Kipindi cha Somo la 9 kati ya 10: Kuepuka Vizuizi kwa kutumia Gari la Kisasa la 4WD la Raspberry Pi Pico

Kipindi cha Somo la 9 kati ya 10: Kuepuka Vizuizi kwa kutumia Gari la Kisasa la 4WD la Raspberry Pi Pico

Utangulizi

Mwongozo huu, unaotokana na Somo la 9 kati ya 10 la Kozi kutoka Robojax, unaonyesha jinsi ya kuunda roboti inayoepuka vizuizi kwa kutumia kit cha SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD Smart Car. Mradi huu unachanganya sensor ya ultrasonic inayoendeshwa na servo na udhibiti wa motor ili kuunda roboti inayoweza kusafiri katika mazingira yake kwa uhuru. Kwa kuzungusha sensor kama rada, gari hugundua vizuizi na kuchagua kwa akili njia iliyo wazi ya kuendelea, na kuifanya kuwa utangulizi bora kwa robotiki, ujumuishaji wa sensor, na urambazaji wa kujitegemea.

Mradi huu si tu kichezeo; ni msingi wa matumizi mengi ya vitendo. Hapa kuna mawazo machache ya kukuhimiza:

• Roboti ya Kujitegemea ya Uchunguzi: Jenga roboti inayoweza kuramba na kuchunguza chumba au eneo la nje bila uingiliaji wa binadamu.
• Kisafishaji cha Utupu cha Kisasa: Tumia kanuni zile zile kuunda roboti inayosafiri ndani ya chumba, ikiepuka samani na kuta wakati wa kusafisha.
• Roboti ya Doria ya Usalama: Panga gari kufanya doria kwenye eneo na kutumia sensor ya ultrasonic kugundua na kuripoti vizuizi au uvamizi usiotarajiwa.
• Jukwaa la Kielimu la AI: Tumia mradi huu kama hatua ya kujifunza algoriti ngumu zaidi kama kutafuta njia na urambazaji wa wakati mmoja na uchoraji ramani (SLAM).

Somo hili linalenga mantiki kuu na msimbo unaowezesha gari kufanya maamuzi. Gari hutumia motor ya servo kuzungusha sensor ya ultrasonic, ikifanya kazi kama rada kupima umbali kutoka digrii 0 hadi 180. Msimbo unachambua data hii kupata njia pana zaidi iliyo wazi na kuelekeza gari kusonga mbele, kushoto, au kulia ipasavyo. Video inaonyesha mchakato mzima, kuanzia kujaribu vipengele binafsi hadi kuendesha algoriti ya mwisho ya kuepuka vizuizi katika maze ya ulimwengu halisi.

Vifaa/Vipengele

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

• Bodi ya microcontroller ya Raspberry Pi Pico
• Chasi ya SunFounder 4WD Smart Car yenye motors nne
• Bodi ya kiendesha motor
• Sensor ya umbali ya ultrasonic (aina ya HC-SR04)
• Motor ya servo (kwa kuzungusha sensor ya ultrasonic)
• Ugavi wa nishati (betri za gari)

Mwongozo wa Uunganishaji wa Waya

Kit cha SunFounder kimeundwa kwa ajili ya kuunganishwa kwa urahisi, na waya kwa kawaida huunganishwa mapema kupitia bodi maalum ya upanuzi. Sensor ya ultrasonic imewekwa kwenye motor ya servo, ambayo kisha inaunganishwa na bodi kuu ya udhibiti. Mpangilio huu unaruhusu sensor kuzungushwa ili kuchunguza mazingira. Kwa mchoro wa kina wa uunganishaji wa waya unaohusiana na kit chako, tafadhali rejea nyaraka rasmi za SunFounder.

Uunganishaji mkuu unahusisha pini za trigger na echo za sensor ya ultrasonic, na pini ya ishara ya motor ya servo, zote zikiunganishwa kwenye pini maalum za GPIO kwenye Raspberry Pi Pico. Kiendesha motor pia kinaunganishwa na Pico kudhibiti motors nne za kuendesha. Video inataja kwamba nyaraka kamili, ikiwa ni pamoja na michoro ya uunganishaji wa waya, zinapatikana kwa kupakuliwa pamoja na kit.

