығаруыңыз қажет (бейнеде 12:13).

Шығарғаннан кейін қажетті кітапхана файлдары бар қалтаны табасыз. Оларды Pico-ға жүктеу үшін:

1. Thonny-де шығарылған қалтаға өтіп, үш кітапхана файлын таңдаңыз (мысалы, Pico4WD.py, rdp.py және ws.py).
2. Таңдалған файлдарды тінтуірдің оң жақ түймешігімен басып, "Upload to /" таңдаңыз. Бұл оларды Raspberry Pi Pico-ның түбірлік каталогына көшіреді (бейнеде 16:37).

Кодты түсіндіру

Барлығының дұрыс жұмыс істеп тұрғанын тексеру үшін қарапайым "жыпылықтау" сынағын жазамыз. Бұл аппараттық құралдарды бағдарламалаудың "Hello World" түрі. Транскрипт тікелей мысалды ұсынса да, сіз бұл кодты Thonny-де өзіңіз жазасыз. Бұл сынақ Pico-ның компьютермен байланысып тұрғанын және оның шығыс түйреуіштерін басқара алатыныңызды растайды.

Сынақ кодының негізі төменде көрсетілген. Бұл пайдаланушы реттей алатын үзінді, онда жарықдиодтың әрекетін өзгертуге болады:

from machine import Pin, Timer

# Пайдаланушы реттей алады: платадағы жарықдиодтың түйреуіш нөмірі
led_pin = 25

# Пайдаланушы реттей алады: жыпылықтау жиілігі Герцпен (секундына рет)
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)

Бұл кодты қалай теңшеуге болатыны:

• led_pin: Бұл айнымалы жарықдиодыңыз қосылған түйреуішті анықтайды. Raspberry Pi Pico-да платадағы жарықдиод әдетте 25-ші түйреуішке қосылған. Сыртқы жарықдиодты басқа GPIO түйреуішіне қосқыңыз келсе, бұл нөмірді өзгертуге болады.
• blink_frequency: Бұл жарықдиодтың жыпылықтау жылдамдығы. 2.5 мәні жарықдиодтың секундына 2,5 рет қосылып-өшетінін білдіреді. Әртүрлі мәндермен тәжірибе жасай аласыз:
  • Баяу, көрінетін жыпылықтау үшін оны 1 мәніне қойыңыз.
  • Жылдам жыпылықтау үшін 10 мәніне қойыңыз.
  • 50 немесе 60 мәніне қойсаңыз, жыпылықтау соншалықты жылдам болады, адам көзіне үздіксіз жанған сияқты көрінеді (бейнеде 19:49).

Бұл кодты іске қосу үшін Thonny-де "Run" түймесін (жасыл ойнату белгішесі) басыңыз. Pico-дағы плата жарықдиоды жыпылықтай бастағанын көруіңіз керек. Оны тоқтату үшін "Stop" түймесін (қызыл шаршы белгішесі) басыңыз.

Тірі жоба демонстрациясы

Бейнеде оқытушы Ахмад Шамшири бағдарламалық қамтаманы орнату және жыпылықтау сынағын іске қосу процесін толық көрсетеді. Ол Thonny-ді қалай орнатуды, MicroPython микробағдарламасын жазуды және қажетті кітапхана файлдарын жүктеуді көрсетеді. Содан кейін ол жыпылықтау кодын жазып, әртүрлі жиіліктермен тәжірибе жасап, жиілік артқан сайын жарықдиодтың айқын жыпылықтаудан тұрақты жарыққа қалай өзгеретінін көрсетеді (бейнеде 15:17).

Бұл сәтті сынақ маңызды кезең болып табылады. Ол Raspberry Pi Pico-ның дұрыс жұмыс істеп тұрғанын, MicroPython микробағдарламасының орнатылғанын және қозғалтқыштар мен датчиктерді басқаруға қатысты күрделірек сабақтарға өтуге дайын екеніңізді растайды.

Тараулар

• [00:00] Курсқа кіріспе және шолу
• [01:13] Курс бағдарламасы және ерекшеліктері
• [04:32] Ақылды көлік жинағын қаптамадан шығару
• [07:03] Thonny IDE жүктеп алу және орнату
• [08:01] Raspberry Pi Pico-ға кіріспе
• [12:13] Курс файлдарын жүктеп алу және шығару
• [14:42] Pico-ға MicroPython орнату
• [15:17] Pico-ға кітапхана файлдарын жүктеу
• [17:30] Жыпылықтау кодын жазу және тексеру
• [19:49] Әртүрлі жыпылықтау жиіліктерімен тәжірибе жасау