PiCar: Autonóm autóplatform építése: 21 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Ez az útmutató leírja a PiCar építéséhez szükséges lépéseket

Mi az a PiCar?

A PiCar egy nyílt forráskódú autonóm autóplatform. Önmagában nem autonóm, de könnyen hozzáadhat érzékelőket az autó vezérléséhez Arduino vagy Raspberry Pi segítségével.

Miért használja a PiCar -t RC autó helyett?

A PiCar használata nagyon hasonlít az RC autó platformként való használatához. A PiCar azonban nagyobb irányítást biztosít és könnyebben módosítható, mint egy RC autó. A PiCar alváza 3D nyomtatással készült, és a 3D modellt könnyedén szerkesztheti, hogy szükség esetén több helyet adjon az autóban. Ezenkívül az összes alkatrész könnyen elérhető online, vagy 3D nyomtatható.

Ki készítette a PiCar -t?

A PiCar -t a washingtoni egyetemen, St. Louis -ban tervezték Humberto Gonzalez és Silvia Zhang laborjában. Az autót 2017 májusában tervezték, és júniusban neveztek egy robotversenyre. A PiCar bekerült a legjobb 10 közé a 30+ nemzetközi csapat közül a Selyemút Robotika Innovációs Versenyen a Xi'an Jiaotong Egyetemen, Xi'anban, Kínában. Itt egy link a FlowBot YouTube -videójához.

Ez az útmutató csak a PiCar felépítését részletezi. Ha példakódot szeretne használni a PiCar készülékkel, kérjük, tekintse meg a GitHub adattárunkat a példakód és a további dokumentációk eléréséhez.

1. lépés: Alkatrészlista

Alkatrész lista:

• Kefe nélküli motor és ESC ($ 32,77)
• Akkumulátor ($ 10.23)
• Szervomotor (6,15 USD)
• Kerekek (28 dollár; betéttel és a kerékhez ragasztva)
• Tengely, 6 mm (19,38 USD)
• Hatlapú kerekes adapterek ($ 3.95)
• Nagy fogaskerék ($ 8,51)
• Pinion Gear (5,49 dollár)
• 3 mm furatcsapágy, 8 mm külső átmérő ($ 8.39)
• 2 mm furatcsapágy, 5 mm külső átmérő ($ 9.98)
• Tengelycsapágyak ($ 30,68)
• M3 és M2 csavarok (9,99 USD)
• Hozzáférés egy 3D nyomtatóhoz

Összesen: 176,00 USD

Választható:

• ESC programozókártya (8,40 USD)

  Turnigy TrackStar ESC programozókártya

• Akkutöltő (24,50 USD)

  Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC akkumulátor töltő (US Plug)

• Alan csavarkulcs készlet (9,12 dollár)

  https://www.amazon.com/TEKTON-Wrench-Metric-13-Pie…

• RC vezérlő vevővel (22,58 USD)

  https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-gt2e-afhds-2…

• Arduino (10,9 dollár)

  https://www.amazon.com/Elegoo-Board-ATmega328P-ATM…

• Kenyértábla (6,99 USD)

  https://www.amazon.com/eBoot-Experiment-Solderless…

• Különböző vezetékek (6,99 USD)

  https://www.amazon.com/GenBasic-Female-Solderless-…

Összesen: 89,48 USD

Az alkatrészeket három kritérium alapján választották ki:

• Funkcionalitás
• Megközelíthetőség
• Adatlap elérhetősége

Az alkatrészeknek jól kell működniük, hogy a kívánt módon működjenek és hosszú ideig tartsanak. Könnyen meg kell vásárolni őket az interneten, hogy mások is meg tudják másolni a PiCar -t. Ez azért fontos, mert laboratóriumunk a jövőben több autót fog gyártani, és mert azt szeretnénk, hogy az autó könnyen elérhető legyen az emberek számára országszerte. Az alkatrészeknek adatlapokkal kell rendelkezniük, mert kísérleteket fogunk végezni a PiCarral. Akadémiai kísérletek végrehajtásakor fontos, hogy pontosan tudja, mi kerül az Ön által használt berendezésbe. Az adatlapok megismételhetővé teszik a kísérletet.

