Kozi Somo la 6 kati ya 10: Kudhibiti Motors za DC kwa kutumia Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit

Kozi Somo la 6 kati ya 10: Kudhibiti Motors za DC kwa kutumia Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car Kit

Mwongozo huu wa mradi unatokana na Somo la 6 la kozi ya Robojax Raspberry Pi Pico Smart Car. Katika kikao hiki, utajifunza jinsi ya kuunganisha motor ya servo na sensor ya ultrasonic kuunda mfumo wa akili wa kuepuka vizuizi kwa gari lako la 4WD. Badala ya kusimama tu kinapogundua kitu, mradi huu unabadilisha gari lako kuwa roboti ndogo inayojitegemea ambayo huchunguza mazingira yake kwa bidii, huamua njia iliyo wazi zaidi, na hupita kuzunguka vizuizi.

Huu sio zoezi la kinadharia tu; ni mradi wa msingi wa kujenga robotiki ngumu zaidi. Hapa kuna matumizi machache ya vitendo kwa mantiki hii ya kuepuka vizuizi:

• Roboti ya Kujitegemea ya Uchunguzi: Jenga roboti inayoweza kusafiri chumba au maze peke yake bila udhibiti wowote wa mbali.
• Kisafishaji cha Utupu cha Smart: Tumia mantiki hiyo hiyo kuunda roboti rahisi ya utupu inayoweza kuepuka fanicha na kuta wakati wa kusafisha sakafu.
• Roboti ya Doria ya Usalama: Panga gari kufanya doria kuzunguka eneo na utumie sensor ya ultrasonic kugundua na kupita kuzunguka vitu visivyotarajiwa.
• Jukwaa la Elimu ya Robotiki: Tumia hii kama msingi wa kujaribu algoriti za hali ya juu za kutafuta njia na muunganisho wa sensor.

Dhana kuu ni kutumia motor ya servo kuzungusha sensor ya ultrasonic, ikifanya kama "radar" inayochunguza eneo kutoka kushoto kwenda kulia. Kwa kupima umbali katika pembe mbalimbali, gari linaweza kujenga ramani ya mazingira yake ya karibu na kufanya uamuzi wa kusonga mbele, kugeuka kushoto, au kugeuka kulia kupata njia iliyo wazi (katika video saa 02:47).

Vifaa/Vipengele

Mradi huu umejengwa kuzunguka Kit cha SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car. Vipengele muhimu vinavyotumika katika somo hili ni:

• Bodi ya Raspberry Pi Pico
• Chasi ya 4WD Smart Car yenye motors
• Bodi ya kiendeshaji cha motor (iliyojumuishwa kwenye kit)
• Sensor ya ultrasonic (aina ya HC-SR04)
• Motor ya servo
• Kifurushi cha betri

Mwongozo wa Wiring

Video inataja kwamba kit kinakuja na nyaraka kamili, maelekezo ya hatua kwa hatua, na michoro ya wiring. Wiring ya servo na sensor ya ultrasonic kwa kawaida huunganishwa kwenye bodi ya kiendeshaji cha motor, ambayo huunganisha miunganisho ya Pico.

Tafadhali rejelea mchoro ulio hapa chini kwa miunganisho maalum ya pini za kit chako.

Maelezo ya Msimbo

Video inazingatia mantiki ndani ya faili la obstacle_avoid.py. Wakati msimbo kamili unapatikana na kit, somo hili linaangazia vigezo vinavyoweza kusanidiwa na mtumiaji vinavyodhibiti tabia ya gari. Hivi ndivyo vigezo ambavyo kuna uwezekano utataka kurekebisha ili kusawazisha utendaji wa roboti yako.

