Kurs Lekcija 6 od 10: Upravljanje DC motorima koristeći Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit

Kurs Lekcija 6 od 10: Upravljanje DC motorima koristeći Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit

Ovaj vodič za projekat zasnovan je na 6. lekciji Robojax Raspberry Pi Pico Smart Car kursa. U ovoj sesiji naučit ćete kako integrirati servo motor i ultrazvučni senzor kako biste kreirali inteligentni sistem za izbjegavanje prepreka za vaš 4WD automobil. Umjesto da se jednostavno zaustavi kada detektuje objekat, ovaj projekat pretvara vaš automobil u mini autonomnog robota koji aktivno skenira svoje okruženje, određuje najjasniji put i navigira oko prepreka.

Ovo nije samo teorijska vježba; to je temeljni projekat za izgradnju složenijih robotičkih sistema. Evo nekoliko praktičnih primjena ove logike za izbjegavanje prepreka:

• Autonomni istraživački robot: Napravite robota koji može samostalno navigirati sobom ili lavirintom bez ikakvog daljinskog upravljanja.
• Pametni usisivač: Koristite istu logiku za kreiranje jednostavnog robotskog usisivača koji može izbjegavati namještaj i zidove dok čisti pod.
• Sigurnosni patrolni bot: Programirajte automobil da patrolira perimetrom i koristi ultrazvučni senzor za detekciju i navigaciju oko neočekivanih objekata.
• Edukativna robotička platforma: Koristite ovo kao osnovu za eksperimentisanje s naprednijim algoritmima za pronalaženje puta i fuzijom senzora.

Osnovni koncept je korištenje servo motora za rotaciju ultrazvučnog senzora, koji djeluje kao "radar" koji skenira područje s lijeva na desno. Mjerenjem udaljenosti pod različitim uglovima, automobil može izgraditi mapu svog neposrednog okruženja i donijeti odluku da se kreće naprijed, skrene lijevo ili desno kako bi pronašao jasan put (u videu na 02:47).

Hardver/Komponente

Ovaj projekat je izgrađen oko SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kita. Ključne komponente korištene u ovoj lekciji su:

• Raspberry Pi Pico ploča
• 4WD Smart Car šasija s motorima
• Ploča za upravljanje motorima (uključena u komplet)
• Ultrazvučni senzor (HC-SR04 tip)
• Servo motor
• Baterijski paket

Vodič za povezivanje

Video spominje da komplet dolazi s potpunom dokumentacijom, uputama korak po korak i dijagramima povezivanja. Povezivanje za servo i ultrazvučni senzor obično se spaja na ploču za upravljanje motorima, koja objedinjuje veze za Pico.

Molimo pogledajte dijagram ispod za specifične pin veze za vaš komplet.

Objašnjenje koda

Video se fokusira na logiku unutar obstacle_avoid.py datoteke. Iako je puni kod dostupan s kompletom, ova lekcija naglašava korisnički podesive parametre koji kontrolišu ponašanje automobila. To su varijable koje ćete vjerovatno željeti prilagoditi kako biste podesili performanse svog robota.

Na vrhu glavnog programa pronaći ćete ključne postavke koje definišu ponašanje automobila (u videu na 13:07):

# Postavke za izbjegavanje prepreka
RADAR_REFERENCE = 20  # Udaljenost u cm za prepoznavanje prepreke
STEP_ANGLE = 10       # Stepeni za koje se servo pomiče pri svakom koraku skeniranja
FORWARD_SPEED = 30    # Brzina motora pri kretanju naprijed
TURN_SPEED = 50       # Brzina motora pri skretanju
FORWARD_SCAN_ANGLE = 50  # Stepeni za brzo skeniranje naprijed

• RADAR_REFERENCE: Ovo je najvažnija postavka. Definiše minimalnu sigurnu udaljenost u centimetrima. Ako ultrazvučni senzor detektuje objekat bliži od ove vrijednosti, automobil ga smatra "opasnošću" i pokreće rutinu izbjegavanja (u videu na 22:03).
• STEP_ANGLE: Ovo određuje rezoluciju radarskog skeniranja. Manja vrijednost (npr. 10 stepeni) čini skeniranje preciznijim, ali sporijim. Veća vrijednost čini ga bržim, ali manje detaljnim.
• FORWARD_SPEED & TURN_SPEED: To su PWM vrijednosti (0-100) koje kontrolišu snagu motora. Možete ih prilagoditi kako biste promijenili koliko brzo se automobil kreće naprijed i koliko brzo skreće (u videu na 13:33).
• FORWARD_SCAN_ANGLE: Nakon što se prepreka izbjegne, automobil vrši brzo skeniranje kako bi osigurao da je put ispred jasan. Ova varijabla postavlja ugao za to skeniranje. Vrijednost od 50 znači da skenira od -25 do +25 stepeni u odnosu na centar (u videu na 13:40).

Živi projekat/Demonstracija

U videu, instruktor demonstrira projekat u fazama. Prvo pokreće jednostavan test kako bi pokazao kako ultrazvučni senzor mjeri udaljenost i ispisuje vrijednosti u shell, potvrđujući da "0" predstavlja prepreku, a "1" jasan put (u videu na 03:48).

Zatim objašnjava dijagram toka donošenja odluka, koji je mozak operacije. Automobil koristi funkciju pod nazivom get_direction() za analizu radarskih podataka. Ova funkcija dijeli podatke skeniranja na segmente otvorenog prostora i identificira najširi. Na osnovu toga gdje se taj široki put nalazi (lijevo, centar ili desno), automobil odlučuje u kojem smjeru će skrenuti (u videu na 11:19).

Konačno, instruktor postavlja lavirint od prepreka i demonstrira automobil koji navigira kroz njega. Možete vidjeti kako automobil skenira lijevo i desno, vozi unazad ako se zaglavi, i na kraju pronalazi put kroz prepreke bez ikakvog ručnog upravljanja (u videu na 22:53).

Poglavlja

• [00:00] Uvod u izbjegavanje prepreka s Pico automobilom
• [01:31] Pregled značajki kompleta i dokumentacije
• [02:47] Demonstracija funkcije izbjegavanja prepreka
• [03:48] Testiranje ultrazvučnog senzora i mjerenje udaljenosti
• [07:45] Objašnjenje algoritma za izbjegavanje prepreka i dijagrama toka
• [12:49] Analiza glavnog koda za izbjegavanje prepreka
• [15:50] Demonstracija uživo koda i interpretacija podataka
• [18:11] Dubinski pregled logike dobivanja smjera i okretanja
• [22:53] Završni test uživo s lavirintom prepreka