Készítse el saját önvezető autóját - (ez az utasítás folyamatban van): 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Helló, Ha megnézi a másik Instructable on Drive Robot Remote USB Gamepad programot, ez a projekt hasonló, de kisebb léptékben. A Youtube-on követheti vagy segítséget vagy inspirációt kaphat a robotika, a saját hangfelismerés vagy az Önvezető autók lejátszási listáiból.

A nagy robottal kezdtem (Wallace 4), de mivel helyi Meetup csoportot alapítottam, szükségem volt valamire kisebb méretben, és a csoportot nagyon érdekelte a számítógépes látás.

Így találkoztam ezzel az Udemy tanfolyammal: Építsd meg saját önvezető autódat, ami adta az ötletet ehhez a projekthez.

Ha érdekli az Udemy tanfolyam, továbbra is ellenőrizheti; időről időre óriási kedvezményre kerül. Megjegyzés: van az 1. és a 2. rész - meg kell vizsgálnia, hogyan lehet a két tanfolyamot csomagként beszerezni (kedvezményes áron).

Ennek az utasításnak a célja kettős. Először is, hogy adjon néhány mutatót és alternatívát a tanfolyam bizonyos részeihez (például az alkatrészekhez és a hardverhez). Másodszor pedig a tanfolyam bővítése.

Az Udemy tanfolyam fő célja:

az, hogy egy kisméretű kerekes robotkocsit képes legyen önállóan vezetni egy kicsinyített kétsávos úton.

Fel kell ismernie a sávcsíkokat, és amikor elérte az út végét.

Meg kell ismernie a stoptáblát (és a stop -ot).

Továbbá egy PIROS és ZÖLD közlekedési jelzőtábla.

Azt is fel kell ismernie és manővereznie kell egy akadályt (másik autó).

Amit ez az Instructable hozzáad a tanfolyamhoz:

Vezesse a kis autót egy távoli USB Gamepad segítségével, nagyjából ugyanúgy, mint ebben a másik Instructable -ben.

Mondjon néhány alternatívát a tanfolyam nyújtotta lehetőségekhez.

Lehet, hogy nem is kell megvennie a tanfolyamot:

Ez az utasítás lehet minden, amire szüksége van az induláshoz.

Kellékek

A legfontosabb (javasolt) részek:

Egy robot alváz

Négy motor

Arduino

Raspberry Pi (3, 3B+, 4)

Kamera (USB webkamera vagy Picamera modul)

Akkumulátor

Be/Ki kapcsolók

jumper vezetékek

stand-off (műanyag és talán fém is)

Kérjük, nézze át a teljes Instructable -t és a videókat is, mielőtt alkatrészeket szeretne vásárolni.

A projekt elvégzése után rájövök, hogy a pontos részek nem annyira kritikusak.

Lépés: További részletek az alkatrészekről…

A kapcsolódó videó részletesen bemutatja az alkatrészeket, és néhány problémát, amelyeket találtam.

• Nézzen körül a különböző alvázak / motorok között
• A motoroknak már forrasztott vezetékekkel kell rendelkezniük
• Érdemes fúrót és fúrókat használni, VAGY több lyukú alvázat
• Ne feledje, hogy a súly kérdés. Mindennek a lehető legkönnyebbnek kell lennie.
• Az L298 H-Bridge motor meghajtója remekül működik. MEGJEGYZÉS: szerezzen be egyet a csavaros sorkapcsokkal (lásd a fotót)
• Valószínűleg műanyagra és fémre is szüksége lesz, az M3 -as méret valószínűleg a legjobb választás.

A műanyag rögzítőelemek alkalmasak a táblák alvázra szerelésére (motorvezérlő, Arduino, Málna, tápegység, be/ki kapcsoló stb.).

A fémállványok jóak az alváz összeszereléséhez (szilárdság), és különösen akkor, amikor fejlesztenek (programozás, tesztelés). A fejlesztés érdekében a fémállványok gólyalábakként szolgálhatnak. Csakúgy, mint ha valódi autón dolgozna, úgy szeretné emelni az autót, hogy a kerekek a levegőben legyenek és szabadon mozoghassanak. Ez nagyon fontos! Hibázni fog, és nem akarja, hogy az autó csak felszálljon és lezuhanjon.