Maelezo ya Msimbo

Somo hili linalenga mantiki ndani ya mfano wa `obstacle_avoid`. Msimbo umeandikwa kwa MicroPython. Ingawa programu kamili inapatikana kwa kupakuliwa, tutazingatia vigezo muhimu vinavyoweza kubadilishwa na mtumiaji vinavyodhibiti tabia ya gari. Hivi kwa kawaida hupatikana juu ya hati.

Hapa kuna vigezo kuu unavyoweza kurekebisha ili kuboresha utendaji wa roboti yako:

# Vigezo vya rada na harakati
radar_reference = 20  # Umbali wa chini katika cm unaochukuliwa kuwa salama
step_angle = 10       # Ongezeko la pembe kwa kila hatua ya uchunguzi wa rada
forward_speed = 30    # Kasi ya motor kwa kusonga mbele (0-100)
turn_speed = 50       # Kasi ya motor kwa kugeuka (0-100)
forward_scan_angle = 50  # Pembe ambayo servo inachunguza wakati hakuna kizuizi kinachogunduliwa

• radar_reference: Hii ni umbali muhimu wa usalama katika sentimita. Ikiwa kizuizi kinagunduliwa karibu kuliko thamani hii, gari litaichukulia kama "hatari" na kuanza ujanja wa kukiepuka. Katika video, hii imewekwa kwa 20 cm.
• step_angle: Hii inafafanua usahihi wa uchunguzi wa rada. Thamani ndogo (kwa mfano, digrii 10) inamaanisha uchunguzi wa kina zaidi lakini inachukua muda mrefu. Thamani kubwa ingekuwa haraka lakini inaweza kukosa vizuizi vyembamba.
• forward_speed & turn_speed: Hizi zinadhibiti nguvu inayotumwa kwa motors. Unaweza kuzirekebisha kubadilisha kasi ya jumla ya gari na wepesi wake. Kasi ya kugeuka mara nyingi huwekwa juu zaidi kuhakikisha gari linaweza kugeuka kwa ufanisi.
• forward_scan_angle: Wakati hakuna hatari ya haraka mbele, gari hupunguza uchunguzi wake kwa pembe hii (inayozingatia mbele) kuangalia vizuizi mara kwa mara katika njia yake ya moja kwa moja, ikiruhusu harakati laini ya mbele.

Video pia inaelezea mantiki kuu ya kufanya maamuzi. Kazi `get_direction()` inachambua orodha ya usomaji wa umbali (iliyobadilishwa kuwa 1s na 0s kwa salama/hatari) kupata njia pana zaidi inayoendelea ya "1"s. Kulingana na mahali njia hii pana ilipo, kazi inarudisha mwelekeo: "mbele", "kushoto", au "kulia". Kitanzi kikuu kisha hutekeleza hatua inayolingana, kikigeuza gari na kuchunguza tena hadi njia iliyo mbele iwe wazi.

Mradi wa Moja kwa Moja/Maonyesho

Video hii inatoa maelezo kamili ya mradi huo. Inaanza kwa kujaribu sensor ya ultrasonic pekee kuonyesha jinsi inavyopima umbali na kuchapisha thamani kwenye shell. Mwalimu kisha anaelezea algorithm ya kukwepa vizuizi kwa kutumia flowchart, akifafanua mchakato wa kufanya maamuzi ya kugeuka kushoto na kulia. Hatimaye, gari linawekwa kwenye maze ndogo iliyoundwa kwa masanduku kuonyesha tabia kamili ya kukwepa vizuizi ikifanya kazi. Gari linafanikiwa kupitia maze, likigeuka kushoto na kulia kupata njia wazi mbele.

Sura za Video

• [00:00] Utangulizi wa Kukwepa Vizuizi
• [01:31] Muhtasari wa SunFounder Smart Car Kit na Vipengele Vyake
• [02:47] Jinsi Kipengele cha Kukwepa Vizuizi Kinavyofanya Kazi
• [03:34] Kujaribu Sensor ya Ultrasonic
• [07:45] Kuelezea Algorithm ya Kukwepa Vizuizi na Flowchart
• [12:49] Kuchambua Msimbo Mkuu wa Kukwepa Vizuizi
• [15:43] Onyesho la Moja kwa Moja la Mantiki ya Kukwepa Vizuizi
• [22:53] Onyesho la Mwisho na Maze ya Vizuizi
• [24:35] Hitimisho na Hatua Zinazofuata