2. lépés: Hozzáférés a 3D modellekhez

Az Onshape -on tárolt CAD -fájlok elérése:

1. Lépjen a https://cad.onshape.com/signin oldalra.

2. Ha megadta a fiók adatait, használja ezeket a hitelesítő adatokat a bejelentkezéshez.

3. Ellenkező esetben hozzon létre új fiókot. Miután beállította fiókját, és bejelentkezett, lépjen a következő helyre: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… a Pi Car Assembly eléréséhez.

4. A link megnyitása a fenti képeken látható Pi Car Assembly fájlhoz vezet. Ha a megadott hitelesítő adatokat használja, akkor szerkesztési jogosultsága lesz ehhez az összeállításhoz és az összes alkatrészfájlhoz. Ha új felhasználói fiókot használ, létrehozhat egy példányt az összeállításból, és így szerkesztheti.

5. Az Onshape megismeréséhez keresse fel a https://www.onshape.com/learn/learn-cad oldalt.

6. A fenti kép azt mutatja, hogyan lehet hozzáférni az egyes alkatrészekhez, szerelvényekhez, részegységekhez vagy rajzokhoz.

7. A méretek (a részek közötti távolság vagy szög) ellenőrzésének legjobb módja a megfelelő alkatrész vagy szerelvény rajza. A méretek ellenőrzése előtt győződjön meg arról, hogy a fenti képen látható frissítés gombra kattintva szinkronizálja a rajzot a megfelelő szerelvényével vagy alkatrészével.

8. Egy adott méret ellenőrzéséhez használja a pont-pont, pont-vonal, vonal-vonal, szög stb. Dimenziós eszközt, és kattintson egy pár pontra/egyenesre, ahogyan az a fentiekben látható kép.

3. lépés: A 3D modellek letöltése

Most, hogy hozzáfér a 3D modellekhez, le kell töltenie őket 3D nyomtatásra

9 rész, amit le kell töltenie:

• Alváz döntő
• Ackermann alap link
• Ackermann szervo kürt

• Kerék hatszög 12 mm

  (x2) Mindkét oldal azonos alkatrész

• Ackermann kar

  (x2) Mind a bal, mind a jobb oldal; ezek a fájlok egymás tükörképei

• Ackermann pin link

  (x2) Mindkét oldal azonos alkatrész

1. A fenti részek letöltéséhez lépjen az OnShape fő PiCar szerelvényére
2. Kattintson a jobb gombbal a letölteni kívánt részre
3. Kattintson az exportálás gombra
4. Mentse a fájlt.stl fájlként
5. Ismételje meg ezeket a lépéseket, hogy mind a 9 fájlt.stl fájlként mentse

Ha olyan problémába ütközik, amely miatt a fájlok nem tölthetők le, megtalálja a lépésfájlokat vagy az stl fájlokat a GitHub -on. A főoldalon kattintson a hw, chassis és végül az stl_files vagy step_files fájlokra.

4. lépés: 3D nyomtatás. STL fájlok

Használja a választott 3D nyomtatót az összes.stl fájl nyomtatásához

A legtöbb nyomatot alátámasztással kell kinyomtatni, de azt tapasztaltam, hogy néhány közülük jobban nyomtat nélkülük. Javaslom, hogy az Ackermann szervo kürtöt, a kerék hatlapú 12 mm -es és az Ackermann kardarabokat külön nyomtatásban, támaszok nélkül nyomtassa ki. Ez csökkenti a teljes nyomtatási időt és javítja a nyomatok minőségét.

Az összes alkatrészt 100% -os kitöltéssel nyomtattam ki, de ez személyes választás volt. Ha akarja, akár 20% -os töltést is elérhet. Úgy döntöttem, hogy ilyen nagy töltéssel nyomtatok, hogy növeljem az alkatrészek szilárdságát.

A nyomatokat 0,1 mm -es rétegmagasságra állítottam be. Ezt a döntést azért hoztam meg, mert 0,1 mm az alapértelmezett beállítás a 3D nyomtatómhoz. Javaslom a 0,1 mm és 0,2 mm közötti rétegmagasságú alkatrészek kinyomtatását.

5. lépés: Nyomja be a csapágyakat a 3D nyomtatott elülső kormányrendszerbe

Mindkét Ackermann Arm 3D nyomtatott részbe 3 mm -es csapágy kerül

Képesnek kell lennie arra, hogy ujjaival benyomja a csapágyakat. Ha azonban nagyobb erőre van szükség, azt javaslom, hogy lapos tárgyat nyomjon a csapágyba, hogy nagyobb erővel tudjon nyomni. Ne használjon éles tárgyat, és ne ütközzen hirtelen a csapágyba.

