Khóa học Bài 3/10: Lắp ráp Bộ Kit Xe Thông Minh 4WD Raspberry Pi Pico từ SunFounder bởi Robojax

Khóa học Bài 3/10: Lắp ráp Bộ Kit Xe Thông Minh 4WD Raspberry Pi Pico từ SunFounder bởi Robojax

Giới thiệu

Hướng dẫn này sẽ đưa bạn qua quy trình lắp ráp vật lý hoàn chỉnh của Bộ Kit Xe Thông Minh 4WD Raspberry Pi Pico của SunFounder, như được trình bày trong Bài 3 của khóa học Robojax. Dự án này là cánh cửa để bạn xây dựng một chiếc xe robot có thể lập trình, hoạt động đầy đủ chức năng. Kết thúc quá trình lắp ráp này, bạn sẽ có một nền tảng phần cứng vững chắc, sẵn sàng cho nhiều thí nghiệm lập trình và điều khiển.

Đây không chỉ là việc ghép các bộ phận lại với nhau; mà còn là việc hiểu nền tảng cơ khí và điện tử giúp chiếc xe của bạn có thể thực hiện các khả năng trong tương lai. Chiếc xe bạn đang lắp ráp được thiết kế để điều khiển qua ứng dụng di động, với các tính năng như di chuyển tiến/lùi, rẽ và điều khiển đèn pha. Nó cũng bao gồm các cảm biến cho các hành vi tự động nâng cao hơn.

Sau khi lắp ráp xong, xe thông minh của bạn có thể được sử dụng cho nhiều dự án khác nhau, bao gồm:

• Tránh vật cản: Cảm biến siêu âm cho phép xe phát hiện và di chuyển quanh các vật thể trên đường đi, tạo ra một robot tự hành thực sự.
• Dò đường: Sử dụng cảm biến thang độ xám, xe có thể được lập trình để đi theo một vạch đen trên bề mặt trắng, một thử thách robot cổ điển.
• Robot đi theo tay: Bằng cách sử dụng số liệu khoảng cách từ cảm biến siêu âm, bạn có thể lập trình cho xe đi theo bàn tay của mình ở một khoảng cách nhất định.
• Phát hiện vách đá: Các cảm biến hướng xuống có thể được sử dụng để phát hiện các cạnh và ngăn xe lao khỏi bàn hoặc mỏm đá.
• Đo tốc độ và quãng đường: Bánh xe encoder và cảm biến photo-interrupter cho phép bạn đo tốc độ và quãng đường di chuyển của xe, điều này rất cần thiết cho việc điều hướng chính xác.

Hướng dẫn lắp ráp này sẽ đưa bạn từng bước qua việc gắn động cơ, cảm biến và bo mạch điều khiển chính, đảm bảo một nền tảng chắc chắn và được nối dây đúng cách cho các cuộc phiêu lưu lập trình trong tương lai của bạn.

Linh kiện phần cứng

Trước khi bắt đầu, điều quan trọng là phải sắp xếp tất cả các linh kiện từ bộ kit. Video nhấn mạnh tầm quan trọng của việc chuẩn bị sẵn sàng tất cả các bộ phận nhỏ. Dưới đây là danh sách các linh kiện chính bạn sẽ lắp ráp:

• Bo mạch Raspberry Pi Pico
• Khung xe 4WD (tấm trên và tấm dưới)
• 4x Động cơ DC có hộp số
• 4x Bánh xe
• Mô-đun cảm biến siêu âm
• Mô-đun cảm biến thang độ xám (dò line)
• Mô-đun đèn RGB
• Động cơ Servo
• Hộp pin
• Bánh xe encoder và cảm biến photo-interrupter (để phát hiện tốc độ)
• Các loại vít, đai ốc, đinh tán và trụ đệm (như chi tiết trong video)
• Dây jumper (nhiều độ dài và màu sắc khác nhau)

Hướng dẫn nối dây

Bản ghi video cung cấp một quy trình lắp ráp chi tiết, từng bước. Mặc dù trọng tâm chính của bài học này là lắp ráp vật lý, nhưng nó cũng bao gồm việc nối dây ban đầu của các mô-đun cảm biến với bo mạch chính. Các bước nối dây chính được nêu bật dưới đây.

