Kurs Lekcja 6 z 10: Sterowanie silnikami DC za pomocą zestawu inteligentnego samochodu 4WD Raspberry Pi Pico

Kurs Lekcja 6 z 10: Sterowanie silnikami DC za pomocą zestawu inteligentnego samochodu 4WD Raspberry Pi Pico

Ten przewodnik po projekcie opiera się na lekcji 6 kursu Robojax Raspberry Pi Pico Smart Car. Podczas tej sesji nauczysz się, jak zintegrować serwomechanizm i czujnik ultradźwiękowy, aby stworzyć inteligentny system unikania przeszkód dla Twojego samochodu 4WD. Zamiast po prostu zatrzymywać się po wykryciu obiektu, ten projekt przekształca Twój samochód w mini autonomicznego robota, który aktywnie skanuje swoje otoczenie, określa najczystszą ścieżkę i nawiguje wokół przeszkód.

To nie jest tylko teoretyczne ćwiczenie; to fundamentalny projekt do budowania bardziej złożonej robotyki. Oto kilka praktycznych zastosowań tej logiki unikania przeszkód:

• Autonomiczny robot eksploracyjny: Zbuduj robota, który może samodzielnie poruszać się po pokoju lub labiryncie bez żadnego pilota.
• Inteligentny odkurzacz: Użyj tej samej logiki, aby stworzyć prostego robota odkurzającego, który może omijać meble i ściany podczas sprzątania podłogi.
• Robot patrolujący ochronę: Zaprogramuj samochód do patrolowania obwodu i użyj czujnika ultradźwiękowego do wykrywania i omijania nieoczekiwanych obiektów.
• Edukacyjna platforma robotyczna: Użyj tego jako bazy do eksperymentowania z bardziej zaawansowanymi algorytmami znajdowania ścieżki i fuzją czujników.

Podstawową koncepcją jest użycie serwomechanizmu do obracania czujnika ultradźwiękowego, działającego jak „radar", który skanuje obszar od lewej do prawej. Mierząc odległości pod różnymi kątami, samochód może zbudować mapę swojego bezpośredniego otoczenia i podjąć decyzję o jeździe do przodu, skręcie w lewo lub w prawo, aby znaleźć czystą ścieżkę (na wideo o 02:47).

Sprzęt/Komponenty

Ten projekt jest zbudowany wokół zestawu SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit. Kluczowe komponenty użyte w tej lekcji to:

• Płytka Raspberry Pi Pico
• Podwozie samochodu 4WD z silnikami
• Płytka sterownika silników (dołączona do zestawu)
• Czujnik ultradźwiękowy (typ HC-SR04)
• Serwomechanizm
• Zestaw baterii

Przewodnik po okablowaniu

Wideo wspomina, że zestaw zawiera pełną dokumentację, instrukcje krok po kroku i schematy okablowania. Okablowanie serwomechanizmu i czujnika ultradźwiękowego jest zazwyczaj podłączone do płytki sterownika silników, która konsoliduje połączenia dla Pico.

Zapoznaj się z poniższym schematem, aby uzyskać szczegółowe połączenia pinów dla Twojego zestawu.

Wyjaśnienie kodu

Wideo skupia się na logice w pliku obstacle_avoid.py. Chociaż pełny kod jest dostępny z zestawem, ta lekcja podkreśla parametry konfigurowalne przez użytkownika, które kontrolują zachowanie samochodu. To są zmienne, które prawdopodobnie będziesz chciał dostosować, aby wyregulować wydajność swojego robota.

Na górze głównego programu znajdziesz kluczowe ustawienia, które definiują zachowanie samochodu (na wideo o 13:07):

# Ustawienia unikania przeszkód
RADAR_REFERENCE = 20  # Odległość w cm do uznania przeszkody
STEP_ANGLE = 10       # Stopnie, o które porusza się serwomechanizm przy każdym kroku skanowania
FORWARD_SPEED = 30    # Prędkość silnika podczas jazdy do przodu
TURN_SPEED = 50       # Prędkość silnika podczas skręcania
FORWARD_SCAN_ANGLE = 50  # Stopnie do szybkiego skanowania do przodu

• RADAR_REFERENCE: To najważniejsze ustawienie. Określa minimalną bezpieczną odległość w centymetrach. Jeśli czujnik ultradźwiękowy wykryje obiekt bliżej niż ta wartość, samochód uzna go za „zagrożenie" i uruchomi procedurę unikania (na wideo o 22:03).
• STEP_ANGLE: Określa rozdzielczość skanowania radaru. Mniejsza wartość (np. 10 stopni) sprawia, że skanowanie jest bardziej precyzyjne, ale wolniejsze. Większa wartość czyni je szybszym, ale mniej szczegółowym.
• FORWARD_SPEED i TURN_SPEED: To wartości PWM (0-100), które kontrolują moc silników. Możesz je dostosować, aby zmienić, jak szybko samochód jedzie do przodu i jak szybko skręca (na wideo o 13:33).
• FORWARD_SCAN_ANGLE: Po ominięciu przeszkody samochód wykonuje szybkie skanowanie, aby upewnić się, że ścieżka przed nim jest czysta. Ta zmienna ustawia kąt dla tego skanowania. Wartość 50 oznacza, że skanuje od -25 do +25 stopni względem środka (na wideo o 13:40).

Projekt na żywo/Demonstracja

Na wideo instruktor demonstruje projekt etapami. Najpierw uruchamia prosty test, aby pokazać, jak czujnik ultradźwiękowy mierzy odległość i wypisuje wartości do powłoki, potwierdzając, że „0" oznacza przeszkodę, a „1" oznacza czystą ścieżkę (na wideo o 03:48).

Następnie wyjaśnia schemat blokowy podejmowania decyzji, który jest mózgiem operacji. Samochód używa funkcji o nazwie get_direction() do analizy danych radaru. Ta funkcja dzieli dane skanowania na segmenty otwartej przestrzeni i identyfikuje najszerszy z nich. Na podstawie tego, gdzie znajduje się ta szeroka ścieżka (po lewej, na środku lub po prawej), samochód decyduje, w którą stronę skręcić (na wideo o 11:19).

Na koniec instruktor ustawia labirynt przeszkód i demonstruje samochód nawigujący przez niego. Możesz zobaczyć, jak samochód skanuje w lewo i w prawo, cofa się, jeśli utknie, i ostatecznie znajduje ścieżkę do przejechania przez przeszkody bez żadnej ręcznej kontroli (na wideo o 22:53).

Rozdziały

• [00:00] Wprowadzenie do unikania przeszkód z samochodzikiem Pico Car
• [01:31] Funkcje zestawu i przegląd dokumentacji
• [02:47] Demonstracja funkcji unikania przeszkód
• [03:48] Testowanie czujnika ultradźwiękowego i pomiaru odległości
• [07:45] Wyjaśnienie algorytmu unikania przeszkód i schematu blokowego
• [12:49] Analiza głównego kodu unikania przeszkód
• [15:50] Demonstracja kodu na żywo i interpretacja danych
• [18:11] Szczegółowa analiza logiki kierunku i skręcania
• [22:53] Ostateczny test na żywo z labiryntem przeszkód