Les 7 van 10: Lynvolging, Randbespeuring Kalibreer Grysskaal-sensor Raspberry Pi Pico-motor

In hierdie les uit die Raspberry Pi Pico Slimmotor-kursus verken ons die fassinerende wêreld van outonome navigasie deur 'n servomotor, 'n ultrasoniese sensor en motorbestuur te kombineer om die motor in staat te stel om hindernisse op te spoor en te vermy. Hierdie projek verander 'n basiese vierwielaandrywingstel in 'n intelligente robot wat dinamiese omgewings kan navigeer, wat dit 'n uitstekende grondslag maak vir die leer van sensor-fusie en reaktiewe beheeralgoritmes. Die werklike waarde van hierdie projek strek veel verder as die klaskamer en bied 'n platform vir praktiese toepassings soos die bou van 'n robotstofsuier wat om meubels navigeer, die skep van 'n sekuriteitspatrollierobot wat veilige sones karteer, of die ontwikkeling van 'n prototipe vir 'n outonome afleweringsvoertuig wat deur druk ruimtes kan navigeer.

Die kern van hierdie projek lê in die gebruik van 'n servomotor om 'n ultrasoniese sensor te draai, wat 'n eenvoudige radarsisteem skep. Deur die omgewing van 0 tot 180 grade te skandeer, kan die motor afstande tot hindernisse meet en die duidelikste pad vorentoe identifiseer. Hierdie les bied 'n stap-vir-stap gids oor die implementering van die logika wat hierdie sensordata interpreteer om intelligente bestuursbesluite te neem.

Hardeware/Komponente

Hierdie projek is gebaseer op die SunFounder Raspberry Pi Pico vierwielaandrywing-motortel. Alhoewel die presiese model mag verskil, is die kernkomponente wat benodig word:

• Raspberry Pi Pico-mikrobeheerraad
• SunFounder 4WD Slimmotor-onderstelstel (of soortgelyk)
• Ultrasoniese afstandsensor (bv. HC-SR04)
• Servomotor (vir die draai van die ultrasoniese sensor)
• Motorbestuurderraad (geïntegreer in die motortel)
• Kragtoevoer (batterye)

Bedradingsgids

Die bedrading vir hierdie projek is tipies vooraf gekonfigureer op die SunFounder-motortel se uitbreidingsraad. Die ultrasoniese sensor se trigger- en eggo-penne, tesame met die servomotor se seinpen, is gekoppel aan spesifieke GPIO-penne op die Raspberry Pi Pico. Die motorbestuurder is ook aan die Pico gekoppel om die rigting en spoed van die vier motors te beheer.

Vir 'n gedetailleerde bedradingsdiagram spesifiek vir jou stel, verwys asseblief na die dokumentasie wat deur SunFounder verskaf word. 'n Algemene skematiese diagram word dikwels in die stel se handleiding of op die vervaardiger se webwerf ingesluit.

Kodeverduideliking

Hierdie les fokus op die logika en gebruikerskonfigureerbare parameters binne die hindernisvermydingsprogram. Die kode is gestruktureer om die motor se gedrag te beheer gebaseer op insette van die ultrasoniese sensor. Die sleutelveranderlikes wat jy kan aanpas om die motor se werkverrigting fyn in te stel, word tipies aan die bokant van die skrif gedefinieer.

