Autonomer Panzer auf Arduino. Wie erstelle ich einen ferngesteuerten Panzer: ein Spion mit einer Fernbedienung und einer Kamera Do-it-yourself-Panzerschlacht von Arduino

20.06.2020

Der Roboter besteht aus einem Chassis eines ferngesteuerten Panzers und mehreren anderen Komponenten, deren Liste unten angegeben ist. Dies ist mein erstes Projekt auf und ich liebe die Arduino-Plattform. Bei der Erstellung dieses Roboters habe ich Materialien aus Büchern und dem Internet verwendet.

Notwendige Materialien
1. Fahrgestell eines ferngesteuerten Panzers.
2. Arduino Uno.
3. Steckbrett und Jumper.
4. Integrierter Motortreiber SN754410NE.
5. Standardservo.
6. Ultraschall-Entfernungsmesser.
7. 9-V-Batterie und Anschluss dafür.
8. 4 D-Batterien und ein Anschluss für sie.
9. USB-A-B-Kabel.
10. Basis 6 "x 6".

Instrumente
1. Ein Satz Schraubendreher.
2. Heißklebepistole.
3. Lötzinn und Lötkolben.

Chassis

Ich habe das Chassis von einem Panzer genommen, der für 10 Dollar gekauft wurde. Die Basis kann überall daran befestigt werden, aber ich habe sie in der Mitte befestigt.

Motortreiber SN754410NE

Ich habe den SN754410NE-Treiber verwendet, um die Motoren zu steuern. Ich habe es benutzt, weil ich es hatte, aber Sie können ein anderes wie L293 verwenden.

Nun zum Verbinden des Treibers mit dem Arduino Uno. Verbinden Sie alle GND-Pins (4,5,12,13) mit dem GND des Steckbretts. Verbinden Sie die Treiber-Pins 1 und 16 mit den Arduino-Pins 9 und 10. Verbinden Sie die Treiberstifte 2 und 7 mit den Arduino-Stiften 3 und 4, dies sind die Steuerstifte des linken Motors. Verbinden Sie die Treiberstifte 10 und 15 mit den Arduino-Stiften 5 und 6, dies sind die richtigen Motorsteuerstifte. Verbinden Sie die Pins 3 und 6 mit dem linken Motor und die Pins 14 und 11 mit dem rechten. Die Pins 8 und 16 müssen mit der Stromversorgung des Steckbretts verbunden werden. Stromversorgung: 9V Batterie.

Der Ultraschall-Entfernungsmesser hilft dem Roboter, Hindernissen auszuweichen, während er sich bewegt. Es befindet sich auf einem Standard-Servo, das sich an der Vorderseite des Roboters befindet. Wenn der Roboter ein Objekt in einer Entfernung von 10 cm entdeckt, beginnt sich das Servo zu drehen und sucht nach einem Durchgang, und dann entscheidet der Arduino, welche Seite am angenehmsten zu bewegen ist.
Befestigen Sie einen Stecker daran. Begrenzen Sie das Servo so, dass es sich nicht mehr als 90 Grad zu jeder Seite drehen kann.

Der Sensor hat drei Pins GND, 5V und ein Signal. GND mit GND verbinden, 5V mit Arduino 5V und Signal mit Arduino Pin 7 verbinden.

Ernährung

Der Arduino wird von einer 9-V-Batterie über den entsprechenden Anschluss mit Strom versorgt. Um die Motoren anzutreiben, habe ich 4 Batterien der Größe D und den entsprechenden Stecker verwendet. Um die Motoren mit Strom zu versorgen, verbinden Sie die Drähte vom Halter mit der Platine mit SN754410NE.

Montage

Wenn alle Teile fertig sind, ist es Zeit, sie zusammenzubauen. Zuerst müssen wir den Arduino an der Basis befestigen. Dann befestigen wir mit Hilfe von Heißkleber den Entfernungsmesser mit einem Servo an der Vorderseite des Roboters. Dann müssen Sie die Batterien anbringen. Sie können sie überall platzieren, aber ich habe sie neben dem Arduino platziert. Wenn alles fertig ist, können Sie den Roboter einschalten, um sicherzustellen, dass der Arduino funktioniert.