Nyomjon két 2 mm -es csapágyat az Ackermann kar mindkét részébe

Nyomjon 2 mm -es csapágyat az Ackermann Pin Link mindkét részébe

Kérjük, nézze meg a fényképeket, hogy megértse, hová kerül az összes csapágy. Könnyű megmondani, mivel a csapágyak csak a megfelelő méretű lyukba mennek.

6. lépés: Csavarja fel az Ackermann Servo kürtöt a szervóra

Nyomja az Ackermann Servo Horn 3D nyomtatott részt a szervo tetejére.

Az Ackermann szervókürtnek pontosan be kell pattannia. Ha nem, akkor vágja le a szervó hegyét. Amint az az első fotón látható, levágtam a szervó hegyét, hogy megmutassam, hogyan nézne ki.

A szervóhoz kapott csavarok egyikével csavarja rá az Ackermann Servo kürtöt a szervóra

Ez a lépés meglehetősen előre halad. A csavar biztosítja az alkatrészek megbízható csatlakoztatását.

7. lépés: A 3D nyomtatott első kerék szerelvény csatlakoztatása

Csatlakoztassa a két Ackermann kar alkatrészt az Ackermann alaplemezhez két M2 csavarral és anyával

Ehhez a lépéshez használja a középső csapágyat. Kérjük, tekintse meg a fényképeket, hogy megtudja, hol rögzítse az Ackermann kar alkatrészeit. A két oldalnak tükörképnek kell lennie egymásnak.

Csatlakoztassa a két Ackermann csapszeget az Ackermann kar részeihez két M2 csavar és anya segítségével.

Az Ackermann csapszeg végének NEM csapágya van a vége, amellyel az Ackermann kart rögzíti. Kérjük, nézze meg a fényképeket, hogy az alkatrészek megfelelő tájolását megkapja.

FONTOS: Az Ackermann Pin Link bal és jobb része egymáshoz képest el van fordítva

Ez azt jelenti, hogy az egyik csapágyvégnek le kell úsznia a másik felett, amint az a fényképeken is látható.

8. lépés: Rögzítse a szervót az első kerék szerelvényéhez

Egy M2 csavar és anya segítségével rögzítse a szervót az első kerékszerelvényhez

Az Ackermann szervo kürt a két Ackermann Pink Link rész között megy. Tekintse meg a fényképeket, hogy helyesen tájékozódjon az alkatrészekről.

9. lépés: Csatlakoztassa a kerekeket az első kerék szerelvényhez

Helyezze be a két kerék hatlapfejű, 12 mm -es 3D nyomtatott alkatrészeket a két kerékbe

Ez a 3D nyomtatott rész távtartóként működik a kerék és az autó között. Ez lehetővé teszi, hogy a gumiabroncsok a lehető legközelebb legyenek az alvázhoz, miközben nem érintkeznek.

Két M3 csavar és anya segítségével rögzítse a két kereket az első kerékszerelvényhez

A csavarfej a kerék külső oldalán, az anya pedig a belső oldalon található. Ezzel befejeződik az első kerék szerelése.

10. lépés: Szerelje fel a fogaskerekeket a motor tengelyére

A fogaskerekeket fel kell ütni a motor tengelyére

Azt javaslom, hogy használjon műanyag kalapácsot, hogy ne sértse meg az alkatrészeket. Tartsa a fogaskerék fogaskerekét a tengely széle közelében, amint az a képen látható.

11. lépés: Vágja a tengelyt hosszra

Vágja le a tengelyt 69 mm -re

A 6 mm átmérőjű tengely 200 mm hosszú, amikor megérkezik a McMaster Carr -tól. Ehhez a szerkezethez 69 mm -re kell vágni a tengelyt.

Javaslom a Dremel használatát forgó tárcsás darálóval. Mivel a tengely rozsdamentes acélból készült, néhány perc csiszolás szükséges a hosszúságú vágáshoz. Alig több mint 5 percembe telt, amíg levágtam a tengelyemet ehhez az összeállításhoz. Azt javaslom, hogy a Dremel segítségével vágjon le egy letörést a tengely végébe. Ez lehetővé teszi a szerelt csapágyak és a fogaskerék könnyebb csúszását.