Juu ya programu kuu, utapata mipangilio muhimu inayofafanua tabia ya gari (katika video saa 13:07):

# Mipangilio ya kuepuka vizuizi
RADAR_REFERENCE = 20  # Umbali kwa cm wa kuzingatia kizuizi
STEP_ANGLE = 10       # Nyuzi ambazo servo husogea kwa kila hatua ya skanning
FORWARD_SPEED = 30    # Kasi ya motor wakati wa kusonga mbele
TURN_SPEED = 50       # Kasi ya motor wakati wa kugeuka
FORWARD_SCAN_ANGLE = 50  # Nyuzi za skanning ya haraka ya mbele

• RADAR_REFERENCE: Hii ndiyo mipangilio muhimu zaidi. Inafafanua umbali wa chini wa usalama kwa sentimita. Ikiwa sensor ya ultrasonic itagundua kitu karibu kuliko thamani hii, gari linaizingatia kama "hatari" na linaanzisha utaratibu wa kuepuka (katika video saa 22:03).
• STEP_ANGLE: Hii huamua usahihi wa skanning ya radar. Thamani ndogo (kwa mfano, nyuzi 10) hufanya skanning kuwa sahihi zaidi lakini polepole. Thamani kubwa hufanya iwe haraka lakini isiyo na maelezo mengi.
• FORWARD_SPEED & TURN_SPEED: Hizi ni thamani za PWM (0-100) zinazodhibiti nguvu kwa motors. Unaweza kuzirekebisha kubadilisha jinsi gari linavyosonga mbele haraka na jinsi linavyogeuka haraka (katika video saa 13:33).
• FORWARD_SCAN_ANGLE: Baada ya kizuizi kuepukwa, gari hufanya skanning ya haraka kuhakikisha njia iliyo mbele iko wazi. Kigezo hiki huweka pembe ya skanning hiyo. Thamani ya 50 inamaanisha inaskana kutoka -25 hadi +25 nyuzi kuhusiana na katikati (katika video saa 13:40).

Mradi wa Moja kwa Moja/Maonyesho

Katika video, mwalimu anaonyesha mradi kwa hatua. Kwanza, anaendesha jaribio rahisi kuonyesha jinsi sensor ya ultrasonic inavyopima umbali na kuchapisha thamani kwenye shell, ikithibitisha kwamba "0" inawakilisha kizuizi na "1" inawakilisha njia iliyo wazi (katika video saa 03:48).

Kisha anaelezea mchoro wa mtiririko wa kufanya maamuzi, ambao ni ubongo wa operesheni. Gari hutumia kazi inayoitwa get_direction() kuchambua data ya radar. Kazi hii inagawanya data ya skanning katika sehemu za nafasi wazi na kutambua ile iliyo pana zaidi. Kulingana na mahali njia hii pana ilipo (kushoto, katikati, au kulia), gari huamua ni upande gani wa kugeuka (katika video saa 11:19).

Hatimaye, mwalimu anaweka maze ya vizuizi na anaonyesha gari likipita ndani yake. Unaweza kuona gari likiskana kushoto na kulia, likirudi nyuma likikwama, na hatimaye kupata njia ya kupita kwenye vizuizi bila udhibiti wowote wa mkono (katika video saa 22:53).

Sura

• [00:00] Utangulizi wa Kuepuka Vizuwizi kwa Gari la Pico
• [01:31] Vipengele vya Kifurushi na Muhtasari wa Nyaraka
• [02:47] Kuonyesha Kipengele cha Kuepuka Vizuwizi
• [03:48] Kujaribu Sensor ya Ultrasonic na Upimaji wa Umbali
• [07:45] Kuelezea Algorithm ya Kuepuka Vizuwizi na Mchoro wa Mtiririko
• [12:49] Kuchambua Msimbo Mkuu wa Kuepuka Vizuwizi
• [15:50] Onyesho la Moja kwa Moja la Msimbo na Ufafanuzi wa Data
• [18:11] Uchunguzi wa Kina wa Mantiki ya Kupata Mwelekeo na Kugeuka
• [22:53] Jaribio la Mwisho la Moja kwa Moja na Maze ya Vizuwizi