Để có hình ảnh trực quan về toàn bộ mạch điện, vui lòng tham khảo sơ đồ bên dưới.

Nối dây cảm biến thang độ xám

Mô-đun này được kết nối bằng cáp 5 dây. Việc nối dây rất đơn giản, với nguồn và đất ở giữa và ba dây tín hiệu ở bên cạnh.

• Dây đen: Kết nối với chân đất (GND).
• Dây đỏ: Kết nối với chân giữa, cung cấp nguồn (VCC).
• Dây trắng, nâu và vàng: Đây là ba dây tín hiệu cho các kênh riêng lẻ của cảm biến (như trong video ở phút 24:30).

Nối dây mô-đun đèn LED RGB

Mô-đun RGB sử dụng cáp 4 dây. Video cho thấy việc kết nối với các màu tương ứng: đen, đỏ, cam, đen, đỏ và vàng. Video lưu ý rằng mô-đun được ghi nhãn "N" (đầu vào) và "DO" (đầu ra). Cáp nên được kết nối với phía "N" (đầu vào) của mô-đun, và các dây được kết nối với các chân tương ứng trên bo mạch điều khiển (trong video ở phút 25:06).

Nối dây cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm được kết nối bằng cáp 4 dây với dây tín hiệu màu vàng và trắng. Video hướng dẫn kết nối nó với hàng chân cuối cùng trên bo mạch (trong video ở phút 30:28).

• Dây vàng: Kết nối với chân 6 (Trig).
• Dây trắng: Kết nối với chân 7 (Echo).
• Dây đỏ và đen: Kết nối với các chân giữa để cấp nguồn (5V) và đất (GND).

Các bước lắp ráp

Quy trình lắp ráp rất chi tiết và có phương pháp. Dưới đây là phân tích các giai đoạn chính như được trình bày trong video, được thiết kế để thực hiện tuần tự. Người hướng dẫn nhấn mạnh việc kiểm tra hướng của các bộ phận và đảm bảo khớp chặt trong suốt quá trình.

1. Chuẩn bị và gắn các mô-đun cảm biến

Quá trình lắp ráp bắt đầu bằng việc chuẩn bị các mô-đun cảm biến nhỏ hơn. Người hướng dẫn đầu tiên kết nối cáp với mô-đun RGB, đảm bảo cáp được cắm vào phía "N" (đầu vào). Mô-đun sau đó được gắn vào khung xe bằng đinh tán nhỏ, chú ý cẩn thận đến hướng của các lỗ cáp (trong video ở phút 02:46).

Tiếp theo, mô-đun cảm biến thang độ xám được chuẩn bị. Một chiết áp được cắm vào lỗ được chỉ định trên mô-đun, và sau đó nó được gắn vào khung xe bằng đinh tán lớn hơn (trong video ở phút 06:39).

2. Lắp đặt động cơ

Bốn động cơ sau đó được lắp đặt. Một chi tiết quan trọng ở đây là hướng của dây động cơ; chúng phải luôn hướng vào bên trong khung xe. Một bộ phận đặc biệt được sử dụng để giữ động cơ cố định, và một giá đỡ kim loại cong được gắn bằng vít dài. Người hướng dẫn nhấn mạnh rằng phần cong của giá đỡ này phải hướng về thân động cơ, không phải trục (trong video ở phút 07:13).

Sau khi cả bốn động cơ được lắp đặt, giảng viên dán nhãn cho chúng (Trước Trái, Trước Phải, Sau Trái, Sau Phải) để tránh nhầm lẫn trong quá trình đấu dây sau này (trong video ở phút 10:05).

3. Gắn Bánh Mã Hóa và Cảm Biến

Để phát hiện tốc độ, một bánh mã hóa được gắn vào phía sau trục truyền động của xe. Một cảm biến photo-interrupter sau đó được lắp từ phía dưới khung gầm, và bánh mã hóa được định vị cẩn thận để đi qua khe hở của cảm biến mà không chạm vào nó. Giảng viên dùng tua vít để điều chỉnh vị trí bánh xe nhằm đảm bảo nó quay tự do (trong video ở phút 10:54).

