PiCar: Autonomisen autoalustan rakentaminen: 21 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tässä ohjeessa kuvataan PiCarin rakentamiseen tarvittavat vaiheet

Mikä on PiCar?

PiCar on avoimen lähdekoodin autonominen autoalusta. Se ei ole itsenäinen, mutta voit helposti lisätä antureita auton ohjaamiseen Arduinolla tai Raspberry Pi: llä.

Miksi käyttää PiCaria RC -auton sijaan?

PiCarin käyttö on hyvin samanlaista kuin RC -auton käyttö alustana. Kuitenkin PiCar antaa sinulle enemmän hallintaa ja on helpompi muokata kuin RC -auto. PiCarin runko on 3D -tulostettu, ja voit helposti muokata 3D -mallia lisätäksesi tilaa autoon tarvittaessa. Lisäksi kaikki osat ovat joko helposti saatavilla verkossa tai ne voidaan tulostaa 3D -muodossa.

Kuka teki PiCarin?

PiCar suunniteltiin Washingtonin yliopistossa St. Louisissa Humberto Gonzalezin ja Silvia Zhangin laboratoriossa. Auto suunniteltiin toukokuussa 2017 ja se osallistui robotiikkakilpailuun kesäkuussa. PiCar tuli kymmenen parhaan joukkoon yli 30 kansainvälisestä tiimistä Silk Road Robotics Innovations -kilpailussa Xi'an Jiaotongin yliopistossa Xi'anissa, Kiinassa. Tässä on linkki YouTube -videoon FlowBotista.

Tässä ohjeessa kerrotaan vain PiCarin rakentamisesta. Jos haluat esimerkkikoodin käytettäväksi PiCarisi kanssa, katso esimerkkikoodia ja muita asiakirjoja GitHub -arkistostamme.

Vaihe 1: Osaluettelo

Osaluettelo:

• Harjaton moottori ja ESC (32,77 dollaria)
• Akku (10,23 dollaria)
• Servomoottori (6,15 dollaria)
• Pyörät (28 dollaria; insertti ja liimattu pyörään)
• Akseli, 6 mm (19,38 dollaria)
• Hex -pyörän sovittimet (3,95 dollaria)
• Suuri vaihde (8,51 dollaria)
• Hammaspyörä (5,49 dollaria)
• 3 mm reikälaakerit, 8 mm ulkohalkaisija (8,39 dollaria)
• 2 mm reikälaakerit, 5 mm ulkohalkaisija (9,98 dollaria)
• Akselin laakerit (30,68 dollaria)
• M3- ja M2 -ruuvit (9,99 dollaria)
• Pääsy 3D -tulostimeen

Yhteensä: 176,00 dollaria

Valinnainen:

• ESC -ohjelmointikortti (8,40 dollaria)

  Turnigy TrackStar ESC -ohjelmointikortti

• Akkulaturi (24,50 dollaria)

  Turnigy P403 LiPoly / LiFe AC / DC -laturi (US -pistoke)

• Alan -jakoavainsarja (9,12 dollaria)

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

• RC -ohjain vastaanottimella (22,58 dollaria)

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

• Arduino (10,9 dollaria)

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

• Leipälauta (6,99 dollaria)

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

• Eri johdot (6,99 dollaria)

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

Yhteensä: 89,48 dollaria

Osat valittiin kolmen kriteerin perusteella:

• Toimivuus
• Esteettömyys
• Tietolomakkeen saatavuus

Osien on toimittava hyvin, jotta ne toimivat toivotulla tavalla ja kestävät pitkään. Ne on helppo ostaa verkosta, jotta muut ihmiset voivat kopioida PiCarin. Tämä on tärkeää, koska laboratoriomme aikoo valmistaa lisää autoja tulevaisuudessa ja koska haluamme, että auto on ihmisten saatavilla kaikkialla maassa. Osilla on oltava tietolomakkeet, koska teemme kokeita PiCarilla. Akateemisia kokeita suoritettaessa on tärkeää tietää tarkalleen, mitä käyttämillesi laitteille tulee. Tietolomakkeiden avulla kokeilu voidaan toistaa.

