ትምህርት 7 ከ10፡ የመስመር መከታተል፣ የገደል መለየት የግሬይስኬል ዳሳሽ አስተካክል Raspberry Pi Pico መኪና

በዚህ የ Raspberry Pi Pico Smart Car ኮርስ ትምህርት ውስጥ፣ መኪናው እንቅፋቶችን እንዲያገኝ እና እንዲያስወግድ ለማስቻል የሰርቮ ሞተርን፣ የአልትራሳውንድ ዳሳሽ እና የሞተር ቁጥጥርን በማጣመር አስደናቂውን የራስ ገዝ አሰሳ ዓለም እንመረምራለን። ይህ ፕሮጀክት መሰረታዊ ባለ አራት ጎማ መኪና ኪትን ተለዋዋጭ አካባቢዎችን ማሰስ የሚችል ብልህ ሮቦት ይለውጠዋል፣ ይህም ስለ ዳሳሽ ውህደት እና ምላሽ ሰጪ ቁጥጥር ስልተ ቀመሮች ለመማር እጅግ በጣም ጥሩ መሰረት ያደርገዋል። የዚህ ፕሮጀክት ተግባራዊ ጠቀሜታ ከክፍል ውስጥ እጅግ በላይ ይዘልቃል፣ እንደ ቤት እቃዎች ዙሪያ የሚንቀሳቀስ የሮቦቲክ ቫክዩም መገንባት፣ ደህንነቱ የተጠበቀ ቦታዎችን የሚቀርጽ የጥበቃ ፓትሮል ሮቦት መፍጠር፣ ወይም በተጨናነቁ ቦታዎች ማሰስ የሚችል ራሱን የቻለ የማድረስ ተሽከርካሪ ፕሮቶታይፕ ለማዘጋጀት የመሳሰሉ ተግባራዊ አፕሊኬሽኖች መድረክ ይሰጣል።

የዚህ ፕሮጀክት ዋና አካል የአልትራሳውንድ ዳሳሽን ለማሽከርከር የሰርቮ ሞተርን መጠቀም ሲሆን፣ ቀላል ራዳር ሲስተም ይፈጥራል። አካባቢውን ከ0 እስከ 180 ዲግሪ በመቃኘት፣ መኪናው ወደ እንቅፋቶች ያለውን ርቀት መለካት እና በጣም ግልጽ የሆነውን ወደፊት መንገድ መለየት ይችላል። ይህ ትምህርት ይህንን የዳሳሽ መረጃ ተርጉሞ ብልህ የመንዳት ውሳኔዎችን ለማድረግ የሚያስችለውን አመክንዮ ተግባራዊ ለማድረግ ደረጃ በደረጃ መመሪያ ይሰጣል።

ሃርድዌር/ክፍሎች

ይህ ፕሮጀክት በ SunFounder Raspberry Pi Pico ባለ አራት ጎማ መኪና ኪት ላይ የተመሰረተ ነው። ትክክለኛው ሞዴል ቢለያይም፣ የሚያስፈልጉት ዋና ክፍሎች የሚከተሉት ናቸው፦

• Raspberry Pi Pico ማይክሮ መቆጣጠሪያ ቦርድ
• SunFounder 4WD Smart Car chassis kit (ወይም ተመሳሳይ)
• የአልትራሳውንድ ርቀት ዳሳሽ (ለምሳሌ፣ HC-SR04)
• የሰርቮ ሞተር (የአልትራሳውንድ ዳሳሹን ለማሽከርከር)
• የሞተር ሾፌር ቦርድ (በመኪና ኪቱ ውስጥ የተዋሃደ)
• የኃይል አቅርቦት (ባትሪዎች)

የሽቦ አገናኝ መመሪያ

የዚህ ፕሮጀክት ሽቦ አብዛኛውን ጊዜ በ SunFounder የመኪና ኪት ማስፋፊያ ቦርድ ላይ አስቀድሞ የተዋቀረ ነው። የአልትራሳውንድ ዳሳሹ ትሪገር እና ኢኮ ፒኖች፣ ከሰርቮ ሞተሩ ሲግናል ፒን ጋር፣ በ Raspberry Pi Pico ላይ ካሉ የተወሰኑ GPIO ፒኖች ጋር ተገናኝተዋል። የሞተር ሾፌሩም የአራቱን ሞተሮች አቅጣጫ እና ፍጥነት ለመቆጣጠር ከፒኮ ጋር ተገናኝቷል።