Fúró + fúrószárak

Nagyon szeretném hangsúlyozni a fúró használatát, ha teheti, és a kétoldalas ragasztószalag helyett az eltéréseket. Nagyon valószínű, hogy a projekt során többször eltávolítja és újra elhelyezi a táblákat stb., És a szalag használata nagyon rendetlenné válik.

A fúró használata nagyon megkönnyíti az újrapozícionálást (különösen, ha a ház műanyag), és professzionálisabbnak tűnik.

2. lépés: Az autó áramellátása a fejlesztés során

Véleményem szerint a leggyorsabb és legegyszerűbb módja a projekt elindításának:

• szoftver Arduino vázlatfejlesztéshez csak csatlakoztassa az Arduino -t a számítógéphez USB -n keresztül
• a Raspberry Pi szoftverhez 5 V -os USB -tápellátással kell rendelkeznie, amely legalább 3 Amper tápellátást biztosít. És legyen benne ki/be kapcsoló. Hacsak nincs jó, táplált USB hub csatlakoztatva a számítógéphez, akkor valószínűleg nem tudja közvetlenül a számítógépről táplálni a Raspberry -t.
• Ha készen áll a motorok/kerekek tesztelésére, akkor a legegyszerűbb (lásd a fotót) egy jó tápegység. Ezek azonban nem olcsók.

Ebben a részben azt szeretném mondani, hogy a fejlesztés során nem akarja használni az akkumulátort, mert ez jelentősen lelassítja a fejlődést.

Továbbá, ha valami hasonlót tesz a fenti javaslatokhoz, nem kell (még) aggódnia, hogy pontosan hogyan fogja táplálni az autót. Ezt a döntést késleltetheti a projekt későbbi szakaszában.

3. lépés: Az autó áramellátása tényleges használat közben

Ha úgy dönt, hogy követi a logika logikáját (vagy amit én tettem) az 5 V -os tápellátáshoz, akkor vegye figyelembe, hogy nem minden 5 V -os USB -tápbank alkalmas erre a projektre.

A lényeg itt az, hogy 5 V -ra van szüksége, de legalább 3 A -ra! Gondolj csak bele - olyan Powerbank -t szeretnél, amely (talán) egy laptop számítógépet táplál.

Ha az Egyesült Államokban él, akkor szerintem az egyik legjobb módja ennek a Best Buy -ból való vásárlás. Miért? 14 napos pénzvisszafizetési politikájuk miatt.

Valójában három különböző powerbankot kellett kipróbálnom, mielőtt találtam egyet, ami működni fog. A többi miatt a Raspberry Pi panaszkodik az alulfeszültségre.

A legolcsóbb powerbankkal kezdtem, és csak próbáltam a következő modellt (ez többe került), amíg találtam egyet, ami működött.

Hogyan lehet áram alá helyezni az Arduino -t

Az Udemy tanfolyamon a szerző úgy döntött, hogy az Arduino -t közvetlenül a powerbank -ról táplálja (az általa készített egyedi PCB -n keresztül), és tápcsapokat használt az Arduino GPIO -csatlakozóján.

Én azonban úgy döntöttem, hogy az Arduino -t csak a Raspberry Pi -ről táplálom, USB -kábelen keresztül.

El kell döntenie, melyik a jobb.

A motorok/motorhajtó áramellátása

Az Udemy tanfolyamon a szerző úgy döntött, hogy a motorokat/meghajtókat közvetlenül az 5 V -os tápegységről táplálja. Két szempont van, ha ezt a módszert alkalmazza.

1. Amikor a motorok először forogni kezdenek, a legnagyobb áramot veszik fel. Ez a feszültséget 5V alá süllyesztheti (le), és a Málna visszaállhat.
2. Ha csak 5 V -ot használ a motorok táplálására, az azt jelenti, hogy nem biztosít annyi energiát, mint amennyit tudna a motoroknak, és az autó lassabban (lassabban) fog mozogni. A motorokat (ezzel a tápegységgel) (lásd a fotót) legalább 9 V -ra teszteltem. 9V -nál jól működnek.

Megfigyelések 9V (vagy több) feszültségről

Ha megnézte az Instructable összes fotóját és videóját, észrevette, hogy összeállítottam egy egyedi NYÁK -t a saját 9 V -os áramforrás létrehozásához. Útközben tanultam néhány dolgot.

Jelenleg több (3) 9V -os elemcellát használok párhuzamosan a motorok táplálására. Mind alkáli, mind NiMH akkumulátorokat használtam.

Tanulási tapasztalat #1: Hosszú ideig (sok óráig) tart a NiMH 9V akkumulátorok megfelelő feltöltése.

Lehetséges megoldás: Fektessen be egy több akkumulátoros NiMH töltőbe. "Okos" töltőnek kell lennie.

Hátránya: nem olcsóak.

Tanulási tapasztalat #2: A 9 V -os akkumulátorok valójában több kis belső cellából állnak. Ha az egyik cella elhal, a teljes akkumulátor haszontalan. NEM volt ilyen problémám, de olvastam róla.

Tanulási tapasztalat #3: Nem minden 9V -os elem azonos feszültségű. Ez fontos. Mert minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb sebesség lehetséges. Egyes akkumulátorcellák (és töltők) csak 8,4 V feszültségűek. Egyesek még kevésbé. Némelyik 9,6 V -os.

Tanulási élmény #4: A 9 V -os elemek, különösen a NiMH akkumulátorok, könnyűek. Egy jó dolog. A legtöbbjük azonban csak mA kimeneti áramot biztosít. Ezért párhuzamosan kellett elhelyezni őket. Szinte 2 amper áramerősségre van szüksége, még rövid időre is.

Tanulási tapasztalat #5: Léteznek 9,6 V-os akkumulátorok, például rádióvezérelt autókhoz. Még nem használtam egyet, de úgy gondolom, hogy nagyobb áramot szolgáltatnak, mint a párhuzamos 9 V -os elemek, mint én. Ezenkívül az egységet is töltheti. A csomagok különböző méretűek. És van súlymegfontolás. És akkor a csomagot használja az egész autó, vagy csak a motorok áramellátására? Ha az egész autóra vonatkozik, akkor szüksége lesz egy 5 V-os lépcsős szabályozóra a Raspberry Pi számára.

Az L298 H-Bridge képes arra, hogy 5 V-ot adjon ki erre a célra, de aggódom, hogy mennyi áramot tud termelni a Raspberry Pi számára, és hogy túl nagy terhelést jelent-e az L298 kártyára.

Ha úgy dönt, hogy két külön áramforrást használ, akkor súlyproblémája lehet (túl nehéz).

4. lépés: Szoftverprogramozás a Gamepad meghajtásához

Azt hiszem, ennek a résznek a nagy részét már leírtam a Robot által vezérelt távoli USB Gamepad Instructable programban, ezért ezt itt nem ismétlem meg.

A másik Instructable programozási/szoftver részei csak javaslatok. Azt hiszem, az ember többet tanul a próba és hiba útján.

5. lépés: Kamera hozzáadása

Az Udemy tanfolyamon úgy gondolom, hogy a szerző kerek fa dübeleket és ragasztópisztolyt használ a kamera felemelésére.

A kamerát úgy kell felemelnie, hogy lefelé nézzen a kétsávos útra, így könnyebben felismeri a sávokat.

Ahol az Egyesült Államokban élek, a fa tiplik nagyon olcsók voltak. Megveheti őket a Lowe's -ban vagy a Home Depotban. A kerek tiplik helyett szögletes tipliket választottam.

Úgy döntöttem, hogy szilárdabb alapot készítek a kameratoronyhoz, és eltávolítottam az egész tornyot az autóból, hogy játszhassak és kísérletezhessek, hogy mi a legjobb helyzet az autóban.

Ezenkívül a tornyot azzal a gondolattal készítettem, hogy egy USB webkamerával kezdek, de később áttérhetek a Picamera modul használatára.

Érdemes befektetni egy halszem típusú fényképezőgépbe.

Vettem egy nagyon olcsó forró ragasztópisztolyt, de jobban meg akartam erősíteni a torony alapját, ezért előre fúrtam néhány csavarlyukat, és csavarokat adtam hozzá, hogy mindent jobban összetartsak.

Aztán az alapot az autó alvázára csavartam.

Ha később meg akarom mozgatni a dolgokat, csak lecsavarom az alapot az alvázról, új lyukakat fúrok az alváz új helyére, és visszacsavarozom a tornyot az alvázra.

Átvittem a "kövess" Python és Node.js kódot a nagy robotból (Wallace Robot 4), hogy mindent tesztelhessek. Kérjük, tekintse meg az ebben a részben található fotókat a youtubek listájához, amelyek sokkal részletesebben szolgálnak a "követés" témáról.

Mint már említettem, egyszerűbb volt először csatlakoztatni egy USB webkamerát. Később fel tudom szerelni a Picamera modult.

6. lépés: Arcfelismerés - Határozza meg a pozíciót

Ez a rész nem az Udemy tanfolyam középpontjában áll, de szórakoztató gyakorlat volt.

Ha a weben keresi a "python opencv arcfelismerés" kifejezést, akkor sok jó példát talál erre, és mindegyik nagyjából ugyanazokat a lépéseket követi.

1. töltse be a "haar" arcfájlt
2. inicializálja a kamerát
3. indíts egy ciklust, ahol megragadsz egy keretet
4. konvertálja a színes képet szürkeárnyalatosra
5. adja meg az opencv -nek, hogy megtalálja az arcát
6. indítson el egy belső ciklust (minden talált arc esetén) (esetemben kódot adok hozzá a megszakításhoz, ha több mint 1 arc)

Ebből a célból itt, miután észleltünk egy arcot, ismerjük az arcot körvonalazó képzeletbeli négyzet X, Y, W és H betűit.

Ha azt szeretné, hogy a robot előre vagy hátra mozogjon, akkor csak a W -t kell figyelembe vennie. Ha W túl nagy (túl közel), akkor vegye vissza a robotot. Ha W túl kicsi (túl messze), akkor a robot haladjon előre.

A bal/jobb mozgás egy kicsit bonyolultabb, de nem őrült. Vessen egy pillantást ennek a résznek a képére, amely részletezi a bal és jobb arc helyzetének meghatározását.

JEGYZET:

Ha a webes OpenCV -példák bármelyikét futtatja, akkor mindegyik a tényleges nézetet mutatja, hogy mit lát az opencv, és az arc négyzetben van körvonalazva. Ha megfigyeljük, akkor ez a négyzet nem állandó (állandó), még akkor sem, ha nem mozog.

Ezek a változó értékek azt eredményeznék, hogy a robot folyamatosan mozgásban van, előre vagy hátra, balra vagy jobbra.

Így szükség lesz valamilyen delta -ra mind előre/hátra, mind balra/jobbra.

Vegyük balra jobbra:

Miután kiszámította a bal és a jobb oldalt, akkor kapja meg a különbséget (delta):

delta = hasizom (bal - jobb)

Az abszolútumot kell választanod, mert nem tudod, melyik lesz a nagyobb szám.

Ezután feltételes kódot ad hozzá a mozgatási kísérlethez, ha a delta nagyobb, mint a minimális.

Ugyanezt tenné előre és hátra.

7. lépés: Arcpozíció - Mozgó robot

Ha már tudja, hogy a robotnak balra vagy jobbra, előre vagy hátra kell mozognia, hogyan kell ezt megtenni?

Mivel ez az Instructable egy folyamatban lévő munka, jelenleg csak lemásoltam a kódot a nagy robotomból, hogy ezt a projektet használjam. Kérjük, nézze meg a Robotics lejátszási listámat a youtube -on, ahol mindezt részletezi.

Röviden, a kód rétegekben van.

A Python arcfelismerő szkript http kéréseket küld a Node.js szervernek

A Node.js szerver figyeli az áthelyezési utasítások http -kéréseit, ezeket egyedi soros protokollmá alakítja

Egyedi soros protokoll a Node.js szerver és az Arduino között

Arduino vázlat, amely végrehajtja a robot mozgatására vonatkozó tényleges parancsokat

Az Udemy tanfolyam nem ezt teszi, mint fent. De mivel jó előrehaladást akartam elérni, és a tényleges képfelismerésre akartam koncentrálni, egyelőre újra felhasználtam a korábbi kódomat.