4. Lắp Giá Pin và Trụ Đỡ

Giá pin được lắp trên tấm trên của khung gầm. Dây cáp ruy băng từ giá pin được luồn từ trên xuống để chừa đủ chiều dài bên dưới cho việc kết nối. Nó được cố định bằng vít và đai ốc (trong video ở phút 13:07).

Tiếp theo, bốn trụ đỡ được gắn vào tấm trên. Chúng sẽ đóng vai trò là các điểm lắp đặt cho bo mạch điều khiển chính (trong video ở phút 15:45).

5. Lắp Ráp Động Cơ Servo và Cảm Biến Siêu Âm

Động cơ servo được gắn vào một bo mạch lắp chuyên dụng bằng đinh tán. Cụm này sau đó được cố định vào phía trước khung gầm xe bằng trụ đỡ và vít (trong video ở phút 17:25).

Một giá đỡ được gắn vào cần quay của servo. Cảm biến siêu âm sau đó được cố định vào giá đỡ này, hướng lên trên. Toàn bộ cụm sau đó được lắp cẩn thận vào trục của servo, đảm bảo nó thẳng (trong video ở phút 28:39).

6. Đấu Dây Cuối Cùng và Lắp Bo Mạch

Trước khi lắp bo mạch chính, giảng viên luồn tất cả dây động cơ và cảm biến qua khung gầm để giữ chúng gọn gàng. Sau đó, bo mạch Raspberry Pi Pico được cắm vào khe được chỉ định trên bo mạch điều khiển, với cổng USB hướng về một hướng cụ thể (trong video ở phút 23:01).

Việc đấu dây cho cảm biến grayscale, RGB và siêu âm được hoàn thành như mô tả trong phần Hướng Dẫn Đấu Dây ở trên.

7. Gắn Bánh Xe

Cuối cùng, các bánh xe được gắn vào. Giảng viên lưu ý rằng điều quan trọng là giữ chặt cơ cấu truyền động của xe từ bên trong để tránh nó bị tách rời khi đẩy bánh xe vào. Sau khi cố định cả bốn bánh xe, quá trình lắp ráp hoàn tất (trong video ở phút 31:19).

Giải Thích Mã

Vì đây là bài học lắp ráp, không có mã nào được cung cấp hoặc giải thích trong video này. Trọng tâm hoàn toàn vào việc xây dựng vật lý của chiếc xe. Việc lập trình và thiết lập phần mềm sẽ được đề cập trong các bài học tiếp theo của khóa học.

Trình Diễn Dự Án Trực Tiếp

Bài học này dành riêng cho việc lắp ráp vật lý của chiếc xe. Video kết thúc với một chiếc xe thông minh 4WD được lắp ráp hoàn chỉnh, sẵn sàng cho các bước tiếp theo là lập trình và kiểm tra. Việc hoàn thành lắp ráp thành công là bước đầu tiên quan trọng để đưa robot của bạn vào hoạt động. Các bài học tiếp theo trong khóa học sẽ đề cập đến mã cần thiết và logic điều khiển để làm cho xe di chuyển, tránh chướng ngại vật và đi theo đường.

Chương

• [00:00] Giới Thiệu và Tổng Quan Khóa Học
• [02:46] Lắp Ráp Mô-Đun Cảm Biến RGB và Grayscale
• [07:13] Lắp Bốn Động Cơ DC
• [10:54] Gắn Bánh Mã Hóa và Cảm Biến Tốc Độ
• [13:07] Lắp Giá Pin và Trụ Đỡ
• [17:25] Lắp Ráp và Gắn Servo và Cảm Biến Siêu Âm
• [23:01] Lắp Bo Mạch Raspberry Pi Pico và Đấu Dây Cảm Biến
• [31:19] Gắn Bánh Xe và Hoàn Tất Lắp Ráp