Programm

Nach dem Zusammenbau des Roboters ist es also an der Zeit, ein Programm dafür zu schreiben. Nachdem ich ein paar Tage damit verbracht hatte, schrieb ich es.
Der Roboter bewegt sich in einer geraden Linie, solange das Objekt mehr als 10 cm entfernt ist. Wenn er ein Objekt bemerkt, beginnt er, den Sensor zu drehen und sucht nach einem Weg. Wenn der Scan abgeschlossen ist, wählt das Programm die optimale Seite für die Bewegung aus. Befindet sich der Roboter in einer Sackgasse, dreht er sich um 180 Grad.
Das Programm kann unten heruntergeladen werden. Sie können es ändern und ergänzen.

Der Hauptteil des Roboters ist das Fahrgestell des ferngesteuerten Panzers und andere Komponenten, deren Liste unten aufgeführt wird. Dieser Tank ist das erste Projekt des Autors auf der Arduino-Plattform, und er war froh, dass er ihn verwendet hat. Der Autor verwendete Materialien und Bücher aus dem Internet.

Materialien und Werkzeuge:
- Panzerchassis
-Arduino Uno
- Jumper und Steckbrett
- Integrierter Motortreiber SN754410NE
- Konventionelles Servo
- Ultraschall-Entfernungsmesser
- 9V Batterie mit Stecker dafür
- Batterien vom Typ D
- USB-Kabel für Arduino
- Fahrgestellbasis
- Schraubendreher
- Heißluftpistole und Kleber dafür
- Lötkolben und Lötzinn

Schritt eins. Panzerchassis.
Das Fahrgestell entnahm der Autor einem alten, auf einem Flohmarkt gekauften Abrams-Panzer. Der resultierende Tank wurde zerlegt, damit das Fahrgestell daraus entfernt werden konnte. Es ist nicht notwendig, denselben Panzer zu verwenden, jeder ferngesteuerte ist ausreichend. Außerdem ließ der Originalmotor zu wünschen übrig, so dass ich meinen eigenen zusammenbauen musste, dessen Zusammenbau erfolgt im nächsten Schritt. Nachdem der Autor das Chassis vorbereitet hatte, befestigte er die Basis mit Heißkleber daran. Es spielt keine Rolle, wo es befestigt wird, aber es wurde beschlossen, es in der Mitte zu kleben.

Schritt zwei. Lokomotivführer.
Der SN754410NE-Treiber wird zur Steuerung des Motors verwendet, der Autor hat ihn verwendet, da er verfügbar war, können Sie einen ähnlichen verwenden.
Das Verbinden des Treibers mit dem Arduino ist wie folgt:

Alle GND-Pins sind mit den GND-Pins des Steckbretts verbunden.
- Treiberstifte 1 und 16 zu Arduino 9 und 10.
- Die Pins 2 und 7 des Treibers sind mit den Pins 3 und 4 des Arduino verbunden (sie sind für die Steuerung des linken Motors verantwortlich).
- Die Arduino-Pins 5 und 6 sind mit den Treiberpins 10 und 15 verbunden (sie sind für die Steuerung des richtigen Motors verantwortlich).
- Die Pins 3 und 6 sind mit dem linken Motor und 14 und 11 mit dem rechten Motor verbunden.
- Die Pins 8 und 16 müssen mit der Stromversorgung des Bredboards verbunden werden, das von einer 9-V-Batterie gespeist wird.

Schritt drei. Installation des Entfernungsmessers.
Der Ultraschallsensor ermöglicht es dem Roboter, Hindernissen auf seinem Weg auszuweichen, während er sich bewegt. Der Sensor befindet sich auf einem Standard-Servo und wird an der Vorderseite des Roboters montiert. In dem Moment, in dem der Roboter innerhalb von 10 cm ein Hindernis bemerkt, beginnt sich das Servo in beide Richtungen zu drehen und sucht dabei nach einem Durchgang. Arduino liest Informationen vom Sensor und entscheidet, welche Seite für die weitere Bewegung günstiger ist.
Zunächst wird ein Servo am Sensor befestigt. Der Autor fixiert das Servo so, dass es sich nur um 90 Grad in jede Richtung drehen kann, mit anderen Worten, eine volle Drehung des Servos beträgt 180 Grad.

Der Sensor hat drei Pins GND, Signal und 5V. Die 5-V-Versorgung ist mit der Arduino-5-V-Versorgung, GND mit GND und das Signal mit Arduino-Pin 7 verbunden.

