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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Ovaj Instructable detaljno opisuje korake potrebne za izradu PiCar -a

Šta je PiCar?

PiCar je autonomna platforma za automobile otvorenog koda. Nije sam po sebi 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 modificirati od RC automobila. Šasija za PiCar je 3D štampana, a možete lako urediti 3D model kako biste dodali više prostora u automobilu ako je potrebno. Osim toga, svi dijelovi su ili lako dostupni na mreži ili se mogu ispisati 3D.

Ko je napravio PiCar?

PiCar je dizajniran na Univerzitetu Washington u St. Louisu u laboratoriji Humberta Gonzaleza i Silvije Zhang. Automobil je dizajniran u maju 2017. godine, a u junu je učestvovao na takmičenju iz robotike. PiCar je ušao u prvih 10 od 30+ međunarodnih timova na takmičenju inovacija u robotici Silk Road na Univerzitetu Xi'an Jiaotong u Sian -u, Kina. Evo veze do YouTube videa FlowBot -a.

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

Korak 1: Lista dijelova

Lista dijelova:

• Motor bez četkica i ESC (32,77 USD)
• Baterija (10,23 USD)
• Servo motor (6,15 USD)
• Točkovi (28 USD; sa umetkom i zalepljenim na točak)
• Osovina, 6 mm (19,38 USD)
• Adapter za šesterokutne kotače (3,95 USD)
• Velika brzina (8,51 USD)
• Zupčanik (5,49 USD)
• Ležajevi s provrtom od 3 mm, vanjski promjer 8 mm (8,39 USD)
• Otporni ležajevi od 2 mm, vanjski promjer 5 mm (9,98 USD)
• Osovinski ležajevi (30,68 USD)
• M3 i M2 vijci (9,99 USD)
• Pristup 3D štampaču

Ukupno: 176,00 USD

Opciono:

• 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)

• Komplet alanovih ključeva (9,12 USD)

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

• RC kontroler sa 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…

• Bread Board (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 lista sa podacima

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. Ovo je važno jer će naša laboratorija u budućnosti proizvoditi više automobila i zato što želimo da automobil bude lako dostupan ljudima širom zemlje. Dijelovi moraju imati tehničke listove jer ćemo izvoditi eksperimente s PiCar -om. Prilikom izvođenja akademskih eksperimenata važno je znati tačno šta ulazi u opremu koju koristite. Posjedovanje listova podataka čini eksperiment ponovljivim.

Korak 2: Pristupanje 3D modelima

Kako pristupiti CAD datotekama hostiranim na Onshape -u:

1. Idite na

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

3. U suprotnom, kreirajte novi račun. Nakon što je vaš račun postavljen i prijavljeni, idite na: https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… kako biste pristupili Pi Car sklopu.

4. Otvaranje veze će vas odvesti do datoteke 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 urediti ga na taj način.

5. Da biste naučili Onshape, idite na

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

7. Najbolji način da proverite dimenzije (rastojanje ili ugao između delova) je da odete na crtež odgovarajućeg dela ili sklopa. Prije provjere dimenzija, obavezno sinhronizujte crtež sa odgovarajućim sklopom ili dijelom klikom na dugme za ažuriranje kao što je prikazano na gornjoj slici.

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

Korak 3: Preuzimanje 3D modela

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

9 dijelova koje trebate preuzeti:

• Chassis Final
• Osnovna veza Ackermann
• Ackermann servo truba

• Šesterokutni kotač 12 mm

  (x2) Obje strane su identični dijelovi

• Ackermann ruka

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

• Ackermann pin link

  (x2) Obje strane su identični dijelovi

1. Da biste preuzeli gore navedene dijelove, idite na glavnu PiCar skupštinu u OnShape -u
2. Desnom tipkom miša kliknite dio koji želite preuzeti
3. Kliknite na izvoz
4. Sačuvajte datoteku kao.stl datoteku
5. Ponovite ove korake da biste spremili svih 9 datoteka kao.stl datoteke

Ako naiđete na problem zbog kojeg 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 svoje.stl datoteke pomoću svog 3D štampača

Većina otisaka mora biti odštampana sa nosačima, ali sam otkrio da neki od njih bolje štampaju bez njih. Preporučujem da odštampate Ackermann servo trubu, šesterokutni točak 12 mm i Ackermannove krakove u zasebnom otisku i bez oslonaca. Ovo će smanjiti ukupno vrijeme ispisa i povećati kvalitetu ispisa.

Odštampao sam sve dijelove sa 100% ispunom, ali ovo je bio lični izbor. Mogli biste ići do 20% ispunjenja ako želite. Odlučio sam štampati s tako velikom ispunom u pokušaju da povećam čvrstoću dijelova.

Moji otisci su postavljeni na visinu sloja od 0,1 mm. Odlučio sam se jer je 0,1 mm zadana postavka za moj 3D štampač. Preporučujem ispis dijelova između visine sloja od 0,1 mm do 0,2 mm.

Korak 5: Gurnite ležajeve u 3D štampani prednji upravljački sistem

Ležaj od 3 mm ulazi u oba Ackermann Arm 3D štampana dela

Trebali biste moći prstima pritisnuti ležajeve. Međutim, ako je potrebna veća sila, preporučujem da pritisnete ravni predmet u ležaj kako biste mogli pritisnuti veću silu. Pokušajte ne koristiti oštre predmete ili 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 da biste razumjeli gdje idu svi ležajevi. To bi trebalo biti lako reći jer će ležajevi ući samo u rupu odgovarajuće veličine.

Korak 6: Zavijte Ackermann servo trubu na servo

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

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

Upotrijebite jedan od vijaka koji ste dobili s vašim servo uređajem da biste pričvrstili Ackermann servo trubu na servo

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

Korak 7: Povezivanje 3D štampanog sklopa prednjeg kotača

Spojite dva dijela Ackermann ruke sa Ackermann baznom vezom pomoću dva M2 vijka i matice

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

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

Kraj Ackermann pin linka koji nema ležaj je kraj koji koristite za pričvršćivanje Ackermann ruke. Molimo pogledajte fotografije da biste dobili ispravnu orijentaciju dijelova.

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

To znači da bi jedan kraj ležaja 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 štampana dijela s kotačima od 12 mm u dva kotača

Ovaj 3D štampani dio djeluje kao odstojnik između kotača i automobila. Ovo omogućava gumama da budu što bliže šasiji, a da se i dalje 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 je potrebno udariti 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: Odrežite osovinu po dužini

Odrežite osovinu na 69 mm

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

Preporučujem korištenje Dremela s nastavkom za rotacijsku brusilicu. Budući da je osovina izrađena od nehrđajućeg čelika, bit će potrebno nekoliko minuta brušenja da biste je izrezali po dužini. Trebalo mi je nešto više od 5 minuta da režem osovinu za ovu konstrukciju. Preporučujem korištenje Dremela za rezanje skošenja 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

Ovo započinje izradu sklopa stražnjih kotača

Korak 13: Montirajte zupčanik na osovinu

Gurnite zupčanik zupčanika na desnu stranu osovine

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

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

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

Korak 14: Pričvrstite šesterokutne adaptere na 2 kotača

Pričvrstite dva šesterokutna adaptera na kotače pomoću isporučenih vijaka.

Uvjerite se da su 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 šasiju pomoću tri vijka M2.

Za kasnije će biti korisno ako orijentirate žice 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. Gurajte zupčanik uz osovinu dok se ne spoji s zupčanikom.

Korak 18: Pričvrstite sklop prednjih kotača na šasiju

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

Umetnite servo u pravokutnu servo kutiju u šasiji.

Korak 19: Priključite 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 ispravnoj lokaciji 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 koju lokaciju 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 sistema. Sada možete upravljati automobilom pomoću RC kontrolera. Testirajte da li cijeli sistem radi kako je predviđeno.

Možda ćete morati prilagoditi servo pogon tako da automobil vozi ravno. Većina RC kontrolera omogućuje vam podešavanje ovog kuta. Takođe možete podesiti koliko ćete okretati točak do pokretanja automobila. Preporučujem da pročitate priručnik za vlasnike vašeg RC kontrolera kako biste razumjeli njegove različite funkcije.