12. lépés: Csúsztassa a szerelt csapágyakat a tengelyre

A szerelt csapágyakat rá kell csúsztatni a tengelyre

Ezzel megkezdődik a hátsó kerék szerelvény építése

13. lépés: Szerelje fel a sarkantyút a tengelyre

Csúsztassa a hajtóművet a tengely jobb oldalára

Győződjön meg arról, hogy a zárócsavar a fogaskerék belső felőli oldalán van.

A mellékelt imbuszkulccsal csavarja be a rögzítőcsavart, amíg szorosan a tengelyhez nem ütközik

A legjobb, ha egyelőre lazán hagyja a zárócsavart, majd később húzza meg teljesen. Ez biztosítja, hogy a fogaskerék fogai jól illeszkedjenek a fogaskerék fogaskerékhez.

14. lépés: Rögzítse a hatlapú adaptereket 2 kerékre

Csavarja a két hatlapú kerék adaptert a kerekekre a mellékelt csavarokkal.

Győződjön meg arról, hogy a csavarok teljesen meg vannak húzva.

15. lépés: Rögzítse a kerekeket és a párna blokk csapágyait a tengelyhez

Csúsztassa mindkét kereket a tengely két végére

Húzza meg a rögzítőcsavarokat úgy, hogy a kerekek a helyükre kerüljenek

16. lépés: Szerelje fel a kefe nélküli motort az alvázra

Szerelje fel a motort az alvázra három M2 csavar segítségével.

Később hasznos, ha a vezetékeket úgy irányítja, hogy azok a ház belseje felé nézzenek.

17. lépés: Szerelje fel a hátsó kerék szerelvényt az alvázra

Szerelje fel a hátsó kerék szerelvényt az alvázra négy M3 csavar és anya segítségével.

Győződjön meg arról, hogy a fogaskerék és a fogaskerék fogaskerék egy vonalban van, és a fogak jól illeszkednek.

Ha a fogak nem illeszkednek megfelelően, lazítsa meg a fogaskerék rögzítőcsavarját. Mozgassa a fogaskereket a tengely mentén, amíg össze nem illik a fogaskerék fogaskerékkel.

18. lépés: Rögzítse az első kerék szerelvényt az alvázhoz

Szerelje fel az első kerék szerelvényt az alvázra négy M3 csavar és anya segítségével.

Szerelje be a szervót a ház téglalap alakú szervódobozába.

19. lépés: Csatlakoztassa az ESC -t a kefe nélküli motorhoz

Csatlakoztassa az azonos színű vezetékeket a motoron az ESC vezetékeire

Ezek a vezetékek biztosítják a motor áramellátását. A motor kefe nélküli motor, ami azt jelenti, hogy váltakozó áram hajtja, három tekercskészletben. Az ESC az információs kábelről kapott pwm jel függvényében dönti el, hogy mikor módosítsa az áramot.

20. lépés: Csatlakoztassa az ESC és a motor információs kábeleit a vevőhöz

Győződjön meg arról, hogy a pozitív és a földelés a vevő helyén van. Nagyon fontos, hogy a pozitív (piros) vezetékek ugyanabban a sorban legyenek.

Tekintse meg az RC vezérlő felhasználói kézikönyvében, hogy melyik kábelnek melyik helyre kell mennie. A vezérlőm esetében a szervókábel az első, míg az ESC kábel a második csatornában van.

21. lépés: Tápláljon mindent a LiPo akkumulátorral, és tesztelje az RC vezérlővel

Csatlakoztassa a LiPo akkumulátort az ESC -hez az egész rendszer áramellátásához. Mostantól vezérelheti az autót az RC vezérlővel. Ellenőrizze, hogy az egész rendszer megfelelően működik -e.

Lehet, hogy úgy kell beállítania a szervót, hogy az autó egyenesen haladjon. A legtöbb RC vezérlő lehetővé teszi ennek a szögnek a hangolását. Azt is beállíthatja, hogy milyen messzire forgassa a kormányt, amíg az autó be nem indul. Javaslom, hogy olvassa el az RC vezérlő használati útmutatóját, hogy megértse annak különböző funkcióit.