Rover

Rover 간단하지만 무한히 확장할 수 있습니다. 내가 기억할 수 있는 한 내 상상력을 사로잡은 로봇에 관한 것. 그들은 내가 새로운 Maker 모험을 시작할 때마다 편안함을 느끼는 곳입니다. "LED 깜박임" 프로젝트를 통과하자마자 새로운 플랫폼이나 기술을 배울 때 항상 기본 로봇을 프로젝트로 이동합니다.

그래서 Windows IoT Core를 사용하기로 결정했을 때 자연스럽게 이 프로젝트가 시작점이 되었습니다. Rover는 단순한 로봇이기 때문에 시작하기 좋은 곳이지만 무한히 확장할 수 있습니다.

이 초기 Rover 프로젝트는 스스로 거실을 돌아다니는 작은 로봇을 만듭니다. 경로를 막고 있는 물체를 감지할 때까지 직진합니다. 그 지점에서 명확한 경로를 찾을 수 있을 때까지 회전한 다음 다시 전속력으로 전진합니다. Rover의 핵심은 Window 10 IoT Core를 실행하는 Raspberry Pi입니다. 두 개의 모터는 듀얼 H 브리지 모터 컨트롤러를 통해 구동되며 초음파 거리 센서는 장애물을 감지하는 데 사용됩니다. Rover는 모든 롤링 섀시에 구축할 수 있습니다. 전 세계의 다양한 소매점에서 쉽게 구할 수 있는 저렴한 제품을 선택했습니다.

초보자 프로젝트이며 고급 소프트웨어나 하드웨어 기술이 필요하지 않습니다. 전제 조건을 제외하고 이 프로젝트는 Arduino 또는 유사한 마이크로 컨트롤러 경험이 있는 경우 1.5-2시간 내에 완료할 수 있습니다. 이것이 첫 번째 전자 프로젝트인 경우 시작하기 전에 몇 시간 동안 Arduino 및 Raspberry Pi 소개 동영상을 시청하는 것이 좋습니다.

아직 개선해야 할 몇 가지 사항이 있습니다.

<울>

전조등용 조명 종속 저항 및 LED

디지털 GPIO 핀에서 PWM 신호를 모방하여 Rover의 속도를 조정하는 코드입니다.

모든 전자 장치를 숨기기 위해 본체를 3D 인쇄합니다(섀시도 인쇄할 수 있음).

이러한 개선 사항 중 하나를 시도하거나 제안한 다른 기능이 있으면 의견을 남기고 어떻게 되었는지 알려주세요.

다음은 이 프로젝트를 진행하는 동안 매우 도움이 된 몇 가지 온라인 리소스입니다.

<울>

Microsoft Windows Dev Center for IoT에는 Windows 10 IoT Core를 시작하는 데 유용한 단계별 가이드가 있습니다.

Raspberry Pi와 함께 초음파 거리 센서를 사용하는 방법에 대한 ModMyPi 블로그 게시물

전제 조건

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Raspberry Pi 2에서 Windows 10 IoT Core를 실행하세요(지침은 여기 참조).

PC에서 Windows 10 및 Visual Studio 2015를 실행하세요(지침은 여기 참조).

모든 것이 제대로 작동하는지 확인하기 위해 간단한 Windows 앱을 Raspberry Pi에 배포합니다(지침은 여기 참조).

참고:전제 조건을 완료하는 데 2-3시간이 소요되지만 대부분의 시간은 무인 상태입니다.

필요한 것

부품:

<올>

Raspberry Pi 2 및 표준 액세서리:5v 2A 전원 공급 장치, 8GB 클래스 10 마이크로 SD 카드, 케이스, 네트워크 케이블

점퍼 와이어 - 수/수 및 수/암 모두

미니 브레드보드

베이스, 모터, 바퀴가 포함된 로봇 자동차 섀시 키트

L298N 모터 컨트롤러

HC-SR04 초음파 거리 센서

1k 및 2.2k 옴 저항기

LM2577 DC-DC 조정 가능한 스텝업 전력 변환기 모듈

3 x 1.5v AA 배터리 홀더

선택 사항:4 x 1.5v AA 배터리 홀더(켜기/끄기 스위치 및 덮개 포함)

선택 사항:양면 테이프 또는 벨크로 또는 고무 밴드

도구:

<올>

멀티미터

#1 십자 드라이버

작은 니들 노즈 플라이어

선택 사항:와이어 스트리퍼

선택 사항:납땜 인두

선택 사항:전기 테이프

참조:

Raspberry Pi 2 핀 출력

프로젝트 지침

1단계:로봇 섀시 조립

시간 :30분

도구 :#1 십자 드라이버; 납땜 인두 또는 전기 테이프; 옵션 와이어 스트리퍼

부품 :로봇 섀시 키트; 온/오프 스위치가 있는 4 x AA 배터리 홀더(옵션)

이 프로젝트와 함께 작동할 여러 로봇 키트가 시중에 나와 있습니다. 두 개의 구동 바퀴와 균형을 위한 세 번째 바퀴가 있는 키트만 있으면 됩니다. 로봇 섀시 키트와 함께 제공된 지침에 따라 베이스 플레이트, 모터 및 휠을 조립합니다. 내가 사용한 것과 매우 유사한 로봇 키트의 조립을 보여주는 YouTube 동영상을 찾았습니다.