ለኪትዎ ልዩ የሆነ ዝርዝር የሽቦ አገናኝ ንድፍ ለማግኘት፣ እባክዎን SunFounder የሰጠውን ሰነድ ይመልከቱ። አጠቃላይ ሼማቲክ ብዙውን ጊዜ በኪቱ መመሪያ ውስጥ ወይም በአምራቹ ድህረ ገጽ ላይ ይካተታል።

የኮድ ማብራሪያ

ይህ ትምህርት በእንቅፋት የማስወገድ ፕሮግራም ውስጥ ባለው አመክንዮ እና በተጠቃሚ ሊዋቀሩ በሚችሉ መለኪያዎች ላይ ያተኩራል። ኮዱ የተዋቀረው ከአልትራሳውንድ ዳሳሽ በሚመጣው ግብዓት መሰረት የመኪናውን ባህሪ ለመቆጣጠር ነው። የመኪናውን አፈጻጸም ለማስተካከል ሊያስተካክሏቸው የሚችሏቸው ቁልፍ ተለዋዋጮች በተለምዶ በስክሪፕቱ መጀመሪያ ላይ ይገለጻሉ።

በኮዱ ውስጥ የሚያገኟቸው ዋና ዋና በተጠቃሚ ሊዋቀሩ የሚችሉ ቅንብሮች እነዚህ ናቸው፦

• የራዳር ማመሳከሪያ ርቀት፦ ይህ እንቅፋት እንደ "አደጋ" ይቆጠር እንደሆነ የሚወስነው የገደብ ርቀት (ለምሳሌ፣ 20 ሴ.ሜ) ነው። ዳሳሹ ከዚህ እሴት ያነሰ ርቀት ካነበበ፣ መኪናው የማስወገድ እንቅስቃሴ ይጀምራል።
• የእርምጃ አንግል፦ ይህ አካባቢውን በሚቃኝበት ጊዜ የሰርቮ ሞተሩ የሚሽከረከርበት ጭማሪ (ለምሳሌ፣ 10 ዲግሪ) ነው። ትንሽ የእርምጃ አንግል የበለጠ ዝርዝር ቅኝት ይሰጣል ነገር ግን ብዙ ጊዜ ይወስዳል።
• የፊት ፍጥነት፦ ይህ ተለዋዋጭ (ለምሳሌ፣ 30) መኪናው ወደፊት በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ለሞተሮቹ የኃይል ደረጃን ያዘጋጃል።
• የመዞሪያ ፍጥነት፦ ይህ ተለዋዋጭ (ለምሳሌ፣ 50) መኪናው በሚዞርበት ጊዜ ለሞተሮቹ የኃይል ደረጃን ያዘጋጃል፣ ይህም በተለምዶ ቆራጥ መዞርን ለማረጋገጥ ከፊት ፍጥነት ከፍ ያለ ነው።
• የፊት ቅኝት አንግል፦ ይህ እሴት (ለምሳሌ፣ 50 ዲግሪ) መኪናው ወደፊት በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ሰርቮው የሚቃኝባቸውን የማዕዘን ክልል ያዘጋጃል። ጠባብ ቅኝት ፈጣን እና በመንገዱ ላይ ያሉ እንቅፋቶችን ለመለየት በቂ ነው።

እነዚህን ተለዋዋጮች እንዴት መጠቀም እንዳለብዎ ለመረዳት፣ መኪናው የበለጠ ጠንቃቃ እንዲሆን ይፈልጋሉ እንበል። RADAR_REFERENCEን ወደ 25 ሴ.ሜ ከፍ ማድረግ ይችላሉ፣ ይህም እንቅፋቶችን ከሩቅ እንዲያገኝ እና እንዲያስወግድ ያደርገዋል። በተቃራኒው፣ ፈጣን እና የበለጠ ጠበኛ መኪና ለማግኘት፣ ይህንን እሴት ወደ 15 ሴ.ሜ መቀነስ ይችላሉ።

