PiCar: Otonom Bir Araba Platformu İnşa Etme: 21 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Bu Eğitilebilirlik, bir PiCar oluşturmak için gereken adımları ayrıntılarıyla anlatır

PiCar nedir?

PiCar, açık kaynaklı bir otonom araba platformudur. Kendi başına otonom değildir, ancak arabayı Arduino veya Raspberry Pi ile kontrol etmek için kolayca sensörler ekleyebilirsiniz.

Neden RC araba yerine PiCar kullanıyorsunuz?

PiCar'ı kullanmak, bir RC arabasını platform olarak kullanmaya çok benzer. Bununla birlikte, PiCar size daha fazla kontrol sağlar ve modifiye edilmesi bir RC arabadan daha kolaydır. PiCar'ın şasisi 3D baskılıdır ve gerekirse arabada daha fazla alan eklemek için 3D modeli kolayca düzenleyebilirsiniz. Ayrıca, tüm parçalar ya çevrimiçi olarak kolayca temin edilebilir ya da 3D yazdırılabilir.

PiCar'ı kim yaptı?

PiCar, St. Louis'deki Washington Üniversitesi'nde Humberto Gonzalez ve Silvia Zhang'ın laboratuvarında tasarlandı. Araba Mayıs 2017'de tasarlandı ve Haziran ayında robotik yarışmasına girdi. PiCar, Çin'in Xi'an kentindeki Xi'an Jiaotong Üniversitesi'nde düzenlenen İpek Yolu Robotik Yenilik Yarışmasında 30'dan fazla uluslararası ekip arasında ilk 10'a girdi. İşte bir FlowBot YouTube Videosu bağlantısı.

Bu talimat yalnızca bir PiCar'ın nasıl oluşturulacağını detaylandırır. PiCar'ınızla kullanmak için örnek kod istiyorsanız, örnek koda ve ek belgelere erişmek için lütfen GitHub depomuza bakın.

Adım 1: Parça Listesi

Parça listesi:

• Fırçasız motor ve ESC (32,77 $)
• Pil (10.23$)
• Servo Motor (6,15 $)
• Tekerlekler (28 $; ek parçalı ve tekerleğe yapıştırılmış)
• Aks, 6 mm (19.38$)
• Altıgen Tekerlek Adaptörleri (3,95 $)
• Büyük Dişli (8,51 $)
• Pinyon Dişlisi (5,49 $)
• 3 mm Delik Rulmanları, 8 mm Dış Çap (8,39 $)
• 2 mm Delik Rulmanları, 5 mm Dış Çap (9.98$)
• Aks Rulmanları (30.68$)
• M3 ve M2 Vidalar (9,99 $)
• 3D yazıcıya erişim

Toplam: $176.00

İsteğe bağlı:

• ESC Programlama Kartı (8,40 $)

  Turnigy TrackStar ESC Programlama Kartı

• Pil Şarj Cihazı (24,50 $)

  Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC/DC Pil Şarj Cihazı (ABD Fişi)

• Alan Anahtarı Seti (9,12 $)

  https://www.amazon.com/TEKTON-Wrench-Metric-13-Pie…

• Alıcılı RC Kontrol Cihazı (22.58 $)

  https://hobbyking.com/en_us/hobbyking-gt2e-afhds-2…

• Arduino (10,9)

  https://www.amazon.com/Elegoo-Board-ATmega328P-ATM…

• Ekmek Tahtası (6,99 $)

  https://www.amazon.com/eBoot-Experiment-Solderless…

• Çeşitli Teller (6.99$)

  https://www.amazon.com/GenBasic-Female-Solderless-…

Toplam: $89.48

Parçalar üç kriter kullanılarak seçildi:

• işlevsellik
• Ulaşılabilirlik
• Veri Sayfası Kullanılabilirliği

Parçaların iyi çalışması, böylece istenildiği gibi çalışması ve uzun süre dayanması gerekiyordu. Diğer insanların PiCar'ı kopyalayabilmeleri için çevrimiçi olarak kolayca satın alınmaları gerekir. Bu önemlidir, çünkü laboratuvarımız gelecekte daha fazla araba üretecek ve arabanın ülke genelindeki insanların kullanımına hazır olmasını istiyoruz. PiCar ile deneyler yapacağımız için parçaların veri sayfalarına sahip olması gerekiyor. Akademik deneyler yaparken, kullandığınız ekipmana tam olarak ne girdiğini bilmek önemlidir. Veri sayfalarına sahip olmak, deneyi tekrarlanabilir hale getirir.

2. Adım: 3B Modellere Erişme

Onshape'de barındırılan CAD dosyalarına nasıl erişilir:

1. https://cad.onshape.com/signin adresine gidin.

2. Hesap ayrıntıları size verildiyse, oturum açmak için bu kimlik bilgilerini kullanın.

3. Aksi takdirde, yeni bir hesap oluşturun. Hesabınız oluşturulduktan ve oturum açtıktan sonra, Pi Car Assembly'ye erişmek için https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… adresine gidin.

4. Linki açtığınızda yukarıdaki resimlerde görüldüğü gibi Pi Car Assembly dosyasına yönlendirileceksiniz. Sağlanan kimlik bilgilerini kullanıyorsanız, bu montaja ve tüm parça dosyalarına 'düzenleme' erişiminiz olacaktır. Yeni bir kullanıcı hesabı kullanıyorsanız, montajın bir kopyasını oluşturabilir ve bu şekilde düzenleyebilirsiniz.

5. Onshape'i öğrenmek için https://www.onshape.com/learn/learn-cad adresine gidin.

6. Yukarıdaki görüntü, her bir parçaya, montaja, alt montaja veya teknik resme nasıl erişileceğini gösterir.

7. Boyutları (parçalar arasındaki mesafe veya açı) kontrol etmenin en iyi yolu, ilgili parça veya montajın çizimine gitmektir. Ölçüleri kontrol etmeden önce yukarıdaki resimde görüldüğü gibi güncelleme butonuna tıklayarak çizimi ilgili montaj veya parça ile senkronize ettiğinizden emin olunuz.

8. Belirli bir ölçüyü kontrol etmek için noktadan noktaya, noktadan çizgiye, çizgiden çizgiye, açı vb. ölçü aracını kullanın ve yukarıda gösterildiği gibi bir çift nokta/çizgi üzerine tıklayın. görüntü.

Adım 3: 3B Modelleri İndirme

Artık 3B modellere erişiminiz olduğuna göre, bunları 3B baskıya indirmeniz gerekiyor.

İndirmeniz gereken 9 bölüm:

• Şasi Finali
• Ackermann temel bağlantısı
• Ackermann servo korna

• Tekerlek altıgen 12mm

  (x2) Her iki taraf da aynı parçalardır

• Ackermann kolu

  (x2) Hem sol hem de sağ taraf; bu dosyalar birbirinin ayna görüntüsüdür

• Ackermann pin bağlantısı

  (x2) Her iki taraf da aynı parçalardır

1. Yukarıdaki parçaları indirmek için OnShape'deki ana PiCar Montajına gidin
2. İndirmek istediğiniz bölüme sağ tıklayın
3. Dışa aktar'ı tıklayın
4. Dosyayı.stl dosyası olarak kaydedin
5. 9 dosyayı da.stl dosyaları olarak kaydetmek için bu adımları tekrarlayın.

Dosyaların indirilemediği bir sorunla karşılaşırsanız, adım dosyalarını veya stl dosyalarını GitHub'ımızda bulabilirsiniz. Ana sayfadan hw, şasi ve son olarak stl_files veya step_files'a tıklayın.

Adım 4:. STL Dosyalarını 3B Yazdırın

Tüm.stl dosyalarını yazdırmak için tercih ettiğiniz 3B yazıcıyı kullanın

Baskıların çoğunun desteklerle basılması gerekiyor, ancak birkaçının onlarsız daha iyi yazdırdığını buldum. Ackermann servo korna, Wheel hex 12mm ve Ackermann kol parçalarını ayrı bir baskıda ve desteksiz olarak yazdırmanızı tavsiye ederim. Bu, toplam baskı süresini azaltacak ve baskıların kalitesini artıracaktır.

Tüm parçaları %100 dolgu ile bastım ama bu kişisel bir tercihti. İsterseniz doluluk oranını %20'ye kadar düşürebilirsiniz. Parçaların mukavemetini artırmak için bu kadar yüksek bir dolgu ile baskı yapmaya karar verdim.

Baskılarım 0,1 mm katman yüksekliğine ayarlandı. Bu kararı verdim çünkü 3D yazıcım için varsayılan ayar 0,1 mm. 0,1 mm ile 0,2 mm katman yüksekliği arasındaki kısımların yazdırılmasını tavsiye ederim.

Adım 5: Rulmanları 3D Baskılı Ön Direksiyon Sistemine İtin

Ackermann Arm 3D baskılı parçaların her ikisine de 3 mm'lik bir rulman girer

Rulmanları parmaklarınızı kullanarak itebilmelisiniz. Bununla birlikte, daha fazla kuvvet gerekiyorsa, daha fazla kuvvetle itebilmeniz için yatağa düz bir nesne bastırmanızı öneririm. Keskin bir nesne kullanmamaya veya rulmana aniden çarpmamaya çalışın.

Ackermann Kol parçalarının her ikisine 2 mm'lik iki yatağı bastırın

Ackermann Pin Link parçalarının her ikisine de 2 mm'lik bir yatak bastırın

Tüm rulmanların nereye gittiğini anlamak için lütfen fotoğraflara bakın. Rulmanlar sadece doğru boyuttaki bir deliğe gireceğinden bunu söylemek kolay olmalıdır.

Adım 6: Ackermann Servo Kornasını Servoya Vidalayın

Ackermann Servo Horn 3D baskılı parçayı servonun üstüne bastırın.

Ackermann Servo Kornası hemen yerine oturmalıdır. Aksi takdirde servonun ucunu kesebilirsiniz. İlk fotoğrafta görebileceğiniz gibi, nasıl görüneceğini size göstermek için servomun ucunu kestim.

Ackermann Servo Kornasını servoya vidalamak için servonuzla birlikte gelen vidalardan birini kullanın

Bu adım oldukça yalındır. Vida, parçaların güvenilir bir şekilde bağlanmasını sağlayacaktır.

Adım 7: 3D Baskılı Ön Tekerlek Komplesini Bağlama

İki Ackermann Kol parçasını iki M2 vida ve somunla Ackermann Base Link'e bağlayın

Bu adım için merkez yatağı kullanın. Ackermann Kol parçalarının nereye takılacağını görmek için lütfen fotoğraflara bakın. İki taraf birbirinin ayna görüntüsü olmalıdır.

İki M2 vida ve somun kullanarak iki Ackermann Pin Link parçasını Ackermann Kol parçalarına bağlayın.

Ackermann Pim Bağlantısının yatağı OLMAYAN ucu, Ackermann Kolunu takmak için kullandığınız uçtur. Parçaların yönünü doğru almak için lütfen fotoğraflara bakın.

ÖNEMLİ: Sol ve sağ Ackermann Pin Link parçaları birbirine göre çevrilir

Bu, fotoğraflarda görüldüğü gibi bir yatak ucunun diğerinin üzerinde yüzmesi gerektiği anlamına gelir.

Adım 8: Servoyu Ön Tekerlek Komplesine Takın

M2 vida ve somun kullanarak servoyu ön tekerlek aksamına takın

Ackermann servo korna, iki Ackermann Pink Link parçası arasında gider. Parçaların yönünü doğru bir şekilde elde etmek için fotoğraflara bakın.

Adım 9: Tekerlekleri Ön Tekerlek Komplesine Bağlayın

İki Tekerlek Altıgen 12mm 3D baskılı parçayı iki tekerleğe yerleştirin

Bu 3D baskılı parça, tekerlek ve araba arasında bir ara parçası görevi görür. Bu, lastiklerin hala dokunmadan şasiye mümkün olduğunca yakın olmasını sağlar.

İki tekerleği ön tekerlek aksamına takmak için iki M3 vida ve somun kullanın

Vidanın başı tekerleğin dışına, somun ise içeriye geçer. Bu, ön tekerlek aksamını tamamlar.

Adım 10: Pinyon Dişlisini Motor Miline Monte Edin

Pinyon dişlisinin motorun miline dövülmesi gerekiyor

Parçalara zarar vermemeniz için plastik çekiç kullanmanızı tavsiye ederim. Pinyon dişlisini fotoğrafta görüldüğü gibi milin kenarına yakın tutun.

Adım 11: Aksı Uzunluğa Kesin

Aksı 69 mm'ye kesin

6 mm çapındaki aks, McMaster Carr'dan geldiğinde 200 mm uzunluğundadır. Bu yapı için aks 69 mm'ye kesilmelidir.

Döner disk öğütücü eki olan bir Dremel kullanmanızı tavsiye ederim. Aks paslanmaz çelikten yapıldığından, boyuna kesilmesi birkaç dakika sürecektir. Bu yapı için aksımı kesmem 5 dakikadan biraz fazla sürdü. Aksın ucuna bir pah kesmek için Dremel'i kullanmanızı öneririm. Bu, monte edilmiş yatakların ve düz dişlinin daha kolay kaymasını sağlar.

Adım 12: Takılı Rulmanları Aks Üzerine Kaydırın

Monte edilmiş yatakların dingil üzerine kaydırılması gerekir

Bu, arka tekerlek aksamını oluşturmaya başlar

Adım 13: Düz Dişliyi Aksa Monte Edin

Düz dişliyi aksın sağ tarafına kaydırın

Kilit vidasının dişlinin iç tarafında olduğundan emin olun.

Sağlanan alyan anahtarını kullanarak, kilitleme vidasını dingile sıkıca oturana kadar vidalayın

Kilit vidasını şimdilik gevşek tutmak ve daha sonra tamamen sıkmak en iyisi olabilir. Bu, düz dişlinin dişlerinin pinyon dişlisine iyi oturmasını sağlayacaktır.

Adım 14: Altıgen Adaptörleri 2 Tekerleğe Takın

Sağlanan vidaları kullanarak iki altıgen tekerlek adaptörünü tekerleklere vidalayın.

Vidaların tam olarak sıkıldığından emin olun.

Adım 15: Tekerlekleri ve Yastık Blok Yataklarını Aksa Takma

Her iki tekerleği de aksın iki ucuna kaydırın

Tekerlekler yerine sabitlenecek şekilde kilit vidalarını sıkın

Adım 16: Fırçasız Motoru Kasaya Monte Edin

Üç adet M2 vida kullanarak motoru şasiye monte edin.

Kabloları kasanın içine bakacak şekilde yönlendirmeniz daha sonra yardımcı olur.

Adım 17: Arka Tekerlek Komplesini Kasaya Monte Edin

Dört adet M3 vida ve somun kullanarak arka tekerlek aksamını kasaya monte edin.

Düz dişli ve pinyon dişlinin hizalandığından ve dişlerinin birbirine iyice oturduğundan emin olun.

Dişler birbirine iyi oturmuyorsa, düz dişli üzerindeki kilit vidasını gevşetin. Düz dişliyi, pinyon dişlisine geçene kadar aks boyunca hareket ettirin.

Adım 18: Ön Tekerlek Komplesini Kasaya Takın

Dört adet M3 vida ve somun kullanarak ön tekerlek aksamını kasaya monte edin.

Servoyu kasadaki dikdörtgen servo kutusuna yerleştirin.

Adım 19: ESC'yi Fırçasız Motora bağlayın

Motordaki aynı renkli kabloları ESC üzerindeki kablolara bağlayın

Bu teller motora güç sağlar. Motor fırçasız bir motordur, yani üç set bobinde alternatif akımla çalıştırılır. ESC, bilgi kablosundan aldığı pwm sinyaline göre akımı ne zaman değiştireceğine karar verir.

Adım 20: ESC ve Motor Bilgi Kablolarını Alıcıya Bağlayın

Pozitifin ve toprağın alıcınız için doğru konumda olduğundan emin olun. Pozitif (kırmızı) tellerin hepsinin aynı sırada olması çok önemlidir.

Her bir kablonun hangi konuma gitmesi gerektiğini belirlemek için RC kontrol cihazınızın kullanım kılavuzuna bakın. Kontrol cihazım için, ESC kablosu ikinci kanaldayken servo kablosu birinci kanalda.

Adım 21: Her Şeyi LiPo Pille Güçlendirin ve RC Kontrol Cihazıyla Test Edin

Tüm sisteme güç sağlamak için LiPo pilini ESC'ye takınArtık arabayı RC kontrol cihazınızla kontrol edebilirsiniz. Tüm sistemin amaçlandığı gibi çalıştığını test edin.

Servoyu arabanın düz gitmesi için ayarlamanız gerekebilir. Çoğu RC denetleyicisi bu açıyı ayarlamanıza izin verir. Araba çalışana kadar direksiyonu ne kadar çevireceğinizi de ayarlayabilirsiniz. Çeşitli işlevlerini anlayabilmeniz için RC kontrolörünüzün kullanım kılavuzunu okumanızı tavsiye ederim.