납땜 인두가 있는 경우 포함된 전선을 모터에 납땜하십시오. 납땜 인두가 없으면 노출된 와이어 끝을 구부려 모터 단자에 연결한 다음 모터의 두 와이어/터미널 연결을 전기 테이프로 감싸 고정하면 됩니다.

도움말:모터 와이어가 바퀴에 걸리지 않도록 베이스의 구멍을 통해 위로 배선합니다.

로봇 키트와 함께 제공된 4 x AA 배터리 홀더 대신 덮개와 On/Off 스위치가 있는 다른 배터리 홀더를 사용했습니다. 이것은 로봇의 성능이나 기능을 전혀 변경하지 않기 때문에 선택적 대체입니다. 배터리 홀더에 내장된 스위치를 사용하여 모터 전원을 쉽게 끌 수 있는 편리함도 마음에 듭니다. 라즈베리파이를 배터리 홀더 위에 직접 장착하기 때문에 모터의 전원을 차단하기 위해 배터리를 분리하는 것이 조금 더 어렵습니다.

배터리 케이스는 다양한 방법으로 베이스에 장착할 수 있습니다. 로봇 베이스에 배터리 케이스의 구멍과 일치하는 구멍이 있고 올바른 크기의 나사가 있는 경우 케이스를 베이스에 나사로 고정할 수 있습니다. 그렇지 않으면 벨크로, 양면 테이프 또는 고무 밴드를 사용하십시오. 고무줄을 사용했는데 잘 되네요. 베이스의 중간에 무게중심을 유지하기 위해 케이스를 베이스 중앙에 장착했습니다.

2단계:L298N 모터 드라이버 배선

시간 :20분

도구 :#1 십자 드라이버; 작은 바늘 노즈 플라이어

부품 :L298N 모터 드라이버; 점퍼 와이어

L298N 모터 드라이버를 사용하면 소수의 GPIO 핀을 사용하여 모터를 앞뒤로 회전할 수 있습니다. 먼저, 이전 단계에서 각 모터에 고정한 두 개의 와이어를 한 쌍의 모터 단자에 연결합니다. 한 모터의 빨간색과 검은색 와이어는 '모터 A'에 연결하고 빨간색과 검은색 와이어는 다른 모터의 '모터 B'에 연결합니다. . 극성은 중요하지 않으며 코드를 배포할 때 모터가 잘못된 방향으로 회전하는 경우 나중에 언제든지 와이어 순서를 변경할 수 있습니다. 다음으로 4 x ​​AA 배터리 홀더의 전선을 전원 단자에 연결합니다. 빨간색은 +12v 입력으로, 검정색은 접지로 연결합니다. 4개의 AA 배터리는 모터의 전원입니다. 또한 L298N의 접지 터미널에서 Raspberry Pi의 GND GPIO 핀(핀 6)으로 와이어를 연결해야 합니다.

L298N은 모터와 마이크로컨트롤러/컴퓨터 모두를 위한 단일 전원을 지원하도록 설계되었습니다. 전원의 전체 전압이 모터로 전달됩니다. 동시에 전원의 전압은 마이크로컨트롤러/컴퓨터용 5v로 변환 및 조정되며 전원 블록의 +5v 단자를 통해 공급됩니다. 그러나 과거의 모터 지향 프로젝트를 통해 L298N의 5v 전원에서 전력 변동이 너무 크다는 것을 발견했습니다. 또한 모터가 작동하지 않는 경우에도 5v 전원에서 4.35v의 출력만 측정했습니다. 실제로 이것은 Raspberry Pi에 전원을 공급하기에 충분했지만(Raspberry Pi의 사양에 필요한 최소 전압 미만이라고 명시되어 있음에도 불구하고) 저는 어떤 기회도 잡고 싶지 않았습니다. Raspberry Pi에서 일관되지 않은 동작을 쫓는 것은 재미가 없습니다. 특히 매우 작은 전압 변화로 인한 것일 수 있습니다. 따라서 이 프로젝트에서는 두 개의 전원을 사용하기로 결정했습니다. 하나는 모터용이고 다른 하나는 Raspberry Pi용입니다. 이 단계의 앞부분에서 4개의 AA 배터리를 +12v 단자에 연결하여 모터에 전원을 공급했습니다. 다음 단계에서는 3개의 AA 배터리를 연결하여 Raspberry Pi에 전원을 공급하겠습니다.