Schritt vier. Ernährung.
Arduino wird über eine 9-V-Batterie mit Strom versorgt und an den entsprechenden Anschluss angeschlossen. Die Motoren werden von vier D-Typ-Batterien angetrieben, die im Batteriehalter installiert sind. Zur Stromversorgung der Motoren werden die Halterdrähte mit der Platine verbunden, auf der der Motortreiber SN754410NE bereits installiert ist.

Schritt fünf. Robotermontage.
Nachdem Sie alle vorherigen Schritte abgeschlossen haben, ist es an der Zeit, alle Details zusammenzustellen. Zunächst wird der Arduino an der Basis des Tanks befestigt. Danach wird ein Ultraschall-Entfernungsmesser mit Heißkleber an der Vorderseite des Roboters befestigt. Dann befestigt der Autor die Batterien neben dem Arduino. Batterien können an jedem Teil des Tanks installiert werden. Nach der Installation aller Komponenten wurden alle Drähte angehoben und die Platine mit Strom versorgt, um sicherzustellen, dass die Montage korrekt war.

Schritt sechs. Programmcode.
Nachdem die Montage des Tanks abgeschlossen ist, ist es Zeit, ein Programm dafür zu schreiben. Das Programm sollte dem Roboter zeigen, wann er sich bewegen und wann er aufhören soll, sich zu bewegen, um eine Kollision mit einem Hindernis zu vermeiden. Beim Schreiben von Code vom Autor

Bauen wir einen ferngesteuerten Ego-Panzer, der aus bis zu 2 Kilometern Entfernung gesteuert werden kann! Mein Projekt basierte auf einem ferngesteuerten Rover, einfach zusammenzubauen, einfach zu programmieren und ein großartiges Projekt für Bastler!

Der Bot ist sehr schnell und wendig, ganz zu schweigen davon, dass er zwei leistungsstarke Motoren trägt! Es wird mit Sicherheit einem Menschen davonlaufen, egal auf welcher Oberfläche die Rennen stattfinden!

Der Bot ist auch nach monatelanger Entwicklung noch ein Prototyp.

Was ist FPV?
FPV oder First Person View ist eine First-Person-Ansicht. Normalerweise sehen wir FPV beim Spielen auf Konsolen und Computern, zum Beispiel in Rennspielen. FPV wird auch vom Militär zur Überwachung, zum Schutz oder zur Kontrolle von Schutzgebieten eingesetzt. Hobbyisten verwenden FPV in Quadcoptern für Luftaufnahmen und nur zum Spaß. Das klingt alles so cool, wie es kostet, einen Quadcopter zu bauen, also haben wir uns entschieden, etwas Kleineres zu bauen, das auf dem Boden fährt.

Wie kann man damit umgehen?
Der Bot basiert auf dem Arduino-Board. Da Arduino eine Vielzahl von Add-Ons und Modulen (RC / WiFi / Bluetooth) unterstützt, können Sie jede der Kommunikationsarten auswählen. Für diese Baugruppe verwenden wir spezielle Komponenten, die die Steuerung über große Entfernungen mit einem 2,4-GHz-Sender und -Empfänger ermöglichen, der den Bot steuert.

Im letzten Schritt gibt es ein Demo-Video.

Schritt 1: Werkzeuge und Materialien

Ich kaufe die meisten Teile in meinen örtlichen Hobbygeschäften, den Rest finde ich online - suchen Sie einfach nach den besten Angeboten. Ich verwende viele Lösungen von Tamiya und meine Anleitungen wurden unter Berücksichtigung dieser Funktion geschrieben.

Ich habe Ersatzteile und Materialien bei Gearbest gekauft - damals hatten sie einen Ausverkauf.

Wir brauchen:

Klon von Arduino UNO R3
Pololu Dual VNH5019 Motorschutz (2x30A)
Väter anpinnen
4 Abstandshalter
Schrauben und Muttern
Signalübertragungsmodul (Sender) 2,4 Ghz – lesen Sie mehr in Schritt 13
Empfänger 2,4 GHz für mindestens zwei Kanäle
2 Motoren Tamiya Plasma Dash / Hyper Dash 3
Tamiya Twin Motor Gearbox Kit (Originalmotoren enthalten)
2 universelle Tamiya-Boards
Tamiya Ketten- und Rädersatz
3 Li-Polymer-Akkus 1500 mAh
POV-Kamera mit Unterstützung für die Fernsteuerung von Richtung und Zoom
Sender und Empfänger für FPV 5,8 GHz 200 mW
Flasche Sekundenkleber
Heißkleber

Werkzeug:

Mehrfachwerkzeug
Schraubenzieher set
Dremel

Schritt 2: Montage eines gepaarten Getriebes

Zeit das Getriebe auszupacken. Einfach den Anweisungen folgen und gut ist.