Hier is die primêre gebruikerskonfigureerbare instellings wat jy in die kode sal vind:

• Radar Verwysingsafstand: Dit is die drempelafstand (bv. 20 cm) wat bepaal of 'n hindernis as 'n "gevaar" beskou word. As die sensor 'n afstand minder as hierdie waarde lees, sal die motor 'n vermydingsmaneuver begin.
• Staphoek: Dit is die inkrement (bv. 10 grade) waarmee die servomotor draai wanneer die omgewing geskandeer word. 'n Kleiner staphoek bied 'n meer gedetailleerde skandering maar neem langer.
• Voorwaartse Spoed: Hierdie veranderlike (bv. 30) stel die kragvlak vir die motors wanneer die motor vorentoe beweeg.
• Draaispoed: Hierdie veranderlike (bv. 50) stel die kragvlak vir die motors wanneer die motor draai, wat tipies hoër is as die voorwaartse spoed om 'n beslissende draai te verseker.
• Voorwaartse Skandeerhoek: Hierdie waarde (bv. 50 grade) stel die reeks hoeke wat die servo sal skandeer wanneer die motor vorentoe beweeg. 'n Nouer skandering is vinniger en voldoende om hindernisse direk in die pad op te spoor.

Om te verstaan hoe om hierdie veranderlikes te gebruik, stel jou voor jy wil hê die motor moet meer versigtig wees. Jy kan die RADAR_REFERENCE tot 25 cm verhoog, wat veroorsaak dat dit hindernisse van 'n groter afstand opspoor en vermy. Omgekeerd, vir 'n vinniger, meer aggressiewe motor, kan jy hierdie waarde tot 15 cm verlaag.

Die hoof logika gebruik 'n get_direction()-funksie om die sensordata te ontleed. Hierdie funksie omskep die reeks afstandslesings in 'n string van '1'e (leë ruimte) en '0'e (hindernis). Dit verdeel dan hierdie string by die nulle om die wydste deurlopende pad te vind. Gebaseer op die posisie van hierdie wydste pad, gee die funksie 'n rigting terug: 'links', 'regs', of 'vorentoe'. Die hoof lus voer dan die ooreenstemmende maneuver uit.

Lewende Projek/Demonstrasie

(in video by 02:47) Die instrukteur begin deur die hindernisvermydingsfunksie te demonstreer. Die motor gebruik die servo om die ultrasoniese sensor te draai, wat as 'n radar optree. Terwyl die motor beweeg, skandeer dit sy omgewing om 'n leë pad te vind.

(in video by 03:34) Die kode word uitgevoer, en die motor word in 'n oop area getoets. Die instrukteur verduidelik die kodestruktuur en wys hoe die get_distance()-funksie van die sonar-module gebruik word om afstande te meet. Die sensor se lesings word op die dopgewing vertoon, wat sy akkuraatheid en beperkings demonstreer.

(in video by 07:45) Die instrukteur open dan die "obstacle_avoid"-voorbeeld en loop deur sy vloeidiagram. Hierdie visuele hulpmiddel verduidelik die besluitnemingsproses: die motor skandeer, kyk vir gevaar, en as 'n pad geblokkeer is, bepaal dit die beste rigting om te draai gebaseer op die wydste oop pad.

(in video by 16:02) 'n Lewende toets word uitgevoer. Die motor bespeel suksesvol 'n hindernis ('n boks) en maneuver daaromheen, draai links om 'n duidelike pad te vind. Die instrukteur verduidelik die intydse data wat na die dopgewing gedruk word, wat '0' vir hindernis en '1' vir duidelike ruimte wys.

(in video at 22:53) 'n Finale, meer komplekse demonstrasie word opgestel met veelvuldige hindernisse. Die motor navigeer die baan en neem besluite om links of regs te draai om botsings te vermy en 'n duidelike roete te vind, wat die doeltreffendheid van die algoritme in 'n meer uitdagende omgewing ten toon stel.

Hoofstukke

• [00:00] Inleiding tot die Les
• [01:31] Kursus- en Kit-oorsig
• [02:47] Demonstrasie van die Hindernisvermydingsfunksie
• [03:34] Toets van die Ultrasoniese Sensor
• [07:45] Verstaan die Hindernisvermydingsalgoritme
• [12:49] Kode-deurloop: Hoof Lus en Logika
• [16:02] Lewende Toetsing en Data-analise
• [22:53] Komplekse Hindernisbaan-demonstrasie