Կառուցեք ձեր սեփական ինքնակառավարվող մեքենան - (Այս հրահանգը ընթացքի մեջ է) `7 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Բարեւ Ձեզ, Եթե նայեք իմ մյուս Instructable on Drive Robot With Remote USB Gamepad- ին, այս նախագիծը նման է, բայց ավելի փոքր մասշտաբի: Կարող եք նաև հետևել կամ որոշակի օգնություն կամ ոգեշնչում ստանալ Robotics- ից, Home-Grown Voice-Recognition- ից կամ Self-Driving Car երգացանկերից Youtube- ում:

Ես սկսեցի մեծ ռոբոտից (Wallace 4), բայց քանի որ ես ստեղծեցի տեղական Meetup խումբ, ինձ ավելի փոքր մասշտաբով ինչ -որ բան էր պետք, և խումբը շատ հետաքրքրված էր համակարգչային տեսլականով:

Այսպիսով, ես հանդիպեցի Ուդեմիի այս դասընթացին. Կառուցեք ձեր սեփական ինքնակառավարվող մեքենան, որն ինձ տվեց այս նախագծի գաղափարը:

Եթե Ձեզ հետաքրքրում է Ուդեմիի դասընթացը, կարող եք շարունակել ստուգել այնտեղ: այն ժամանակ առ ժամանակ վաճառվում է հսկայական զեղչով: Նշում. Կա Մաս 1 և Մաս 2 - դուք պետք է որոշակի հետաքննություն կատարեք, թե ինչպես ստանալ երկու դասընթացներ որպես փաթեթ (զեղչված):

Այս հրահանգի նպատակը երկակի է: Նախ, որոշակի ցուցումներ և այլընտրանքներ տալ դասընթացի որոշակի հատվածներին (օրինակ ՝ մասերն ու սարքավորումները): Եվ երկրորդ ՝ դասընթացի ընդլայնում:

Ուդեմիի դասընթացի հիմնական նպատակը

այն է, որ կարողանանք փոքր անիվներով ռոբոտ-մեքենա հասցնել ինքնակառավարվող երթևեկելի մասշտաբով երկու երթևեկելի գոտիով:

Այն պետք է ճանաչի գծի շերտերը, և երբ այն հասնի ճանապարհի վերջը:

Այն պետք է ճանաչի կանգառի նշանը (և կանգառի):

Նաև ԿԱՐՄԻՐ և Կանաչ երթևեկության ազդանշան:

Այն պետք է ճանաչի և մանևրի խոչընդոտի շուրջ (մեկ այլ մեքենա):

Ինչ է ավելացնում այս հրահանգը դասընթացին

Քշեք փոքրիկ մեքենան հեռավոր USB Gamepad- ով, նույն կերպ, ինչպես այս մյուս Ուղեցույցում:

Դասընթացի տվածին այլընտրանք տվեք:

Հնարավոր է, որ նույնիսկ կարիք չունենաք գնել դասընթացը

Այս հրահանգը կարող է լինել այն ամենը, ինչ ձեզ հարկավոր է սկսելու համար:

Պարագաներ

Հիմնական (առաջարկվող) մասերը.

Ռոբոտի շասսի

Չորս շարժիչ

Արդուինո

Ազնվամորի Pi (3, 3B+, 4)

Տեսախցիկ (USB վեբ -տեսախցիկ կամ Picamera մոդուլ)

Մարտկոցի հզորություն

Միացման/անջատման անջատիչներ

jumper լարերը

անջատիչներ (պլաստիկ և գուցե նաև մետաղ),

Խնդրում ենք վերանայել ամբողջ Instructable- ը և նաև տեսանյութերը ՝ նախքան մասեր գնելը:

Այս նախագիծը կատարելուց հետո ես հասկանում եմ, որ ճշգրիտ մասերն այնքան էլ կարևոր չեն:

Քայլ 1: Մասերի մասին ավելի շատ մանրամասներ…

Կից տեսանյութը մանրամասնում է մասերի և որոշ խնդիրների մասին, որոնք ես գտա:

• Նայեք շուրջը ՝ տարբեր շասսի / շարժիչներ գտնելու համար
• Շարժիչներն արդեն պետք է ամրացված լարեր ունենան դրանց վրա
• Հնարավոր է, որ ցանկանաք ունենալ փորվածք և փորվածք, ԿԱՄ ավելի մեծ անցքերով շասսի
• Հիշեք, որ քաշը խնդիր է: Ամեն ինչ պետք է լինի հնարավորինս թեթև:
• L298 H-Bridge շարժիչի վարորդը հիանալի է աշխատում: Նշում. Ձեռք բերեք պտուտակավոր տերմինալային բլոկներով (տես լուսանկարը)
• Դուք հավանաբար կցանկանաք և՛ պլաստմասե, և՛ մետաղի դիմացկունություն, M3 չափը, հավանաբար, լավագույն ընտրությունն է:

Պլաստիկ ամրացումները լավ են տախտակները շասսիի վրա տեղադրելու համար (շարժիչ, Arduino, ազնվամորի, հզորության համակարգիչ, անջատիչ/անջատիչ և այլն):

Մետաղական կանգառները լավ են շասսիի (ուժի) հավաքման համար, և հատկապես այն ժամանակ, երբ դուք զարգանում եք (ծրագրավորում, փորձարկում): Developmentարգացման համար մետաղական կանգառները կարող են ծառայել որպես ձողեր: Ifիշտ այնպես, ինչպես եթե աշխատում էիք իսկական մեքենայի վրա, ցանկանում եք մեքենան բարձրացնել այնպես, որ անիվները օդում լինեն և կարողանան ազատ տեղաշարժվել: Սա շատ կարևոր է: Դուք սխալներ թույլ կտաք և չեք ցանկանում, որ մեքենան պարզապես թռչի և վթարի ենթարկվի:

Գայլիկոն + փորվածքներ

Ես, իրոք, ցանկանում եմ շեշտել փորվածքների օգտագործումը, եթե կարող եք, և երկկողմանի կպչուն ժապավենի փոխարեն կանգ առնելը: Ամենայն հավանականությամբ, այս նախագծի ընթացքում մի քանի անգամ կհեռացնեք և կտեղադրեք ձեր տախտակները և այլն, և ժապավենի օգտագործումը դառնում է շատ խառնաշփոթ:

Հորատանցքի օգտագործումը շատ հեշտ է դարձնում դիրքը (հատկապես, եթե շասսին պլաստիկ է), և այն ավելի պրոֆեսիոնալ տեսք ունի:

Քայլ 2. Ավտոմեքենայի հզորացում զարգացման ընթացքում

Իմ կարծիքով, այս նախագծով սկսելու ամենաարագ, ամենահեշտ ձևը հետևյալն է.

• ծրագրային ապահովման Arduino էսքիզների մշակման համար պարզապես միացրեք Arduino- ն ձեր համակարգչին USB- ի միջոցով
• Raspberry Pi ծրագրակազմի համար պետք է ունենաք 5 Վ USB հզորություն, որը կարող է ապահովել առնվազն 3 Ամպեր: Եվ այն պետք է ունենա միացման/անջատման անջատիչ: Եթե ձեր համակարգչին միացված չէ լավ, սնուցվող USB հանգույց, հավանաբար չեք կարողանա ազնվամորին սնուցել անմիջապես ձեր համակարգչից:
• Երբ դուք պատրաստ եք փորձարկել շարժիչները/անիվները, ամենահեշտը (տես լուսանկարը) լավ էլեկտրամատակարարումն է: Այնուամենայնիվ, դրանք էժան չեն:

Այս հատվածի վերաբերյալ իմ ասելիքն այն է, որ դուք չեք ցանկանում մարտկոցի էներգիա օգտագործել զարգացման ընթացքում, քանի որ դա մեծապես կդանդաղեցնի ձեր առաջընթացը:

Բացի այդ, վերը նշված առաջարկություններին նման բան անելով, պետք չէ (դեռ) անհանգստանալ, թե կոնկրետ ինչպես կաշխատեցնեք մեքենան: Դուք կարող եք հետաձգել այդ որոշումը նախագծի հետագա համար:

Քայլ 3: Ավտոմեքենայի լիցքավորում իրական օգտագործման ընթացքում

Եթե որոշեք տրամաբանությանը հետևել 5V հզորության դասընթացին (կամ այն, ինչ ես արել եմ), ապա տեղյակ եղեք, որ ոչ բոլոր 5 Վ USB հզորության բանկերն են լավ այս նախագծի համար:

Հիմնական կետն այն է, որ ձեզ անհրաժեշտ է 5 Վ, բայց ձեզ անհրաժեշտ է առնվազն 3 Ամպեր: Մտածեք դրա մասին. Դուք ուզում եք powerbank, որը կաշխատի նոութբուքի համակարգիչը (գուցե):

Եթե դուք ապրում եք ԱՄՆ -ում, ես կարծում եմ, որ դա անելու լավագույն միջոցներից մեկը Best Buy- ից գնումներ կատարելն է: Ինչո՞ւ: Վերադարձի համար նրանց վերադարձի 14-օրյա քաղաքականության պատճառով:

Իրականում ես ստիպված էի փորձել երեք տարբեր powerbanks, նախքան մեկը գտնելը, որը կաշխատի: Մյուսները պատճառ են դառնում, որ Raspberry Pi- ն դժգոհի ցածր լարման պատճառով:

Ես սկսել էի ամենաթանկ powerbank- ից և պարզապես շարունակում էի փորձել հաջորդ մոդելը (որն ավելի թանկ արժեր), մինչև որ գտա աշխատող մեկը:

Ինչպես միացնել Arduino- ն

Ուդեմիի դասընթացում հեղինակը ընտրեց Arduino- ն սնուցել անմիջապես powerbank- ից (իր պատրաստած անհատական pcb- ի միջոցով) և նա օգտագործեց հոսանքի կապեր Arduino- ի GPIO միակցիչի վրա:

Այնուամենայնիվ, ես ընտրեցի Arduino- ն ուղղակի միացնել Raspberry Pi- ից ՝ USB մալուխի միջոցով:

Դուք պետք է որոշեք, թե որն է ավելի լավ:

Ինչպես միացնել շարժիչները/շարժիչի վարորդը

Ուդեմիի դասընթացում հեղինակը նախընտրեց շարժիչները/վարորդը սնուցել անմիջապես 5 Վ հզորության բանկից: Այս մոտեցումն օգտագործելու դեպքում կա երկու նկատառում.

1. Երբ շարժիչներն առաջին անգամ սկսում են պտտվել, նրանք նկարում են ամենա հոսանքը: Սա կարող է (կհանգեցնի) հոսանքի լարման նվազմանը (ընկնելուն) 5 Վ -ից ցածր, և կհանգեցնի ազնվամորու վերակայման:
2. Շարժիչները սնուցելու համար օգտագործել ընդամենը 5 Վ նշանակում է, որ դուք այնքան էներգիա չեք տրամադրում, որքան կարող էիք շարժիչներին, և մեքենան ավելի դանդաղ կշարժվի (ավելի դանդաղ): Ես փորձարկել եմ շարժիչները (այդ սնուցման աղբյուրով) (տես լուսանկարը) առնվազն 9 Վ լարման: Նրանք լավ են աշխատում 9 Վ լարման դեպքում:

Դիտարկումներ 9 Վ (կամ ավելի) մասին

Եթե դուք նայեցիք այս Instructable- ի բոլոր լուսանկարներին և տեսանյութերին, նկատեցիք, որ ես հավաքեցի անհատական PCB ՝ իմ սեփական 9V էներգիայի աղբյուր ստեղծելու համար: Aանապարհին ես մի քանի բան եմ սովորել:

Այս պահին ես զուգահեռաբար օգտագործում եմ մի քանի (3) 9V մարտկոցի բջիջներ `շարժիչները սնուցելու համար: Ես օգտագործել եմ և՛ ալկալային, և՛ NiMH վերալիցքավորվող մարտկոցներ:

Ուսուցման փորձ թիվ 1. NiMH 9V մարտկոցների պատշաճ լիցքավորումը երկար ժամանակ է պահանջում (շատ ժամեր):

Հնարավոր լուծում. Ներդրումներ կատարեք բազմ մարտկոցով NiMH լիցքավորիչի մեջ: Այն պետք է լինի «խելացի» լիցքավորիչ:

Թերություն. Դրանք էժան չեն:

Ուսուցման փորձ #2: 9 Վ մարտկոցները իրականում կազմված են ներքին մի քանի փոքր բջիջներից: Եթե այդ բջիջներից մեկը մահանում է, ամբողջ մարտկոցը անօգուտ է: Ես այս խնդիրը չեմ ունեցել, բայց կարդացել եմ դրա մասին:

Ուսուցման փորձ թիվ 3. Ոչ բոլոր 9 Վ մարտկոցներն են նույն լարումը: Այս մեկը կարևոր է: Քանի որ որքան բարձր է լարումը, այնքան ավելի արագություն է հնարավոր: Մարտկոցի որոշ բջիջներ (և լիցքավորիչներ) ընդամենը 8.4 Վ են: Ոմանք նույնիսկ ավելի քիչ: Ոմանք 9.6 Վ են:

Ուսուցման փորձ #4: 9 Վ մարտկոցները, հատկապես NiMH մարտկոցները, փոքր քաշ ունեն: Լավ բան: Այնուամենայնիվ, նրանցից շատերը ապահովում են միայն ելքային հոսանքի mA: Այդ պատճառով ես ստիպված էի դրանք զուգահեռաբար տեղավորել: Ձեզ անհրաժեշտ է գրեթե 2 Ամպեր ընդհանուր ընթացիկ հզորություն, նույնիսկ կարճ ժամանակահատվածների համար:

Ուսուցման փորձ #5: Գոյություն ունեն 9.6 Վ մարտկոցի մարտկոցներ, որոնք օգտագործվում են այնպիսի սարքերի համար, ինչպիսիք են ռադիոկառավարվող մեքենաները: Ես դեռ չեմ օգտագործել մեկը, բայց կարծում եմ, որ նրանք ավելի շատ հոսանք են ապահովում, քան զուգահեռ 9V մարտկոցներ անելը, ինչպես ես: Բացի այդ, կարող եք լիցքավորել միայնակ միավորը: Տուփերը գալիս են տարբեր չափերի: Եվ կա քաշի նկատառում: Եվ հետո, փաթեթն օգտագործում եք ամբողջ մեքենան սնուցելու համար, թե՞ միայն շարժիչները: Եթե ամբողջ մեքենայի համար, ապա ձեզ հարկավոր կլինի 5V իջեցնող կարգավորիչ ՝ Raspberry Pi- ի համար:

L298 H-Bridge- ն այս նպատակի համար ունի 5 Վ լարման հզորություն, բայց ես մտահոգված եմ, թե որքան հոսանք կարող է արտադրել այն Raspberry Pi- ի համար, և արդյոք դա շատ ծանրաբեռնված կլինի L298 տախտակի վրա:

Եթե որոշեք ունենալ երկու առանձին էներգիայի աղբյուր, ապա կարող է քաշի խնդիր ունենալ (չափազանց ծանր):

Քայլ 4: Softwareրագրային ապահովման ծրագրավորում Gamepad Driving- ի համար

Կարծում եմ, որ այս բաժնի մեծ մասն արդեն լուսաբանել եմ Robot Driven- ի միջոցով Remote USB Gamepad Instructable- ի միջոցով, այնպես որ ես դա չեմ կրկնի այստեղ:

Այդ այլ Instructable- ի ծրագրավորման/ծրագրային բաժիններն ընդամենը առաջարկներ են: Կարծում եմ ՝ մարդն ավելի շատ բան է սովորում փորձության և սխալի միջոցով:

Քայլ 5: Տեսախցիկ ավելացնելը

Ես կարծում եմ, որ Ուդեմիի դասընթացում հեղինակը օգտագործում է փայտե կլոր աշտարակներ և սոսինձ ատրճանակ `տեսախցիկը բարձրացնելու միջոց կառուցելու համար:

Դուք կցանկանաք տեսախցիկը բարձրացնել այնպես, որ այն ներքևից նայի երկգիծ ճանապարհով, որպեսզի այն ավելի հեշտությամբ ճանաչի գոտիները:

Այնտեղ, որտեղ ես ապրում եմ ԱՄՆ -ում, փայտե սալիկները շատ էժան էին: Դուք կարող եք դրանք գնել Lowe's- ում կամ Home Depot- ում: Ես ընտրեցի քառակուսի դոդներ կլոր դոդների փոխարեն:

Ես նաև որոշեցի ավելի ամուր հիմք պատրաստել տեսախցիկի աշտարակի համար, և ամբողջ աշտարակը հանեցի մեքենայից, որպեսզի կարողանամ խաղալ և փորձարկել, թե որն է դրա համար լավագույն դիրքը մեքենայի վրա:

Բացի այդ, ես աշտարակը պատրաստեցի այն մտքով, որ կսկսեմ USB վեբ -տեսախցիկով, բայց, հնարավոր է, հետագայում անցնեմ Picamera մոդուլի օգտագործման վրա:

Դուք կարող եք ներդրումներ կատարել ձկնատեսակի տեսախցիկի վրա:

Ես գնել եմ շատ էժան տաք սոսինձ ատրճանակ, բայց ես ուզում էի ավելի լավ ամրացնել աշտարակի հիմքը, ուստի ես նախապես մի քանի պտուտակահորեր փորեցի և ավելացրեցի պտուտակներ `ամեն ինչ ավելի լավ ամրացնելու համար:

Հետո հիմքը ամրացրեցի մեքենայի շասսիի վրա:

Եթե հետագայում, ես ուզում եմ իրերը տեղաշարժել, ես պարզապես հանում եմ հիմքը շասսիից, նոր անցքեր եմ փակում շասսիի նոր տեղում և նորից ամրացնում աշտարակը շասսիի վրա:

Ես բերեցի «հետևիր ինձ» Python և Node.js ծածկագիրը մեծ ռոբոտից (Wallace Robot 4) ՝ որպես ամեն ինչ փորձարկելու միջոց: Խնդրում ենք տե՛ս այս բաժնի լուսանկարները ՝ այն youtubs- ի ցանկի համար, որոնք շատ ավելի մանրամասնություններ են տալիս «follow-me»-ի վերաբերյալ:

Ինչպես նշեցի, ավելի հեշտ էր նախ USB վեբ -տեսախցիկ տեղադրել: Հետագայում ես կարող եմ միացնել Picamera մոդուլը:

Քայլ 6. Դեմքի ճանաչում. Որոշեք դիրքը

Այս հատվածը Udemy դասընթացի ուշադրության կենտրոնում չէ, բայց դա զվարճալի վարժություն էր:

Եթե որոշ վեբ որոնումներ կատարեք «python opencv դեմքի ճանաչման» համար, ապա կգտնեք շատ լավ օրինակներ, թե ինչպես դա անել, և նրանք բոլորը գրեթե հետևում են նույն քայլերին:

1. բեռնել «haar» դեմքի ֆայլը
2. գործարկել տեսախցիկը
3. սկսեք մի հանգույց, որտեղ բռնում եք շրջանակը
4. փոխակերպել գունավոր պատկերը մոխրագույն մասշտաբի
5. կերակրիր այն opencv- ով, որպեսզի այն դեմք (ներ) գտնի
6. սկսել ներքին օղակ (յուրաքանչյուր գտնված դեմքի համար) (իմ դեպքում ես ավելացնում եմ ծածկագիրը ՝ վիժեցնելու համար, եթե 1 -ից ավելի դեմք կա)