Wichtiger Hinweis: Verwenden Sie eine Übersetzung von 58:1!!!

Schmieren Sie die Zahnräder vor dem Zusammenbau der Box und nicht danach
Metallabstandshalter nicht vergessen, sonst knarrt die Box
Verwenden Sie das Gear-Format 58:1, es ist schneller als 204:1

Schritt 3: Verbessern Sie die Motoren

Das Getriebe kommt mit Motoren, aber sie sind meiner Meinung nach sehr langsam. Daher habe ich mich entschieden, in dem Projekt Hyper-Dash-Motoren anstelle von Plasma-Dash-Motoren zu verwenden, die mehr Energie verbrauchen.

Plasma Dash-Motoren sind jedoch die schnellsten in Tamiyas 4WD-Motorserie. Motoren sind teuer, aber man bekommt für das Geld ein besseres Produkt. Diese kohlenstoffbeschichteten Motoren drehen mit 29.000 U/min bei 3 V und 36.000 U/min bei 7 V.

Motoren sind für den Betrieb mit 3-V-Stromversorgungen und steigender Spannung ausgelegt, obwohl dies die Leistung erhöht, aber ihre Lebensdauer verringert. Mit dem Pololu 2x30 Motor Driver und zwei Lithium-Polymer-Akkus sollte die Arduino-Software auf die maximale Geschwindigkeit von 320/400 eingestellt werden, was das bedeutet, erfährst du gleich im Codeschritt.

Schritt 4: Motortreiber

Ich mag Robotik schon sehr lange und das kann ich sagen. dass der beste Motortreiber Pololu Dual VNH5019 ist. Wenn es um Leistung und Effizienz geht, ist dies die beste Option, aber wenn wir über den Preis sprechen, ist er eindeutig nicht unser Freund.

Eine andere Möglichkeit wäre, den L298-Treiber zu bauen. 1 L298 ist für einen Motor ausgelegt, was die beste Lösung für Hochstrommotoren ist. Ich zeige Ihnen, wie Sie Ihre eigene Version eines solchen Treibers erstellen.

Schritt 5: Schienenmontage

Lassen Sie Ihrer Fantasie freien Lauf und konfigurieren Sie die Strecken nach Ihren Wünschen.

Schritt 6: Schrauben Sie die Abstandshalter fest und befestigen Sie das FPV

Verwenden Sie wieder Ihre Vorstellungskraft und finden Sie heraus, wie Sie die Streben und die Kamera für eine Ego-Perspektive positionieren. Alles mit Heißkleber fixieren. Bringen Sie das Oberdeck an und bohren Sie Löcher für die Montage der FPV-Antenne und unter den installierten Abstandshaltern, und schrauben Sie dann alles fest.

Schritt 7: Oberdeck

Der Zweck der Schaffung des Oberdecks bestand darin, den freien Platz zu vergrößern, da die FPV-Komponenten viel Platz im Boden der Drohne einnehmen und keinen Platz für das Arduino und den Motortreiber lassen.

Schritt 8: Installieren Sie Arduino und den Motortreiber

Schrauben oder kleben Sie einfach den Arduino auf das Oberdeck und docken Sie dann den Motortreiber darauf an.

Schritt 9: Installieren des Empfängermoduls

Es ist Zeit, das Rx-Modul mit dem Arduino zu verbinden. Verbinden Sie über die Kanäle 1 und 2 Kanal 1 mit A0 und Kanal 2 mit A1. Verbinden Sie den Empfänger mit den 5V- und GND-Pins des Arduino.

Schritt 10: Motoren und Batterien anschließen

Löten Sie die Drähte an den Motor und verbinden Sie sie entsprechend den Kanälen mit dem Treiber. Für die Batterie müssen Sie Ihren eigenen Anschluss mit JST-Steckern und Dyna-Steckern erstellen. Schauen Sie sich die Fotos an, um besser zu verstehen, was von Ihnen verlangt wird.

Schritt 11: Batterie

Nehmen Sie die Batterie und bestimmen Sie den Ort, an dem Sie sie installieren werden.