Vaihe 2: 3D -mallien käyttäminen

Onshape -palvelussa isännöityjen CAD -tiedostojen käyttäminen:

1. Siirry osoitteeseen

2. Jos sinulle on annettu tilitiedot, kirjaudu sisään kirjautumistiedoilla.

3. Muussa tapauksessa luo uusi tili. Kun tilisi on määritetty ja olet kirjautunut sisään, siirry osoitteeseen https://cad.onshape.com/documents/79e37a701364950… päästäksesi Pi Car -kokoonpanoon.

4. Linkin avaaminen vie sinut Pi Car Assembly -tiedostoon, kuten yllä olevissa kuvissa näkyy. Jos käytät annettuja kirjautumistietoja, sinulla on muokkausoikeudet tähän kokoonpanoon ja kaikkiin osatiedostoihin. Jos käytät uutta käyttäjätiliä, voit luoda kokoonpanon kopion ja muokata sitä tällä tavalla.

5. Jos haluat oppia Onshapen, siirry osoitteeseen

6. Yllä oleva kuva osoittaa, miten pääset käsiksi kaikkiin osiin, kokoonpanoihin, osiin tai piirustuksiin.

7. Paras tapa tarkistaa mitat (osien välinen etäisyys tai kulma) on siirtyä kunkin osan tai kokoonpanon piirustukseen. Ennen kuin tarkistat mitat, muista synkronoida piirustus vastaavan kokoonpanon tai osan kanssa napsauttamalla päivityspainiketta yllä olevan kuvan mukaisesti.

8. Voit tarkistaa tietyn ulottuvuuden käyttämällä pisteestä pisteeseen, pisteestä viivaan, suorasta linjaan, kulmasta jne. Ulottuvuustyökalua ja napsauttamalla piste-/viivaparia, kuten yllä on esitetty kuva.

Vaihe 3: 3D -mallien lataaminen

Nyt kun sinulla on pääsy 3D -malleihin, sinun on ladattava ne 3D -tulostettavaksi

9 osaa, jotka sinun on ladattava:

• Alustan finaali
• Ackermannin peruslinkki
• Ackermann -servosarvi

• Renkaan kuusiokolmio 12 mm

  (x2) Molemmat puolet ovat identtisiä osia

• Ackermannin käsivarsi

  (x2) sekä vasen että oikea puoli; nämä tiedostot ovat toistensa peilikuvia

• Ackermannin linkki

  (x2) Molemmat puolet ovat identtisiä osia

1. Voit ladata yllä olevat osat siirtymällä OnShapen PiCar -pääkokoonpanoon
2. Napsauta hiiren kakkospainikkeella osaa, jonka haluat ladata
3. Napsauta vientiä
4. Tallenna tiedosto.stl -tiedostona
5. Tallenna kaikki 9 tiedostoa.stl -tiedostoina toistamalla nämä vaiheet

Jos kohtaat ongelman, jonka vuoksi tiedostoja ei voi ladata, löydät vaihe- tai stl -tiedostot GitHubista. Napsauta pääsivulta hw, chassis ja lopuksi stl_files tai step_files.

Vaihe 4: 3D -tulostus. STL -tiedostot

Tulosta kaikki.stl -tiedostot haluamallasi 3D -tulostimella

Suurin osa tulosteista on tulostettava tuilla, mutta huomasin, että muutama niistä tulostaa paremmin ilman niitä. Suosittelen, että tulostat Ackermann -servosarven, pyörän kuusikulmaisen 12 mm: n ja Ackermann -käsivarren osat erillisenä painoksena ilman tukia. Tämä lyhentää tulostusaikaa ja parantaa tulosteiden laatua.

Tulostin kaikki osat 100% täytteellä, mutta tämä oli henkilökohtainen valinta. Voit halutessasi laskea jopa 20% täyteaineeseen. Päätin tulostaa niin suurella täytteellä yrittäen lisätä osien lujuutta.

Tulosteeni oli asetettu 0,1 mm: n kerroksen korkeudelle. Tein tämän päätöksen, koska 0,1 mm on 3D -tulostimen oletusasetus. Suosittelen tulostamaan osia, joiden kerroskorkeus on 0,1 mm - 0,2 mm.

