PiCar: Izgradnja autonomne platforme za automobile: 21 korak (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Ovaj Instructable detaljno opisuje korake potrebne za izradu PiCar -a

Što je PiCar?

PiCar je autonomna platforma za automobile otvorenog koda. Sam po sebi nije autonoman, ali lako možete dodati senzore za upravljanje automobilom pomoću Arduina ili Raspberry Pi.

Zašto koristiti PiCar umjesto RC automobila?

Korištenje PiCar -a vrlo je slično korištenju RC automobila kao platforme. Međutim, PiCar vam daje veću kontrolu i lakše ga je mijenjati od RC automobila. Šasija za PiCar je 3D ispisana, a možete jednostavno urediti 3D model kako biste dodali više prostora u automobilu ako je potrebno. Osim toga, svi su dijelovi lako dostupni na mreži ili se mogu ispisati 3D.

Tko je napravio PiCar?

PiCar je dizajniran na Sveučilištu Washington u St. Louisu u laboratoriju Humberta Gonzaleza i Silvije Zhang. Automobil je dizajniran u svibnju 2017., a u lipnju se prijavio na natjecanje iz robotike. PiCar je ušao u prvih 10 od 30+ međunarodnih timova na natjecanju inovacija u robotici Silk Road na Sveučilištu Xi'an Jiaotong u Xi'anu, Kina. Ovdje je veza do YouTube videa FlowBot -a.

Ovo uputstvo samo detaljno opisuje kako izgraditi PiCar. Ako želite da se primjer koda koristi s vašim PiCar -om, molimo vas da pogledate naše spremište GitHub za pristup primjeru koda i dodatnoj dokumentaciji.

Korak 1: Popis dijelova

Popis dijelova:

• Motor bez četkica i ESC (32,77 USD)
• Baterija (10,23 USD)
• Servo motor (6,15 USD)
• Kotači (28 USD; s umetkom i zalijepljenim za kotač)
• Osovina, 6 mm (19,38 USD)
• Adapter za šesterokutne kotače (3,95 USD)
• Veliki zupčanik (8,51 USD)
• Zupčanik (5,49 USD)
• Ležajevi s provrtom od 3 mm, vanjski promjer 8 mm (8,39 USD)
• Ležajevi s provrtom od 2 mm, vanjski promjer 5 mm (9,98 USD)
• Osovinski ležajevi (30,68 USD)
• M3 i M2 vijci (9,99 USD)
• Pristup 3D pisaču

Ukupno: 176,00 USD

Izborno:

• ESC kartica za programiranje (8,40 USD)

  Turnigy TrackStar ESC kartica za programiranje

• Punjač baterija (24,50 USD)

  Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC punjač baterija (američki utikač)

• Set Alan ključeva (9,12 USD)

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

• RC kontroler s prijemnikom (22,58 USD)

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

• Arduino (10,9 USD)

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

• Ploča za kruh (6,99 USD)

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

• Razne žice (6,99 USD)

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

Ukupno: 89,48 USD

Dijelovi su odabrani prema tri kriterija:

• Funkcionalnost
• Pristupačnost
• Dostupnost podatkovnog lista

Dijelovi su trebali dobro funkcionirati kako bi radili po želji i trajali dugo. Moraju se lako kupiti na mreži kako bi drugi ljudi mogli kopirati PiCar. To je važno jer će naš laboratorij u budućnosti proizvoditi više automobila i zato što želimo da automobil bude dostupan ljudima širom zemlje. Dijelovi moraju imati podatkovne listove jer ćemo izvoditi pokuse s PiCar -om. Prilikom izvođenja akademskih eksperimenata važno je točno znati što ulazi u opremu koju koristite. Posjedovanje podatkovnih listova čini eksperiment ponovljivim.

Korak 2: Pristup 3D modelima

Kako pristupiti CAD datotekama hostiranim na Onshape -u:

1. Idite na

2. Ako ste dobili podatke o računu, upotrijebite te vjerodajnice za prijavu.

3. U protivnom, stvorite novi račun. Nakon što postavite račun i prijavite se, idite na: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… da biste pristupili Pi Car sklopu.

4. Otvaranjem veze odvest ćete se u datoteku Pi Car Assembly, kao što se vidi na gornjim slikama. Ako koristite navedene vjerodajnice, imat ćete pristup za uređivanje ovog sklopa i svih datoteka dijelova. Ako koristite novi korisnički račun, možete stvoriti kopiju sklopa i tako ga urediti.

5. Da biste naučili Onshape, idite na

6. Gornja slika prikazuje kako pristupiti svakom dijelu, sklopu, podsklopu ili crtežu.

7. Najbolji način da provjerite dimenzije (udaljenost ili kut između dijelova) je da pogledate crtež odgovarajućeg dijela ili sklopa. Prije provjere dimenzija, svakako sinkronizirajte crtež s pripadajućim sklopom ili dijelom klikom na gumb za ažuriranje kako je prikazano na gornjoj slici.

8. Da biste provjerili određenu dimenziju, upotrijebite alat za dimenziranje točka-točka, točka-linija, linija-linija, kut itd., A zatim kliknite na par točaka/linija, kao što je prikazano gore slika.

Korak 3: Preuzimanje 3D modela

Sada kada imate pristup 3D modelima, morate ih preuzeti u 3D ispis

9 dijelova koje trebate preuzeti:

• Finale šasije
• Ackermannova osnovna poveznica
• Ackermann servo truba

• Šesterokutni kotač 12 mm

  (x2) Obje strane su identični dijelovi

• Ackermannova ruka

  (x2) I lijeva i desna strana; ove datoteke su zrcalne slike jedna druge

• Ackermann pin link

  (x2) Obje strane su identični dijelovi

1. Za preuzimanje gornjih dijelova idite na glavnu PiCar skupštinu u OnShapeu
2. Desnom tipkom miša kliknite dio koji želite preuzeti
3. Kliknite izvoz
4. Spremite datoteku kao.stl datoteku
5. Ponovite ove korake za spremanje svih 9 datoteka kao.stl datoteka

Ako naiđete na problem u kojem se datoteke ne mogu preuzeti, datoteke koraka ili stl datoteke možete pronaći na našem GitHubu. Na glavnoj stranici kliknite hw, šasija i na kraju stl_files ili step_files.

Korak 4: 3D ispis. STL datoteka

Ispišite sve.stl datoteke pomoću svog 3D pisača

Većina ispisa mora biti tiskana s nosačima, ali otkrio sam da neki od njih bolje ispisuju bez njih. Preporučujem da ispisujete Ackermann servo trubu, šesterokutni kotač 12 mm i dijelove Ackermannove ruke u zasebnom ispisu i bez oslonaca. To će smanjiti ukupno vrijeme ispisa i povećati kvalitetu ispisa.

Ispisao sam sve dijelove sa 100% ispunom, ali ovo je bio osobni izbor. Mogli biste se popuniti i do 20% ako želite. Odlučio sam tiskati s tako velikom ispunom u pokušaju povećati čvrstoću dijelova.

Moji su otisci postavljeni na visinu sloja od 0,1 mm. Donio sam ovu odluku jer je 0,1 mm zadana postavka za moj 3D pisač. Preporučio bih ispis dijelova između visine sloja od 0,1 mm do 0,2 mm.

Korak 5: Gurnite ležajeve u 3D ispisani prednji sustav za upravljanje

Ležaj od 3 mm ulazi u oba Ackermann Arm 3D ispisana dijela

Trebali biste moći gurnuti ležajeve prstima. Međutim, ako je potrebna veća sila, preporučujem da pritisnete ravni predmet u ležaj kako biste mogli pritisnuti veću silu. Pokušajte ne koristiti oštre predmete niti naglo udariti u ležaj.

Pritisnite dva ležaja od 2 mm u oba dijela ruke Ackermann

Pritisnite ležaj od 2 mm u oba dijela Ackermann Pin Link

Molimo pogledajte fotografije kako biste razumjeli kamo idu svi ležajevi. To bi trebalo biti lako reći jer će ležajevi ući samo u rupu ispravne veličine.

Korak 6: Zavijte Ackermann servo trubu na servo

Pritisnite Ackermann Servo Horn 3D ispisani dio na vrh serva.

Ackermann servo truba trebala bi se uskočiti. Ako se to ne dogodi, možete odrezati vrh serva. Kao što možete vidjeti na prvoj fotografiji, odrezao sam vrh serva da vam pokažem kako bi to izgledalo.

Upotrijebite jedan od vijaka koji ste dobili uz servo za pričvršćivanje Ackermann servo trube na servo

Ovaj korak je prilično naprijed. Vijak će osigurati da su dijelovi pouzdano povezani.

Korak 7: Spajanje 3D ispisanog sklopa prednjeg kotača

Spojite dva dijela Ackermann ruke s Ackermann baznom vezom s dva M2 vijka i matice

Za ovaj korak upotrijebite središnji ležaj. Molimo pogledajte fotografije da vidite gdje možete pričvrstiti dijelove Ackermann ruke. Dvije strane trebaju biti zrcalna slika jedna druge.

Spojite dva dijela Ackermann Pin Link na dijelove Ackermann Arma pomoću dva M2 vijka i matice.

Kraj Ackermann Pin Link koji NEMA ležaj je kraj koji koristite za pričvršćivanje Ackermann ruke. Molimo pogledajte fotografije kako biste dobili ispravnu orijentaciju dijelova.

VAŽNO: Lijevi i desni dio Ackermann Pin Link okrenuti su jedan prema drugom

To znači da bi jedan ležajni kraj trebao plutati iznad drugog, kao što se vidi na fotografijama.

Korak 8: Pričvrstite servo na sklop prednjeg kotača

Pomoću vijka i matice M2 pričvrstite servo na sklop prednjeg kotača

Ackermann servo truba ide između dva dijela Ackermann Pink Link. Pogledajte fotografije kako biste dobili ispravnu orijentaciju dijelova.

Korak 9: Spojite kotače na sklop prednjih kotača

Umetnite dva šesterokutna 3D ispisana dijela kotača od 12 mm u dva kotača

Ovaj 3D ispisani dio djeluje kao odstojnik između kotača i automobila. To omogućuje da gume budu što bliže šasiji, a da se pritom ne dodiruju.

Pomoću dva vijka i matice M3 pričvrstite dva kotača na sklop prednjeg kotača

Glava vijka ide s vanjske strane kotača, a matica s unutarnje strane. Time je sklop prednjih kotača dovršen.

Korak 10: Montirajte zupčanik na osovinu motora

Zupčanik mora biti zabijen na osovinu motora

Preporučujem korištenje plastičnog čekića kako ne biste oštetili dijelove. Zupčanik držite blizu ruba vratila kao što je prikazano na fotografiji.

Korak 11: Izrežite osovinu na duljinu

Odrežite osovinu na 69 mm

Osovina promjera 6 mm duga je 200 mm kad stigne iz McMaster Carra. Za ovu konstrukciju osovina se mora rezati na 69 mm.

Preporučujem korištenje Dremela s nastavkom za rotacijsku disk brusilicu. Budući da je osovina izrađena od nehrđajućeg čelika, za rezanje na duljinu trebat će nekoliko minuta brušenja. Trebalo mi je nešto više od 5 minuta da režem osovinu za ovu konstrukciju. Preporučujem da se Dremel izreže pokosa na kraju osovine. To će omogućiti montiranim ležajevima i zupčaniku lakše klizanje.

Korak 12: Pomaknite ležajeve na osovinu

Ugrađeni ležajevi moraju se umetnuti na osovinu

Time počinje izrada sklopa stražnjih kotača

Korak 13: Montirajte zupčanik na osovinu

Gurnite zupčanik zupčanika na desnu stranu osovine

Uvjerite se da je vijak za zaključavanje s unutarnje strane zupčanika.

Pomoću priloženog imbus ključa, zavrnite vijak za blokiranje dok se čvrsto ne pričvrsti za osovinu

Možda bi bilo najbolje da za sada vijak za zaključavanje držite labavim i kasnije ga do kraja zategnete. To će osigurati da se zubi zupčanika dobro uklapaju u zupčanik.

Korak 14: Pričvrstite šesterokutne adaptere na 2 kotača

Pričvrstite dva šesterokutna adaptera na kotače pomoću isporučenih vijaka.

Provjerite jesu li vijci do kraja pritegnuti.

Korak 15: Pričvrstite kotače i ležajeve jastuka na osovinu

Gurnite oba kotača na oba kraja osovine

Pritegnite sigurnosne vijke tako da kotači budu fiksirani

Korak 16: Montirajte motor bez četkica na šasiju

Montirajte motor na kućište pomoću tri vijka M2.

Za kasnije će biti korisno ako žice orijentirate tako da budu okrenute prema unutrašnjosti kućišta.

Korak 17: Montirajte sklop stražnjeg kotača na šasiju

Montirajte sklop stražnjeg kotača na šasiju pomoću četiri vijka i matice M3.

Uvjerite se da su zupčanik zupčanika i zupčanik poravnati i da su im zubi dobro povezani.

Ako zubi nisu dobro povezani, otpustite sigurnosni vijak na zupčaniku. Pomaknite zupčanik uz osovinu dok se ne spoji s zupčanikom.

Korak 18: Pričvrstite sklop prednjih kotača na šasiju

Montirajte sklop prednjeg kotača na šasiju pomoću četiri vijka i matice M3.

Postavite servo u pravokutnu servo kutiju u šasiji.

Korak 19: Spojite ESC na motor bez četkica

Spojite žice iste boje na motoru sa žicama na ESC -u

Ove žice osiguravaju napajanje motora. Motor je motor bez četkica, što znači da se pokreće izmjeničnom strujom u tri seta zavojnica. ESC odlučuje kada će promijeniti struju ovisno o pwm signalu koji dobiva iz svog informacijskog kabela.

Korak 20: Spojite ESC i informacijske kabele motora na prijemnik

Uvjerite se da su pozitiva i uzemljenje na ispravnom mjestu za vaš prijemnik. Vrlo je važno da sve pozitivne (crvene) žice budu u istom redu.

Pogledajte korisnički priručnik vašeg daljinskog upravljača kako biste utvrdili na koje mjesto mora proći svaki od kabela. Za moj kontroler, servo kabel je u prvom kanalu, dok je ESC kabel u drugom kanalu.

Korak 21: Sve napajajte LiPo baterijom i testirajte pomoću RC kontrolera

Uključite LiPo bateriju u ESC za napajanje cijelog sustava. Sada možete upravljati automobilom sa svojim RC kontrolerom. Provjerite radi li cijeli sustav kako je predviđeno.

Možda ćete morati prilagoditi servo kako bi automobil vozio ravno. Većina RC kontrolera omogućuje vam podešavanje ovog kuta. Također možete podesiti koliko ćete okretati kotač dok se automobil ne pokrene. Preporučujem da pročitate priručnik za vlasnike vašeg daljinskog upravljača kako biste razumjeli njegove različite funkcije.