Այս նպատակի համար այստեղ, երբ մենք դեմք հայտնաբերենք, մենք գիտենք երևակայական քառակուսու X, Y, W և H մասին, որը ուրվագծում է դեմքը:

Եթե ցանկանում եք, որ ռոբոտը առաջ կամ հետ շարժվի, ապա պարզապես պետք է հաշվի առնել W. Եթե W- ը չափազանց փոքր է (շատ հեռու), ապա ռոբոտը առաջ շարժվի:

Ձախ/աջ շարժումը պարզապես մի փոքր ավելի բարդ է, բայց ոչ խելագար: Նայեք այս բաժնի պատկերին, որը մանրամասնում է, թե ինչպես կարելի է որոշել դեմքի ձախ և աջ դիրքը:

ՆՇՈՒՄ:

Եթե գործարկեք համացանցային OpenCV- ի օրինակներից որևէ մեկը, դրանք բոլորը ցույց են տալիս իրական տեսքը, թե ինչ է «տեսնում» opencv- ն ՝ դեմքը ուրվագծված քառակուսի: Եթե դիտարկեք, այդ քառակուսին կայուն չէ (հաստատուն), նույնիսկ եթե դուք չեք շարժվում:

Այդ փոփոխվող արժեքները կհանգեցնեն ռոբոտի անընդհատ շարժման ՝ առաջ կամ հետ, ձախ կամ աջ:

Այսպիսով, ձեզ հարկավոր կլինի ունենալ մի տեսակ դելտա ինչպես առաջ/հետևի, այնպես էլ ձախ/աջի համար:

Եկեք վերցնենք ձախը աջի դիմաց.

Ձախ և աջ հաշվարկելուց հետո ստացեք տարբերությունը (դելտա).

դելտա = abs (ձախ - աջ)

Դուք պետք է վերցնեք բացարձակը, քանի որ չգիտեք, թե որն է ավելի մեծ թիվը:

Այնուհետև որոշ պայմանական ծածկագիր եք ավելացնում միայն այն դեպքում, եթե փորձեք շարժվել, եթե դելտան որոշ չափից ավելի է:

Նույնը կանեիք առաջ և հետ:

Քայլ 7: Դեմքի դիրք - շարժվող ռոբոտ

Երբ իմանաք, որ ռոբոտին անհրաժեշտ է ձախ կամ աջ, առաջ կամ հետ շարժվելու համար, ինչպե՞ս եք դա անում:

Քանի որ այս Instructable- ը ընթացքի մեջ գտնվող աշխատանք է, այս պահին ես պարզապես պատճենել եմ իմ մեծ ռոբոտի ծածկագիրը `այս նախագծի համար օգտագործելու համար: Խնդրում ենք ստուգել իմ Robotics երգացանկը youtube- ում, որտեղ մանրամասն նկարագրված է այս ամենը:

Մի խոսքով, ես ունեմ ծածկագիրը շերտերով:

Python- ի դեմքի ճանաչման սցենարը http հարցում է կատարում Node.js սերվերին

Node.js սերվերը լսում է շարժման ուղղությունների վերաբերյալ http- ի հարցումները, դրանք փոխակերպում է սովորական սերիական արձանագրության

Node.js սերվերի և Arduino- ի միջև սովորական սերիական արձանագրություն

Arduino- ի ուրվագիծը, որը կատարում է ռոբոտին տեղափոխելու իրական հրամանները

Ուդեմիի դասընթացը դա չի անում վերը նշվածի պես: Բայց քանի որ ես ցանկանում էի լավ առաջընթաց գրանցել և կենտրոնանալ փաստացի պատկերի ճանաչման վրա, առայժմ նորից օգտագործեցի իմ նախկին կոդը: