Kozi Somo la 1 kati ya 10: Kifurushi cha Gari Mahiri cha 4WD cha Raspberry Pi Pico kutoka SunFounder na Robojax

Kozi Somo la 1 kati ya 10: Kifurushi cha Gari Mahiri cha 4WD cha Raspberry Pi Pico kutoka SunFounder na Robojax

Utangulizi

Karibu kwenye somo la kwanza la kozi ya Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit kutoka SunFounder, iliyowasilishwa na Robojax. Kozi hii imeundwa kukupeleka kutoka kufungua kit kamili cha robotiki hadi kudhibiti kabisa gari lenye magurudumu manne kwa kutumia MicroPython. Hii si tu kuhusu kuunganisha kichezeo; ni safari ya kielimu ya kina inayokufundisha misingi ya vidhibiti vidogo, vitambuzi, udhibiti wa motor, na mawasiliano yasiyo na waya.

Kufikia mwisho wa kozi hii, utaweza kujenga na kupanga gari mahiri lenye matumizi mengi ambalo linaweza kutumika kwa miradi mbalimbali. Ujuzi unaojifunza hapa unatumika moja kwa moja kwenye kazi za robotiki na otomatiki za ulimwengu halisi.

Hapa kuna miradi michache ya vitendo unayoweza kujenga na kit hiki:

• Roboti ya Kujiepusha na Vizuizi Kiotomatiki: Panga gari kusafiri chumbani peke yake, kwa kutumia kitambuzi chake cha ultrasonic kugundua na kukwepa kuta na fanicha.
• Bot ya Kufuata Mstari ya Kutoa: Weka njia na ufanye gari lifuate mstari kuiga mfumo wa kutoa barua au vipuri ndani ya karakana au ofisi.
• Roboti ya Usalama ya Kugundua Kingo: Tumia kipengele cha kugundua kingo kuunda roboti inayoweza kuzunguka kwa usalama ukingoni mwa meza au kaunta bila kuanguka.
• Gari Linalodhibitiwa na Ishara za Mkono: Tekeleza kipengele cha "fuata mkono" kuunda roboti inayoitikia harakati zako bila kidhibiti cha mbali, utangulizi mzuri wa udhibiti wa ukaribu.
• Gari la Ufuatiliaji Linalodhibitiwa kwa Mbali: Tumia programu ya simu kuendesha gari nyumbani kwako huku likituma data za vitambuzi, kama jukwaa la kamera ya usalama ya kufurahisha.

Utakachojifunza katika Kozi hii ya Masomo 10

Kozi hii imepangwa kujenga ujuzi wako hatua kwa hatua. Kila somo linalenga kipengele maalum cha kit, kuanzia usanidi wa msingi hadi vipengele vya juu. Hapa kuna muhtasari wa utakachofanikisha:

• Somo la 1 (Somo hili): Utangulizi wa vipengele na sifa za kit, na kusanidi kompyuta yako kwa mara ya kwanza.
• Somo la 2: Kusakinisha programu muhimu na kujifunza amri kumi za msingi za Python kukutayarisha kwa uandishi wa msimbo.
• Somo la 3: Uchambuzi wa kina wa kazi ya kila kipengele muhimu na jinsi ya kuvijaribu kibinafsi.
• Somo la 4: Mwongozo wa hatua kwa hatua wa kuunganisha kit cha gari mahiri kimwili.
• Somo la 5: Msimbo wako wa kwanza halisi wa harakati, kujifunza jinsi ya kufanya gari liende mbele, nyuma, na kugeuka.
• Somo la 6: Kupanga kipengele cha "Usinisukume", kinachotumia vitambuzi vya kingo kugundua kingo na kurudisha gari nyuma.
• Somo la 7: Kutekeleza ufuatiliaji wa mstari ili gari liweze kufuata njia iliyowekwa mapema.
• Somo la 8: Kuunda hali ya "fuata mkono" ambapo gari hufuatilia na kufuata harakati za mkono wako.
• Somo la 9: Kuchanganya vipengele vyote katika programu kamili ya kukwepa vizuizi.
• Somo la 10: Kuunganisha gari kwenye kifaa chako cha mkononi kupitia programu kwa udhibiti kamili usio na waya.

Vifaa na Vipengele

Katika somo hili, tunafungua boksi na kuchunguza vipengele vinavyokuja na SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit. Kuelewa kazi ya kila sehemu ni muhimu kwa masomo ya uandishi wa msimbo yajayo. Hebu tuangalie yaliyomo ndani ya kifurushi (kwenye video saa 04:32).