하지만 L298N을 설정하는 동안 Raspberry Pi의 전원을 L298N에 연결하겠습니다. 먼저 사진에서 '5v enable'이라고 표시된 물리적 점퍼를 L298N에서 제거합니다. 이것은 +12v 단자에 연결된 전원이 아닌 전원 블록의 +5v 단자를 통해 Raspberry Pi에 의해 전원이 공급되도록 모터 컨트롤러 로직을 설정합니다.

중요:L298N에서 물리적 5v 활성화 점퍼를 제거해야 합니다. 그렇지 않으면 L298N이 +5v 터미널을 통해 가변 4-5v를 출력하여 Raspberry Pi에 성능 문제를 일으킬 수 있습니다.

불행히도 Raspberry Pi에는 2개의 5v 핀만 있고 이 프로젝트에는 3개가 필요합니다. 그래서 저는 브레드보드에 전원 레일을 만들기로 결정했습니다. 브레드보드의 상호 연결된 행을 사용하여 Raspberry Pi에서 전력을 분배하기로 했습니다. 전원 레일을 만들려면 Raspberry Pi의 핀 2(5v 핀)에서 암/수 점퍼 와이어를 브레드보드의 사용하지 않는 행에 연결합니다(저는 일반적으로 첫 번째 또는 마지막 행을 사용합니다). 이제 Raspberry Pi의 5v를 브레드보드의 동일한 행에 연결하여 프로젝트 전체에 배포할 수 있습니다. 수/수 점퍼 와이어를 사용하여 L298N의 +5v 단자를 전원 레일에 연결합니다.

필요한 마지막 연결은 Raspberry Pi의 4개의 GPIO 핀을 L298N의 4개의 모터 입력 핀에 연결하는 것입니다. IN1 및 IN2는 모터 A의 방향을 제어하고 IN3 및 IN4는 모터 B의 방향을 제어합니다. 두 세트의 모터 활성화 핀(ENA 및 ENB)에 연결된 L298N의 점퍼를 제자리에 둡니다. 내 연결은 다음과 같습니다.

IN1 -> GPIO 27 / 물리적 13

IN2 -> GPIO 22 / 물리적 15

IN3 -> GPIO 5 / 물리적 29

IN4 -> GPIO 6 / 물리적 31

이제 연결이 다음 다이어그램과 일치해야 합니다.

3단계:DC-DC 승압 전력 변환기 배선

시간 :20분

도구 :멀티미터; 납땜 인두 또는 전기 테이프; 옵션 와이어 스트리퍼

부품 :DC-DC 승압 전력 변환기; 3 x AA 배터리 홀더; 점퍼 와이어

2단계에서 언급했듯이 Raspberry Pi와 모터에 별도의 전원을 사용하기로 결정했습니다. 불행히도 Raspberry Pi는 광범위한 입력 전원을 지원하지 않습니다. 3개의 AA 배터리로는 충분하지 않고 4개는 너무 많습니다. 따라서 안정적인 5v를 출력하려면 배터리 팩과 Raspberry Pi 사이에 무언가를 사용해야 합니다. 가능한 한 부하를 줄이기 위해 4개 대신 3개의 AA 배터리를 사용하기로 했습니다. DC-DC 스텝 업 컨버터는 3개의 AA 배터리에서 4.5v 입력을 받을 수 있고 Raspberry Pi용 5v를 출력할 수 있습니다. .

3 x AA 배터리 홀더의 빨간색 및 검은색 와이어를 DC 컨버터의 In+ 및 In- 솔더 패드에 각각 납땜하거나 납땜 인두가 없는 경우 와이어 끝을 후크합니다. 사진에서 '배터리의 전원 입력'이라고 표시된 솔더 패드에 전기 테이프를 몇 번 감습니다. 세 개의 배터리를 홀더에 넣고 멀티미터를 사용하여 DC 변환기에서 나오는 DC 전압을 측정합니다. 컨버터에 내장된 전위차계를 사용하여 5v의 출력을 "다이얼인"합니다.

중요:DC 컨버터를 Raspberry Pi에 연결하기 전에 DC 컨버터의 출력을 5v로 설정했는지 확인하십시오. 기본적으로 변환기의 전력 출력은 일반적으로 훨씬 높아서 Raspberry Pi를 손상시킬 수 있습니다.

마지막으로 DC 컨버터의 출력을 Raspberry Pi에 연결합니다. 와이어 스트리퍼를 사용하여 두 개의 암/수 점퍼에서 수컷 끝을 자르고 절연을 약간 벗겨내고 노출된 와이어를 주석 도금한 다음 Out+(빨간색 점퍼)와 Out-(검은색 점퍼)에 납땜했습니다. 또는 노출된 와이어 가닥을 비틀고 DC 컨버터의 솔더 패드에 연결하고 테이프를 붙입니다. 점퍼의 암쪽 끝을 Raspberry Pi의 5v 핀(빨간색 선은 핀 4)과 GND 핀(검은색 선은 핀 14)에 연결합니다.

자세히 보기:Rover

현재 프로젝트/게시물은 다음을 사용하여 찾을 수도 있습니다.

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로버 라즈베리 파이