ዋናው አመክንዮ የዳሳሽ መረጃን ለመተንተን get_direction() ተግባርን ይጠቀማል። ይህ ተግባር የርቀት ንባቦችን ድርድር ወደ '1' (ባዶ ቦታ) እና '0' (እንቅፋት) ሕብረቁምፊ ይለውጠዋል። ከዚያም ይህንን ሕብረቁምፊ በዜሮዎቹ ላይ በመከፋፈል ሰፊውን ቀጣይ መንገድ ያገኛል። በዚህ ሰፊ መንገድ ቦታ ላይ በመመስረት፣ ተግባሩ አቅጣጫ ይመልሳል፦ 'ግራ'፣ 'ቀኝ'፣ ወይም 'ወደፊት'። ዋናው ሉፕ ከዚያም ተጓዳኝ እንቅስቃሴን ያከናውናል።

የቀጥታ ፕሮጀክት/ማሳያ

(በቪዲዮ በ02:47) አስተማሪው የእንቅፋት የማስወገድ ባህሪን በማሳየት ይጀምራል። መኪናው የአልትራሳውንድ ዳሳሹን ለማሽከርከር ሰርቮውን ይጠቀማል፣ እንደ ራዳር ይሠራል። መኪናው በሚንቀሳቀስበት ጊዜ ባዶ መንገድ ለማግኘት አካባቢውን ይቃኛል።

(በቪዲዮ በ03:34) ኮዱ ይሠራል፣ እና መኪናው በክፍት ቦታ ይሞከራል። አስተማሪው የኮዱን መዋቅር ያብራራል፣ ከsonar ሞጁል የሚገኘው get_distance() ተግባር ርቀቶችን ለመለካት እንዴት እንደሚጠቀም ያሳያል። የዳሳሹ ንባቦች በሼል ላይ ይታያሉ፣ ትክክለኛነቱን እና ገደቦቹን ያሳያሉ።

(በቪዲዮ በ07:45) አስተማሪው ከዚያም "obstacle_avoid" ምሳሌን ይከፍታል እና በፍሰት ገበታው ውስጥ ይራመዳል። ይህ ምስላዊ መርጃ የውሳኔ አሰጣጥ ሂደቱን ያብራራል፦ መኪናው ይቃኛል፣ ለአደጋ ይፈትሻል፣ እና መንገድ ከተዘጋ፣ በሰፊው ክፍት መንገድ ላይ በመመስረት የትኛውን አቅጣጫ መዞር እንዳለበት ይወስናል።

(በቪዲዮ በ16:02) የቀጥታ ሙከራ ይካሄዳል። መኪናው እንቅፋትን (ሳጥን) በተሳካ ሁኔታ ያገኘዋል እና ዙሪያውን ይንቀሳቀሳል፣ ግልጽ መንገድ ለማግኘት ወደ ግራ ይዞራል። አስተማሪው በሼል ላይ የሚታተመውን የእውነተኛ ጊዜ መረጃ ያብራራል፣ ለእንቅፋት '0' እና ለክፍት ቦታ '1' ያሳያል።

(በቪዲዮ 22:53 ላይ) የመጨረሻ እና ይበልጥ ውስብስብ ማሳያ ከበርካታ እንቅፋቶች ጋር ተዘጋጅቷል። መኪናው መንገዱን ይዞ ይጓዛል፣ ግጭቶችን ለማስቀረት እና ግልጽ መንገድ ለማግኘት ወደ ግራ ወይም ወደ ቀኝ ለመዞር ውሳኔዎችን ያደርጋል፣ ይህም በተጨማሪ ፈታኝ አካባቢ ውስጥ የአልጎሪዝምን ውጤታማነት ያሳያል።

ምዕራፎች

• [00:00] የትምህርቱ መግቢያ
• [01:31] የኮርስ እና የኪት አጠቃላይ እይታ
• [02:47] የእንቅፋት መራቅ ባህሪ ማሳያ
• [03:34] የአልትራሶኒክ ዳሳሽ መሞከር
• [07:45] የእንቅፋት መራቅ አልጎሪዝምን መረዳት
• [12:49] የኮድ ግምገማ፡ ዋና ዑደት እና አመክንዮ
• [16:02] የቀጥታ ሙከራ እና የውሂብ ትንተና
• [22:53] ውስብስብ የእንቅፋት ኮርስ ማሳያ