Kit kinajumuisha:

• Raspberry Pi Pico Microcontroller: "Ubongo" wa gari. Bodi hii inategemea chip ya RP2040 na ina kiunganishi cha Micro-USB kwa uandishi wa programu na nishati. Ina kitufe cha kushinikiza cha kuchagua boot na pini nyingi za GPIO utakazotumia kuunganisha vitambuzi na motor (kwenye video saa 08:01).
• Bodi Kuu ya Kudhibiti: Bodi maalum ya upanuzi inayounganisha kwenye Pico na kutoa viunganisho rahisi kwa motor na vitambuzi.
• Motor 4 za DC na Magurudumu 4: Hizi hutoa uwezo wa magurudumu manne (4WD), kumpa gari nguvu na uwezo wa kudhibitiwa kwa urahisi.
• Kitambuzi cha Ultrasonic HC-SR04: Kinatumika kwa kukwepa vizuizi. Kinapima umbali kwa kutuma mawimbi ya ultrasonic na kupima muda unaochukua kurudi.
• Kitambuzi cha Mstari cha Kijivu cha Njia 3: Kitambuzi hiki kinatumika kwa ufuatiliaji wa mstari. Kinaweza kutofautisha kati ya mstari mweusi na uso mwepesi, kuruhusu gari kufuata njia.
• Kikatizaji cha Picha cha Njia 2: Hiki ni sehemu ya mfumo wa kugundua kingo, kinachotumika kuhisi wakati gari linakaribia kuanguka ukingoni.
• Taa za RGB za biti 8: Taa za LED zinazoweza kushughulikiwa ambazo zinaweza kupangwa kuonyesha rangi nyingi kwa maoni ya kuona.
• Motor ya Servo: Inatumika kugeuza kitambuzi cha ultrasonic kushoto na kulia kuchunguza vizuizi.
• Kipochi cha Betri 18650 na Vifaa: Kuendesha gari bila waya.

Usanidi na Usakinishaji wa Programu

Kabla ya kuanza uandishi wa msimbo, tunahitaji kusanidi mazingira yetu ya maendeleo. Kozi hii inatumia Thonny, Mazingira ya Maendeleo Jumuishi (IDE) ambayo ni bora kwa wanaoanza kujifunza MicroPython. Inapatikana kwa Windows, Mac, na Linux (kwenye video saa 07:03).

Kusakinisha Thonny

Ili kuanza, pakua toleo la hivi karibuni la Thonny kutoka kwenye tovuti rasmi na ufuate maagizo ya usakinishaji. Ni mchakato rahisi. Mara baada ya kusakinishwa, unaweza kuifungua na kuchagua lugha unayopendelea. Kozi inapendekeza kutumia hali ya "Raspberry Pi", ambayo unaweza kuichagua unapofungua programu mara ya kwanza au kuibadilisha baadaye katika mipangilio (kwenye video saa 10:56).

Kusakinisha MicroPython kwenye Pico

Raspberry Pi Pico inahitaji kuwa na firmware ya MicroPython imewekwa ili kuelewa msimbo wa Python. Hivi ndivyo unavyofanya katika Thonny (katika video saa 14:42):

1. Unganisha Pico yako kwenye kompyuta yako kwa kutumia kebo ya Micro-USB. Ili kuingia katika hali ya bootloader, shikilia kitufe cha BOOTSEL kwenye Pico wakati unaunganisha kebo ya USB (katika video saa 13:10).
2. Katika Thonny, bofya kwenye kona ya chini-kulia na uchague "Install MicroPython...".
3. Chagua "Raspberry Pi Pico" kama kifaa lengwa na bofya "Install". Thonny kisha itapakia firmware ya MicroPython kwenye bodi yako.

Kupakia Faili za Maktaba za Gari

Kifurushi cha gari mahiri kinategemea seti ya faili za maktaba zilizoandikwa mapema ambazo zinashughulikia udhibiti wa kiwango cha chini kwa motors, sensorer, na LED. Utahitaji kupakua faili za kozi kutoka kwenye kiungo kilichotolewa katika maelezo ya video na kutoa folda ya ZIP (katika video saa 12:13).

Mara baada ya kutoa, utapata folda iliyo na faili muhimu za maktaba. Ili kupakia hizi kwenye Pico yako:

1. Katika Thonny, nenda kwenye folda iliyotolewa na uchague faili tatu za maktaba (kwa mfano, Pico4WD.py, rdp.py, na ws.py).
2. Bofya kulia kwenye faili zilizochaguliwa na uchague "Upload to /". Hii itazinakili kwenye saraka kuu ya Raspberry Pi Pico yako (katika video saa 16:37).

Maelezo ya Msimbo

Ili kuhakikisha kwamba kila kitu kinafanya kazi vizuri, tunaandika jaribio rahisi la "blink". Hii ni "Hello World" ya programu ya vifaa. Wakati nakala inatoa mfano wa moja kwa moja, utaandika msimbo huu mwenyewe katika Thonny. Jaribio hili linathibitisha kwamba Pico inawasiliana na kompyuta yako na kwamba unaweza kudhibiti pini zake za pato.

Kiini cha msimbo wa jaribio kinaonyeshwa hapa chini. Hii ni sehemu inayoweza kusanidiwa na mtumiaji ambapo unaweza kubadilisha tabia ya LED:

from machine import Pin, Timer

# Inayoweza kusanidiwa na mtumiaji: Nambari ya pini kwa LED iliyojengwa ndani
led_pin = 25

# Inayoweza kusanidiwa na mtumiaji: Mzunguko wa blink katika Hertz (mara kwa sekunde)
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)

Hivi ndivyo unavyoweza kubinafsisha msimbo huu:

• led_pin: Kigezo hiki kinafafanua ni pini gani LED yako imeunganishwa. Kwenye Raspberry Pi Pico, LED iliyojengwa ndani kwa kawaida imeunganishwa kwenye pini 25. Unaweza kubadilisha nambari hii ikiwa unataka kuunganisha LED ya nje kwenye pini tofauti ya GPIO.
• blink_frequency: Hii ni kasi ambayo LED inawaka na kuzima. Thamani ya 2.5 inamaanisha LED itawaka na kuzima mara 2.5 kwa sekunde. Unaweza kujaribu thamani tofauti:
  • Weka kwenye 1 kwa blink polepole, inayoonekana.
  • Weka kwenye 10 kwa blink ya haraka.
  • Weka kwenye 50 au 60 na blink inakuwa haraka sana kwamba inaonekana kama imewashwa kila wakati kwa jicho la mwanadamu (katika video saa 19:49).

Ili kuendesha msimbo huu, bofya tu kitufe cha "Run" (ikoni ya kijani ya kucheza) katika Thonny. Unapaswa kuona LED iliyojengwa ndani kwenye Pico yako ikianza kuwaka na kuzima. Ili kuusimamisha, bofya kitufe cha "Stop" (ikoni nyekundu ya mraba).

Maonyesho ya Mradi wa Moja kwa Moja

Katika video, mwalimu Ahmad Shamshiri anaonyesha mchakato mzima wa kusanidi programu na kuendesha jaribio la blink. Anaonyesha jinsi ya kusakinisha Thonny, kupakia firmware ya MicroPython, na kupakia faili muhimu za maktaba. Kisha anaandika msimbo wa blink na kujaribu mzunguko tofauti, akionyesha jinsi tabia inayoonekana ya LED inavyobadilika kutoka blink dhahiri hadi mwanga thabiti kadri mzunguko unavyoongezeka (katika video saa 15:17).

Jaribio hili la mafanikio ni hatua muhimu. Linathibitisha kwamba Raspberry Pi Pico yako inafanya kazi vizuri, firmware ya MicroPython imewekwa, na uko tayari kuendelea na masomo magumu zaidi yanayohusisha udhibiti wa motor na sensorer.

Sura

• [00:00] Utangulizi wa Kozi na Muhtasari
• [01:13] Muhtasari wa Kozi na Vipengele
• [04:32] Kufungua Kifurushi cha Gari Mahiri
• [07:03] Kupakua na Kusakinisha Thonny IDE
• [08:01] Utangulizi wa Raspberry Pi Pico
• [12:13] Kupakua na Kutoa Faili za Kozi
• [14:42] Kusakinisha MicroPython kwenye Pico
• [15:17] Kupakia Faili za Maktaba kwenye Pico
• [17:30] Kuandika na Kujaribu Msimbo wa Blink
• [19:49] Kujaribu Mzunguko Tofauti wa Blink