Vaihe 5: Työnnä laakerit 3D -tulostettuun etuohjausjärjestelmään

3 mm: n laakeri menee molempiin Ackermann Arm 3D -painettuihin osiin

Sinun pitäisi pystyä työntämään laakerit sisään sormillasi. Jos kuitenkin tarvitset enemmän voimaa, suosittelen painaa tasaisen esineen laakeriin, jotta voit työntää enemmän voimaa. Yritä olla käyttämättä teräviä esineitä tai iskeä laakeria äkillisesti.

Paina kaksi 2 mm: n laakeria Ackermann -varren molempiin osiin

Paina 2 mm: n laakeri molempiin Ackermann Pin Link -osiin

Katso kuvista, missä kaikki laakerit menevät. Sen pitäisi olla helppo kertoa, koska laakerit menevät vain oikean kokoiseen reikään.

Vaihe 6: Kierrä Ackermann Servosarvi Servoon

Paina Ackermann Servo Horn 3D -painettu osa servon päälle.

Ackermann Servosarven pitäisi napsahtaa suoraan sisään. Jos ei, voit leikata servon kärjen. Kuten näet ensimmäisessä valokuvassa, leikkasin servoni kärjen pois näyttääkseni, miltä se näyttäisi.

Käytä yhtä servosi mukana tulleista ruuveista ruuvaamalla Ackermann Servo -torvi servoon

Tämä askel on melko suoraviivainen. Ruuvi varmistaa, että osat on liitetty luotettavasti.

Vaihe 7: 3D -tulostetun etupyöräkokoonpanon liittäminen

Liitä kaksi Ackermann -varren osaa Ackermann -pohjalenkkiin kahdella M2 -ruuvilla ja mutterilla

Käytä tässä vaiheessa keskilaakeria. Katso kuvista, mihin Ackermann -varsi -osat kiinnitetään. Molempien puolien tulisi olla toistensa peilikuva.

Liitä kaksi Ackermann Pin Link -osaa Ackermann Arm -varren osiin kahdella M2 -ruuvilla ja mutterilla.

Ackermann -nivellenkin pää, jossa EI ole laakeria, on pää, jota käytät Ackermann -varren kiinnittämiseen. Katso osista oikea suunta katsomalla kuvia.

TÄRKEÄÄ: Ackermann Pin Linkin vasen ja oikea osa käännetään toisiinsa nähden

Tämä tarkoittaa, että yhden laakerin pään pitäisi kellua toisen yläpuolella, kuten kuvista näkyy.

Vaihe 8: Kiinnitä servo etupyörään

Kiinnitä servo etupyörään M2 -ruuvilla ja mutterilla

Ackermann -servosarvi kulkee kahden Ackermann Pink Link -osan välillä. Katso kuvia, jotta saat osien oikean suunnan.

Vaihe 9: Yhdistä pyörät etupyörään

Aseta 12 mm: n kuusipyöräiset 3D -painetut osat kahteen pyörään

Tämä 3D -painettu osa toimii välikappaleena pyörän ja auton välillä. Näin renkaat voivat olla mahdollisimman lähellä runkoa, mutta eivät silti kosketa.

Kiinnitä kaksi pyörää etupyörään kahdella M3 -ruuvilla ja mutterilla

Ruuvin pää menee pyörän ulkopuolelle ja mutteri sisäpuolelle. Tämä viimeistelee etupyörän kokoonpanon.

Vaihe 10: Asenna hammaspyörävaihde moottorin akselille

Hammaspyörä on lyötävä moottorin akselille

Suosittelen muovivasaran käyttöä, jotta et vahingoita osia. Pidä hammaspyörävaihde akselin reunan lähellä kuvan mukaisesti.

Vaihe 11: Leikkaa akseli pituudeksi

Leikkaa akseli 69 mm: iin

Halkaisijaltaan 6 mm: n akseli on 200 mm pitkä, kun se tulee McMaster Carrilta. Tätä rakennetta varten akseli on leikattava 69 mm: iin.

