大家好，歡迎來(lái)到我的文章教程。今天，我將引導(dǎo)您通過(guò)使用樹(shù)莓派Pico創(chuàng)建一個(gè)目標(biāo)追逐機(jī)器人汽車(chē)的過(guò)程。

項(xiàng)目概述:

這個(gè)項(xiàng)目展示了一個(gè)目標(biāo)追逐機(jī)器人汽車(chē)，由樹(shù)莓派Pico和L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)合機(jī)械輪，允許靈活和多向運(yùn)動(dòng)。該設(shè)計(jì)集成了用于精確距離測(cè)量的超聲波傳感器和用于精確路徑檢測(cè)的紅外傳感器，使其成為愛(ài)好者和技術(shù)愛(ài)好者的理想DIY機(jī)器人項(xiàng)目。隨附的電路圖和詳細(xì)的機(jī)器人照片提供了清晰的布線和組裝指導(dǎo)，確保即使是初學(xué)者也可以跟隨建立自己的自動(dòng)機(jī)器人車(chē)輛。

利用強(qiáng)大的微控制器平臺(tái)和高效的傳感器集成，該項(xiàng)目不僅展示了平穩(wěn)的向前運(yùn)動(dòng)和響應(yīng)轉(zhuǎn)彎，而且提供了實(shí)時(shí)障礙物檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用。項(xiàng)目中包含的代碼示例無(wú)縫地管理電機(jī)控制和傳感器數(shù)據(jù)，從而使機(jī)器人能夠有效地追逐并導(dǎo)航到目標(biāo)。這個(gè)樹(shù)莓派Pico機(jī)器人汽車(chē)項(xiàng)目融合了現(xiàn)代組件和分步說(shuō)明，對(duì)于任何對(duì)機(jī)器人、自動(dòng)化和創(chuàng)新技術(shù)感興趣的人來(lái)說(shuō)，都是必須嘗試的。

在開(kāi)始之前，感謝JLCMC的贊助。

現(xiàn)在，讓我們開(kāi)始我們的項(xiàng)目!

所需電子元件：

?超聲波傳感器

?紅外傳感器

?樹(shù)莓派

?L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

?齒輪馬達(dá)

?Mecanum輪

?電路試驗(yàn)板

?18650電池

?18650電池座

額外的工具:

?烙鐵

?熱熔膠

?刀

步驟1：3D CAD

我使用Tinkercad來(lái)規(guī)劃和設(shè)計(jì)我的項(xiàng)目。我在設(shè)計(jì)這個(gè)底盤(pán)時(shí)考慮了三件事：易于組裝，3D打印能力和可負(fù)擔(dān)性。在完成設(shè)計(jì)后，我將文件導(dǎo)出為STL格式，以確保它可以用于3D打印。所附文件包括所有必要的組件和尺寸精確打印和直接組裝。為了更大的負(fù)擔(dān)能力，您還可以考慮從亞克力板上切割底盤(pán)框架。

底盤(pán)組裝步驟：

?把電線焊到減速電機(jī)上。

?將3d打印的電機(jī)安裝夾固定在齒輪電機(jī)上。

?使用熱熔膠將電機(jī)(連同附帶的安裝夾)固定在機(jī)器人身上。

?將L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器安裝到機(jī)箱上，并將電機(jī)導(dǎo)線連接到其端子上。

?將機(jī)械輪安裝到齒輪馬達(dá)上。

您的底盤(pán)組裝現(xiàn)在完成，并為下一步做好準(zhǔn)備。

步驟2：提升你的電子項(xiàng)目- JLCMC

JLCMC是您所有電子制造需求的一站式商店，提供近60萬(wàn)個(gè)sku的廣泛目錄，涵蓋硬件，機(jī)械，電子和自動(dòng)化組件。他們承諾保證正品，快速發(fā)貨(大多數(shù)庫(kù)存產(chǎn)品在24小時(shí)內(nèi)發(fā)貨)，以及有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格，這使他們與眾不同。此外，他們卓越的客戶服務(wù)確保您總是得到您所需要的東西，使您的項(xiàng)目成為現(xiàn)實(shí)。

為了表達(dá)他們對(duì)我們社區(qū)的支持，JLCMC提供獨(dú)家$19折扣券。

步驟3：樹(shù)莓派Pico和L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的電路

L298N有六個(gè)關(guān)鍵引腳，您將連接到樹(shù)莓派Pico: ENA， IN1, IN2, IN3， IN4和ENB。這些引腳讓您的Pico告訴L298N要做什么。下面是連接它們的方法：

1.ENA(使能電機(jī)A)

?將ENA連接到Raspberry Pi Pico的GP7上。

?該引腳使用PWM控制電機(jī)A(左側(cè)電機(jī))的速度。把它想象成你車(chē)左邊的油門(mén)踏板。

2. IN1和IN2(電機(jī)A方向控制)

?在Pico上將IN1連接到GP6， IN2連接到GP5。

?這些引腳控制電機(jī)a的方向，通過(guò)設(shè)置一個(gè)高，另一個(gè)低，你可以使電機(jī)向前或向后旋轉(zhuǎn)。例如:

?IN1 = LOW, IN2 = HIGH：電機(jī)A向前旋轉(zhuǎn)。

?IN1 = HIGH, IN2 = LOW：電機(jī)A向后旋轉(zhuǎn)。

3. IN3和IN4(電機(jī)B方向控制)

將Pico上的IN3連接到GP4， IN4連接到GP3。

這些引腳控制電機(jī)B(右側(cè)電機(jī))的方向。它們的工作方式與IN1和IN2相同：

?IN3 = HIGH, IN4 = LOW：電機(jī)B向前旋轉(zhuǎn)。

?IN3 = LOW, IN4 = HIGH：電機(jī)B向后旋轉(zhuǎn)。

4. ENB(使能馬達(dá)B)

將ENB連接到Pico上的GP2。

這個(gè)引腳使用PWM控制電機(jī)B的速度，就像ENA控制電機(jī)a一樣。它是汽車(chē)右側(cè)的油門(mén)踏板。

步驟4：樹(shù)莓派Pico，超聲波傳感器和紅外傳感器之間的電路

連接了電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之后，是時(shí)候連接傳感器了，這將為你的機(jī)器人汽車(chē)提供“感官”。在這一步中，我們將連接超聲波傳感器和紅外傳感器。這些傳感器將幫助你的機(jī)器人汽車(chē)在環(huán)境中導(dǎo)航并做出明智的決定。讓我們開(kāi)始吧!

連接超聲波傳感器

超聲波傳感器有四個(gè)引腳：VCC、GND、Trigger和Echo。下面是如何將它們連接到Raspberry Pi Pico：

?VCC：連接到Pico上的3.3V引腳。這為傳感器提供電力。

?GND：連接到Pico上的GND引腳。這就完成了電路。

?觸發(fā)：連接到Pico上的GP0。這個(gè)針發(fā)出超聲波脈沖。

?Echo：連接到Pico上的GP1。這個(gè)引腳接收反射脈沖，并告訴Pico物體有多遠(yuǎn)。

超聲波傳感器是如何工作的

?Pico向觸發(fā)器引腳發(fā)送短脈沖。

?傳感器發(fā)出超聲波并監(jiān)聽(tīng)回聲。

?回聲引腳的高電平持續(xù)時(shí)間與物體的距離成正比。

?Pico測(cè)量這個(gè)持續(xù)時(shí)間，并使用以下公式計(jì)算距離：

?距離(cm) =(時(shí)間×聲速)/ 2

連接紅外傳感器

每個(gè)紅外傳感器有三個(gè)引腳：VCC， GND和OUT。我們將連接兩個(gè)紅外傳感器——一個(gè)用于機(jī)器人汽車(chē)的右側(cè)，一個(gè)用于機(jī)器人汽車(chē)的左側(cè)。

1. 右紅外傳感器：

?VCC：連接到Pico上的3.3V引腳。

?GND：連接到Pico上的GND引腳。

?OUT：連接到Pico上的GP8。該引腳根據(jù)傳感器是否檢測(cè)到障礙物或線路發(fā)送HIGH或LOW信號(hào)。

2. 左紅外傳感器：

?VCC：連接到Pico上的3.3V引腳。

?GND：連接到Pico上的GND引腳。

?OUT：連接到Pico上的GP9。這個(gè)引腳的工作方式與右邊的傳感器相同。

紅外傳感器是如何工作的

?當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到障礙物或反射表面(如白線)時(shí)，OUT引腳變?yōu)長(zhǎng)OW。

?當(dāng)沒(méi)有障礙物或表面無(wú)反射(如黑線)時(shí)，OUT引腳變?yōu)镠IGH。

?Pico讀取這些信號(hào)并決定是左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)還是繼續(xù)前進(jìn)。

步驟5：電源供應(yīng)

L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有兩個(gè)電源輸入引腳：VCC和GND。下面是連接電池的方法：

?電池正極(+)：連接L298N的VCC引腳。這為馬達(dá)提供動(dòng)力。

?電池負(fù)極(-)：接L298N的GND引腳。這就完成了電路。

重要提示：確保電池電壓與電機(jī)的額定電壓相匹配。例如，如果你的電機(jī)額定電壓為6V，不要使用12V的電池，因?yàn)樗赡軙?huì)損壞它們。

?L298N有一個(gè)5V輸出引腳，可以為樹(shù)莓派Pico供電。下面是連接方法：

?L298N 5V引腳：連接Raspberry Pi Pico的VBUS引腳。這為Pico提供了5V的穩(wěn)壓電源。

?L298N GND引腳：連接Raspberry Pi Pico的GND引腳。這確保了L298N和Pico之間的共同點(diǎn)。

?工作原理：L298N有一個(gè)板載電壓調(diào)節(jié)器，可以將電池電壓降至5V，這對(duì)Pico來(lái)說(shuō)是安全的。

電源連接的專(zhuān)業(yè)技巧

?使用電池和L298N之間的開(kāi)關(guān)，可以輕松地打開(kāi)和關(guān)閉機(jī)器人汽車(chē)。

?更換電路時(shí)，請(qǐng)務(wù)必?cái)嚅_(kāi)電池，以免發(fā)生意外短路。

步驟6：使用thony IDE上傳代碼

現(xiàn)在您的機(jī)器人汽車(chē)已經(jīng)完全連接好了，是時(shí)候用代碼將它帶入生活了!在這一步中，我們將使用thony IDE(一個(gè)用戶友好的Python編輯器)將代碼上傳到Raspberry Pi Pico。這個(gè)代碼將控制馬達(dá)，讀取傳感器數(shù)據(jù)，讓你的機(jī)器人汽車(chē)追逐目標(biāo)。我們開(kāi)始吧!

1)安裝tony IDE

如果您還沒(méi)有安裝thony IDE，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟：

?登錄thonny.org。

?下載與您的操作系統(tǒng)(Windows、macOS或Linux)匹配的tony版本。

?按照屏幕上的說(shuō)明安裝thony。

2)連接樹(shù)莓派Pico到您的計(jì)算機(jī)

?將Micro-USB電纜插入樹(shù)莓派Pico。

?將電纜的另一端連接到計(jì)算機(jī)上。

?在插入時(shí)按住Pico上的BOOTSEL按鈕。這將使Pico進(jìn)入引導(dǎo)加載程序模式，允許它被您的計(jì)算機(jī)識(shí)別。

3)為Raspberry Pi Pico設(shè)置thony IDE

?在計(jì)算機(jī)上打開(kāi)thony IDE。

?進(jìn)入Tools > Options。

?在解釋器選項(xiàng)卡中，選擇MicroPython (Raspberry Pi Pico)作為解釋器。

?選擇正確的端口(通常是Linux上的/dev/ttyACM0或Windows上的COMX)。

?單擊OK保存設(shè)置。

4)上傳代碼到Raspberry Pi Pico

復(fù)制以下代碼：

?單擊tony IDE中的Save按鈕。

?當(dāng)出現(xiàn)提示時(shí)，選擇Raspberry Pi Pico作為保存文件的位置。

?將該文件保存為main.py。這樣可以確保在Pico上電時(shí)代碼自動(dòng)運(yùn)行。

?單擊Run按鈕(綠色箭頭)來(lái)上傳并執(zhí)行代碼。

本文編譯自hackster.io