Sobald Sie einen Platz dafür gefunden haben, erstellen Sie einen männlichen Adapter, um ihn an die Batterie anzuschließen. Der 3S 12V Li-Po-Akku versorgt die FPV-Kamera, den Motor und Arduino mit Strom, daher müssen Sie einen Anschluss für die Motorstromleitung und die FPV-Leitung erstellen.

Schritt 12: Arduino-Code (C++)

Der Code ist sehr einfach, laden Sie ihn einfach hoch und er sollte mit dem VNH-Motortreiber funktionieren (stellen Sie sicher, dass Sie die Treiberbibliothek herunterladen und im Arduino-Bibliotheksordner ablegen).

Der Code ähnelt dem Zumobot RC, ich habe nur die Motortreiberbibliothek geändert und ein paar Dinge optimiert.

Verwenden Sie für den L298-Treiber das Standard-Zumobot-Programm, verbinden Sie einfach alles so, wie es in der Bibliothek geschrieben ist.

#define PWM_L 10 /// linker Motor
#define PWM_R 9
#define DIR_L 8 /// linker Motor
#define DIR_R 7

Laden Sie einfach den Code hoch und fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort.

Dateien

Schritt 13: Controller

Auf dem Markt gibt es verschiedene Arten von Steuerungen für funkgesteuerte Spielzeuge: für Wasser, Erde, Luft. Sie arbeiten auch auf verschiedenen Frequenzen: AM, FM, 2,4 GHz, aber am Ende bleiben sie alle gewöhnliche Controller. Ich kenne den genauen Namen des Controllers nicht, aber ich weiß, dass er für Luftdrohnen verwendet wird und mehr Kanäle als Boden- oder Wasserkanäle hat.

Ich verwende derzeit einen Turnigy 9XR-Sendermodus 2 (kein Modul). Wie Sie sehen können, sagt der Name aus, dass es modullos ist, was bedeutet, dass Sie wählen, welches 2,4-GHz-Kommunikationsmodul eingebaut werden soll. Es gibt Dutzende von Marken auf dem Markt, die ihre eigenen Funktionen in Bezug auf Verwendung, Kontrolle, Entfernung und andere verschiedene Funktionen haben. Im Moment verwende ich das FrSky DJT 2,4-GHz-Kombipaket für JR mit Telemetriemodul und V8FR-II RX, das etwas teuer ist, aber schauen Sie sich nur die technischen Daten und die Leckereien an, der Preis scheint für alle nicht viel zu sein diese Güte. Außerdem wird das Modul sofort mit dem Empfänger geliefert!

Und denken Sie daran, dass Sie selbst einen Controller und Module nicht einschalten können, bis Sie Batterien erhalten, die zum Controller passen. Finden Sie in jedem Fall den für Sie passenden Controller und entscheiden Sie sich dann für die passenden Akkus.

Tipp: Wenn Sie Anfänger sind, dann suchen Sie Hilfe bei örtlichen Hobbyläden oder finden Sie Gruppen von Amateurfunkbegeisterten, denn dieser Schritt ist nicht nur ein Witz und Sie müssen eine beträchtliche Summe Geld berappen.

Schritt 14: Prüfen

Schalten Sie zuerst den Bot ein, dann das Sendermodul, danach sollte das Empfängermodul die erfolgreiche Bindung durch Blinken der LED anzeigen.

Einsteigerleitfaden für FPV

Der Teil, der auf dem Bot installiert ist, wird als FPV-Sender und Kamera bezeichnet, und der Teil in Ihren Händen wird als FPV-Empfänger bezeichnet. Der Receiver verbindet sich mit jedem Bildschirm - sei es LCD, TV, TFT etc. Sie müssen lediglich Batterien einlegen oder an eine Stromquelle anschließen. Schalten Sie es ein und ändern Sie dann bei Bedarf den Kanal am Empfänger. Danach sollten Sie sehen, was Ihr Bot auf dem Bildschirm sieht.

FPV-Signalreichweite

Das Projekt verwendete ein kostengünstiges Modul, das in einer Entfernung von bis zu 1,5 - 2 km betrieben werden kann. Dies gilt jedoch für die Verwendung des Geräts im Freien. Wenn Sie ein stärkeres Signal erhalten möchten, kaufen Sie einen Sender mit höherer Leistung, z. B. 1000 mW . Bitte beachten Sie, dass mein Sender nur 200 mW hat und der billigste war, den ich finden konnte.

Der letzte Schritt ist, Spaß beim Fahren Ihres neuen Spionagepanzers mit einer Kamera zu haben!