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基于树莓派制造的遥控小车
发布时间:2021-08-18
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基于树莓派制造的遥控小车
发布时间:2021-08-18
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在人工智能和技术的黄金时代,一个新的领域正在获得广泛的关注:群体机器人。群机器人有很多应用,例如自动化中的本地化任务完成、自主导航人类无法进入的区域的陆地测绘。这些机器人的基础是无线电控制 (RC) 汽车。一旦建造了多辆汽车,就可以实施群体机器人算法。

这些汽车的处理器是 Raspberry Pi,这是一种用于实验动手机器人和编程的低入口点架构。本教程将介绍构建此类汽车的步骤。它将配备用于远程驾驶和 GPS 和指南针的摄像头模块,以便汽车知道自己的位置和航向。然后,汽车可以后台进行通信以执行群算法。

这个项目也非常通用。除了群体机器人之外,您还可以将这些汽车用于其他应用。这绝对是一个很棒的入门级项目,可以教会你很多东西!此外,这些技能对于类似的项目也很有用。

需要零件:

对于汽车:

  • 1 个树莓派板
  • GPIO 排针(40 针)
  • 1 个树莓派摄像头模块
  • 1 汽车底盘组(包括车轮和电机)
  • 1 或 2 个 L298N 电机驱动控制器板
  • 1 个 GPS 模块(带嵌入式指南针)

辅助工具:

  • 焊枪和电线
  • 跳线多条(双公、公母、双母)
  • 面包板(不是强制性的,但强烈建议在焊接前进行测试)
  • 鼠标、键盘、显示器(您至少需要一次,然后您可以根据需要运行 Pi 无头)
  • 一台笔记本电脑/电脑
  • USB 集线器、电源端口
  • 一个电源(它应该是便携式的)
  • HDMI转迷你HDMI适配器

第 1 步:安装操作系统映像

材料:电脑(Mac、Ubuntu 18.04 或 Windows)、microSD 卡、SD 适配器

基本上,Raspberry Pi 运行 Raspbian 操作系统,因此我们必须在 microSD 卡上安装操作系统映像。为此,您需要一个 SD 适配器,以便将 microSD 卡插入普通笔记本电脑/计算机的 SD 端口(通过该端口安装图像)。然后,将 microSD 卡插入 Pi内。

按照此处的说明操作:https://www.raspberrypi.org/documentation/install...

第 2 步:设置 Pi

我们需要能够在 Raspberry Pi 上工作。树莓派是单板电脑,可以直接连接显示器。项目中确保连接 HDMI、USB和电源端口,您还需要一个键盘和鼠标。

可以参考图片熟悉树莓派桌面。您将看到一个 manila文件夹图标,它相当于 Finder (Mac) 或 Windows 资源管理器。本质上,它是您的文件、下载、目录等操作端口,您可以在这里随意更改、修改代码,就我们的目的而言,它是您管理代码的方式。您还会看到一个黑屏图标,终端窗口,这是您编写代码的地方。

打开一个终端窗口。

  • 运行 sudo raspi-config 以获取类似上面的菜单
  • 启用P6串口
  • 启用 P5 I2C

您可以参考以下链接:https://www.raspberrypi.org/documentation/configu...

接下来,您有两个选择:

1. 继续使用显示器

  • 连接外设,直接在pi上工作

2. 使用ssh运行 pi

为项目创建一个存储库。然后,在终端窗口中,为 pi 上的项目创建一个新目录。如果更方便,您可以在终端窗口 (vi) 中编辑您的文件,如果不太方便,则可以使用 GUI。

如果您不熟悉命令行,请参考以下链接:

https://product.hubspot.com/blog/git-and-github-tu...

https://www.codecademy.com/learn/learn-the-command...

第 3 步:预处理数据

这里简要概述需要了解的内容。

  • 树莓派板——单板计算机
  • MicroSD 卡插槽
  • 迷你 HDMI 端口
  • 微型 USB 端口
  • 指示 Pi 正在供电的微功率端口和 LED
  • 相机连接器
  • 处理器
  • 40 针接头和 GPIO 针脚
  • 了解 SDA/SCL 引脚、MOSI/MISO 引脚和 TX/RX 引脚
  • 通讯协议
  • UART:通用异步收发
  • I2C:内部集成电路
  • SPI:串行外设接口

第 4 步:组装小车

我们需要购置一个机箱,这是汽车的基本框架。按照套件指定的方式组装机箱。

首先,沿着虚线凹痕折断八个矩形

然后,使用套件中包含的螺母和螺栓以及螺丝刀,组装零件、电机和车轮。

注意:确保电机的方向正确!

现在,取跳线并焊接电线

组装完成后,汽车的底座就组装好了。现在,通过直接为电机供电,快速检查以确保所有电机都正常工作。检查白色杆是否转动。如果您切换黑线和红线,则杆应向相反的方向转动,检查所有四个轮子。

第 5 步:电机控制器

每个电机控制器可以控制两个车轮。根据您购买的机箱的型号,车辆转弯的方式会有所不同:控制所有四个车轮可以使汽车绕其中心转动,而仅控制后轮会使汽车按照拱形转弯。

我们使用一个控制器。如果您购买了两个,第二个驱动程序需要重复以上步骤。

我建议阅读以下文件,了解这些模块如何工作的:https://components101.com/modules/l293n-motor-dri...

使用提供的跨接线使电机控制器工作。同样,首先使用面包板可能更有效。您可以在这里选择:我建议为驱动程序使用 12V 电源,为 pi 使用 5V 电源。但是,您也可以使用 pi 为电机驱动器供电。有一个可区分 12V 和 5V 的跳线——您在接线时应该阅读模块的规格。

第 6 步:摄像头模块

如果您使用 RAM 有限的 pi 板,它仅仅支持基本的 Pi 相机模块。如果您购买了有更多 RAM(大约 8 GB)的 Pi 4,您可以尝试实现 OpenCV 相机.。

不过就本项目而言,能够很好的使用相机模块就足够了。

您可以参考以下链接:

代码您可以参考以下链接:

第 7 步:GPS 和指南针

下载以下资源使 GPS 和指南针开始工作,设备硬件接线请参考上图。

GPS读数:

https://maker.pro/raspberry-pi/tutorial/how-to-use...

https://maker.pro/raspberry-pi/tutorial/how-to-use...

我链接的特定 GPS 模块也有一个嵌入式指南针。

读取罗盘数据的示例代码:https : //github.com/ozzmaker/BerryIMU.git

另一个 NMEA 格式示例::https : //github.com/ozzmaker/BerryIMU.git

第 8 步:使用 Flask 在 Web 界面上显示数据

您可以将 GPS 和指南针数据以及视频传输到 Web 服务器

我们将使用 Flask,这是一个帮助您构建 Web 应用程序的 Web 框架

第 9 步:成果展示和后续步骤

恭喜!您现在已经制造了一辆基于树莓派制造的遥控小车。

希望您能喜欢这个项目,欢迎在底下评论区给我留言。

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