Lekcja 3 z 10 kursu: Składanie zestawu inteligentnego samochodu 4WD Raspberry Pi Pico od SunFounder autorstwa Robojax

Lekcja 3 z 10 kursu: Składanie zestawu inteligentnego samochodu 4WD Raspberry Pi Pico od SunFounder autorstwa Robojax

Wprowadzenie

Ten przewodnik przeprowadzi Cię przez kompletny fizyczny montaż zestawu SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit, zgodnie z demonstracją z Lekcji 3 kursu Robojax. Ten projekt to Twoja brama do zbudowania w pełni funkcjonalnego, programowalnego robota. Po zakończeniu montażu otrzymasz solidną platformę sprzętową gotową do szerokiego zakresu eksperymentów programistycznych i sterowania.

To nie tylko składanie części; chodzi o zrozumienie mechanicznych i elektrycznych podstaw, które umożliwią przyszłe możliwości Twojego samochodu. Samochód, który budujesz, jest zaprojektowany do sterowania za pomocą aplikacji mobilnej, oferując funkcje takie jak jazda do przodu/do tyłu, skręcanie i sterowanie reflektorami. Zawiera również czujniki do bardziej zaawansowanych zachowań autonomicznych.

Po zmontowaniu Twój inteligentny samochód może być używany do różnych projektów, w tym:

• Unikanie przeszkód: Czujnik ultradźwiękowy pozwala samochodowi wykrywać i omijać obiekty na swojej drodze, tworząc prawdziwie autonomicznego łazika.
• Podążanie za linią: Korzystając z czujnika skali szarości, samochód można zaprogramować tak, aby podążał za czarną linią na białej powierzchni – to klasyczne wyzwanie robotyki.
• Robot podążający za ręką: Wykorzystując odczyty odległości z czujnika ultradźwiękowego, możesz zaprogramować samochód tak, aby podążał za Twoją ręką w zadanej odległości.
• Wykrywanie krawędzi: Czujniki skierowane w dół mogą być używane do wykrywania krawędzi i zapobiegania zjechaniu samochodu ze stołu lub półki.
• Pomiar prędkości i odległości: Koła enkoderowe i czujniki fotointerrupcyjne pozwalają mierzyć prędkość i przebytą odległość, co jest niezbędne do precyzyjnej nawigacji.

Ten przewodnik montażu przeprowadzi Cię krok po kroku przez montaż silników, czujników i głównej płyty sterującej, zapewniając solidną i poprawnie okablowaną podstawę do przyszłych przygód z kodowaniem.

Komponenty sprzętowe

Przed rozpoczęciem ważne jest, aby mieć wszystkie komponenty z zestawu zorganizowane. Film podkreśla znaczenie przygotowania wszystkich małych elementów. Oto lista głównych komponentów, które będziesz montować:

• Płyta Raspberry Pi Pico
• Podwozie samochodu 4WD (górna i dolna płyta)
• 4x silniki DC z przekładniami
• 4x koła
• Moduł czujnika ultradźwiękowego
• Moduł czujnika skali szarości (do podążania za linią)
• Moduł oświetlenia RGB
• Serwomotor
• Uchwyt na baterie
• Koła enkoderowe i czujniki fotointerrupcyjne (do wykrywania prędkości)
• Różne śruby, nakrętki, nity i dystanse (zgodnie ze szczegółami w filmie)
• Przewody połączeniowe (różne długości i kolory)

Przewodnik okablowania

Transkrypcja filmu zawiera szczegółowy, krok po kroku proces montażu. Chociaż głównym celem tej lekcji jest montaż fizyczny, obejmuje ona również wstępne podłączenie modułów czujników do głównej płyty. Kluczowe kroki okablowania są wyróżnione poniżej.

Aby uzyskać wizualną reprezentację pełnego obwodu, zapoznaj się z poniższym schematem.

Okablowanie czujnika skali szarości

Ten moduł jest podłączany za pomocą 5-żyłowego kabla. Okablowanie jest proste – zasilanie i masa znajdują się w środku, a trzy przewody sygnałowe po stronie.

• Czarny przewód: Podłączony do zacisku masy (GND).
• Czerwony przewód: Podłączony do środkowego zacisku, który dostarcza zasilanie (VCC).
• Biały, brązowy i żółty przewody: To trzy przewody sygnałowe dla poszczególnych kanałów czujnika (jak widać na filmie o 24:30).

Okablowanie modułu LED RGB

Moduł RGB używa 4-żyłowego kabla. Film pokazuje podłączanie go z dopasowanymi kolorami: czarny, czerwony, pomarańczowy, czarny, czerwony i żółty. Film zauważa, że moduł jest oznaczony „N” (dla wejścia) i „DO” (dla wyjścia). Kabel należy podłączyć do strony „N” (wejście) modułu, a przewody są podłączane do odpowiednich pinów na płycie sterującej (na filmie o 25:06).

Okablowanie czujnika ultradźwiękowego

Czujnik ultradźwiękowy jest podłączany za pomocą 4-żyłowego kabla z żółtym i białym przewodem sygnałowym. Film pokazuje podłączenie go do ostatniego rzędu pinów na płycie (na filmie o 30:28).

• Żółty przewód: Podłączony do pinu 6 (Trig).
• Biały przewód: Podłączony do pinu 7 (Echo).
• Czerwony i czarny przewody: Podłączone do środkowych pinów dla zasilania (5V) i masy (GND).

Kroki montażu

Proces montażu jest szczegółowy i metodyczny. Oto podział kluczowych etapów przedstawionych w filmie, które należy wykonywać sekwencyjnie. Instruktor podkreśla sprawdzanie orientacji części i zapewnienie dokładnego dopasowania przez cały proces.

1. Przygotowanie i montaż modułów czujników

Montaż rozpoczyna się od przygotowania mniejszych modułów czujników. Instruktor najpierw podłącza kable do modułu RGB, upewniając się, że kabel jest włożony do strony „N” (wejście). Moduł jest następnie montowany do podwozia samochodu za pomocą małych nitów, ze szczególną uwagą na kierunek otworów na kable (na filmie o 02:46).

Następnie przygotowywany jest moduł czujnika skali szarości. Potencjometr jest wkładany do wyznaczonego otworu w module, a następnie moduł jest montowany do podwozia za pomocą większych nitów (na filmie o 06:39).

2. Instalacja silników

Następnie instalowane są cztery silniki. Kluczowym szczegółem jest tutaj orientacja przewodów silnika – muszą one zawsze być skierowane do wewnątrz podwozia samochodu. Specjalny element służy do utrzymania silnika na miejscu, a zakrzywiony metalowy wspornik jest mocowany za pomocą długich śrub. Instruktor podkreśla, że krzywizna wspornika musi być skierowana w stronę korpusu silnika, a nie wału (na filmie o 07:13).

Po zamontowaniu wszystkich czterech silników instruktor oznacza je (przód lewy, przód prawy, tył lewy, tył prawy), aby uniknąć pomyłek podczas późniejszego podłączania przewodów (na filmie w 10:05).

3. Montaż kół enkoderowych i czujników

Do wykrywania prędkości koło enkoderowe jest mocowane z tyłu wału napędowego samochodu. Czujnik foto-przerywacz jest następnie montowany od spodu podwozia, a koło enkoderowe jest starannie ustawiane tak, aby przechodziło przez szczelinę w czujniku bez dotykania go. Instruktor używa śrubokręta, aby wyregulować położenie koła i zapewnić jego swobodny obrót (na filmie w 10:54).

4. Montaż uchwytu baterii i dystansów

Uchwyt baterii jest montowany na górnej płycie podwozia. Taśma z uchwytu jest przewlekana z góry, aby pozostawić wystarczającą długość pod spodem do podłączenia. Jest zabezpieczana śrubami i nakrętkami (na filmie w 13:07).

Następnie cztery dystanse są mocowane do górnej płyty. Będą one służyć jako punkty montażowe dla głównej płyty sterującej (na filmie w 15:45).

5. Montaż serwomechanizmu i czujnika ultradźwiękowego

Serwomechanizm jest mocowany do dedykowanej płyty montażowej za pomocą nitów. Ten zespół jest następnie zabezpieczany z przodu podwozia samochodu za pomocą dystansów i śrub (na filmie w 17:25).

Uchwyt montażowy jest przymocowany do rogu serwomechanizmu. Czujnik ultradźwiękowy jest następnie mocowany do tego uchwytu, skierowany do góry. Cały zespół jest następnie ostrożnie osadzany na wale serwomechanizmu, upewniając się, że jest prosty (na filmie w 28:39).

6. Finalne podłączanie przewodów i instalacja płyty

Przed zainstalowaniem głównej płyty instruktor przeciąga wszystkie przewody silników i czujników przez podwozie, aby były uporządkowane. Następnie płyta Raspberry Pi Pico jest wkładana do wyznaczonego gniazda na płycie sterującej, z portem USB skierowanym w określonym kierunku (na filmie w 23:01).

Podłączanie przewodów dla czujników skali szarości, RGB i ultradźwiękowego jest wykonane zgodnie z opisem w sekcji Przewodnik podłączania powyżej.

7. Montaż kół

Na koniec montowane są koła. Instruktor zauważa, że ważne jest, aby mocno przytrzymać mechanizm napędowy samochodu od wewnątrz, aby zapobiec jego rozdzieleniu podczas dociskania koła. Po zabezpieczeniu wszystkich czterech kół montaż jest zakończony (na filmie w 31:19).

Wyjaśnienie kodu

Ponieważ jest to lekcja montażu, w tym filmie nie jest dostarczany ani wyjaśniany żaden kod. Cały nacisk położony jest na fizyczną konstrukcję samochodu. Programowanie i konfiguracja oprogramowania są omówione w kolejnych lekcjach kursu.

Demonstracja projektu na żywo

Ta lekcja jest poświęcona fizycznemu montażowi samochodu. Film kończy się w pełni zmontowanym inteligentnym samochodem 4WD, gotowym do kolejnych kroków programowania i testowania. Pomyślne ukończenie tego montażu jest kluczowym pierwszym krokiem do ożywienia robota. Kolejne lekcje kursu obejmą niezbędny kod i logikę sterowania, aby samochód mógł się poruszać, omijać przeszkody i podążać za liniami.

Rozdziały

• [00:00] Wprowadzenie i przegląd kursu
• [02:46] Montaż modułów czujników RGB i skali szarości
• [07:13] Instalacja czterech silników prądu stałego
• [10:54] Montaż kół enkoderowych i czujników prędkości
• [13:07] Montaż uchwytu baterii i dystansów
• [17:25] Montaż serwomechanizmu i czujnika ultradźwiękowego
• [23:01] Instalacja płyty Raspberry Pi Pico i podłączanie czujników
• [31:19] Montaż kół i finalny montaż