Suosittelen Dremelin käyttöä pyörivällä hiomakoneella. Koska akseli on valmistettu ruostumattomasta teräksestä, sen leikkaaminen pituudeksi kestää useita minuutteja. Kesti hieman yli 5 minuuttia leikkaamaan akselin tätä rakennetta varten. Suosittelen Dremelin käyttöä viisteen leikkaamiseen akselin päähän. Tämä mahdollistaa asennettujen laakereiden ja hammaspyörien liukumisen helpommin.

Vaihe 12: Liu'uta asennetut laakerit akselille

Asennetut laakerit on liu'utettava akselille

Tämä alkaa rakentaa takapyöräkokoonpanoa

Vaihe 13: Asenna hammaspyörä akselille

Liu'uta hammaspyörä akselin oikealle puolelle

Varmista, että lukitusruuvi on vaihteen sisäpuolella.

Kierrä lukitusruuvia mukana toimitetulla kuusiokoloavaimella, kunnes se on tiukasti akselia vasten

On parasta pitää lukitusruuvi toistaiseksi auki ja kiristää se myöhemmin kokonaan. Tämä varmistaa, että hammaspyörän hampaat sopivat yhteen hammaspyörän kanssa.

Vaihe 14: Kiinnitä kuusioadapterit kahteen pyörään

Kierrä kaksi kuusiokoloadapteria renkaisiin mukana toimitetuilla ruuveilla.

Varmista, että ruuvit on kiristetty kokonaan.

Vaihe 15: Kiinnitä pyörät ja tyynylohkojen laakerit akseliin

Liu'uta molemmat pyörät akselin kumpaankin päähän

Kiristä lukitusruuvit niin, että pyörät ovat paikallaan

Vaihe 16: Kiinnitä harjaton moottori runkoon

Kiinnitä moottori runkoon kolmella M2 -ruuvilla.

Myöhemmin on hyödyllistä, jos suuntaat johdot siten, että ne osoittavat rungon sisäpuolta kohti.

Vaihe 17: Asenna takapyöräkokoonpano runkoon

Kiinnitä takapyörä runkoon neljällä M3 -ruuvilla ja mutterilla.

Varmista, että hammaspyörä ja hammaspyörä on kohdakkain ja että niiden hampaat sopivat hyvin.

Jos hampaat eivät liity kunnolla, löysää hammaspyörän lukitusruuvia. Siirrä hammaspyörää akselia pitkin, kunnes se osuu hammaspyörään.

Vaihe 18: Kiinnitä etupyörä runkoon

Kiinnitä etupyörä runkoon neljällä M3 -ruuvilla ja mutterilla.

Asenna servo alustan suorakulmaiseen servolaatikkoon.

Vaihe 19: Liitä ESC harjaton moottori

Liitä moottorin samanväriset johdot ESC: n johtoihin

Nämä johdot tuottavat moottorille virtaa. Moottori on harjaton moottori, mikä tarkoittaa sitä, että sitä käytetään vaihtovirralla kolmessa käämisarjassa. ESC päättää, milloin virtaa muutetaan, riippuen informaatiokaapelista saamastaan pwm -signaalista.

Vaihe 20: Liitä ESC- ja moottoritietokaapelit vastaanottimeen

Varmista, että positiivinen ja maadoitus ovat vastaanottimessa oikeassa paikassa. On erittäin tärkeää, että positiiviset (punaiset) johdot ovat kaikki samalla rivillä.

Katso RC -ohjaimen käyttöoppaasta, mihin paikkaan kukin kaapeli on vietävä. Ohjaimessani servokaapeli on kanavalla yksi, kun taas ESC -kaapeli on kanavalla kaksi.

Vaihe 21: Käynnistä kaikki LiPo -akulla ja testaa RC -ohjaimella

Liitä LiPo -akku ESC: hen, jotta voit käyttää koko järjestelmää. Voit nyt ohjata autoa RC -ohjaimellasi. Testaa, että koko järjestelmä toimii aiotulla tavalla.

Saatat joutua säätämään servoa niin, että auto ajaa suoraan. Useimpien RC -ohjaimien avulla voit virittää tämän kulman. Voit myös säätää, kuinka pitkälle käännät pyörää, kunnes auto käynnistyy. Suosittelen lukemaan RC -ohjaimen käyttöoppaan, jotta ymmärrät sen eri toiminnot.