Моторизированное шасси

Этот проект задумывался для обучения и ознакомления с существующими технологиями для удаленного управления устройствами, а также попытка понять, как можно в будущем создать автономное робототехническое устройство, взаимодействующее с человеком.

На блошином рынке за копейки была приобретена часть детской игрушки от радиоуправляемого автомобиля. Это выглядело так (в игрушке была своя китайская электроника).

Шаг 1. Управление двигателем.

Шасси было разобрано и снят двигатель постоянного тока DC. Управление маломощным двигателем можно осуществлять непосредственно с самой платы Arduino. Вот как может выглядеть схема:

Скетч Arduino IDE:

     const int M0T0R=9; // Вывод 9 Arduino для подключения двигателя
     const int РОТ=0; // Вывод A0 Arduino для подключения потенциометра
     int val = 0;

     void setup() {
      pinMode (MOTOR, OUTPUT);
     }

     void loop() {
     val = analogRead(POT);
     val = map(val, 0, 1023, 0, 255);
     analogWrite(MOTOR, val)
     }

Чтобы управлять скоростью вращения двигателя нужно регулировать положение ручки потенциометра. При полностью выведенном движке потенциометра двигатель остановлен, при полностью введенном — вал двигателя вращается с максимальной скоростью. Не забывайте, что контроллер Arduino работает очень быстро, цикл повторяется несколько тысяч раз в секунду! Поэтому малейшее изменение положения движка потенциометра сразу же сказывается на частоте вращения двигателя.

Пример работы с сервоприводом «Радиальный датчик расстояния»

Мне в изучении очень помогла книга Джереми Блюма «Изучаем Arduino». Всем советую!

Шаг 2. Подключение драйвера двигателей и радиоуправление.

На AliExpress был заказан драйвер двигателей Arduino Motor Shield V.1.

Характеристики:

Микросхема	L293D
Напряжение питания	+4,5...+ 25 В
Номинальный ток для каждого канала	0,6 А
Пиковый ток для каждого канала	1.2 А
Количество одновременно подключаемых двигателей	4 шт
Количество одновременно подключаемых шаговых двигателей	2 шт
Количество подключаемых сервомоторов	2 шт
Реверс каждого двигателя	да
Независимое управления всеми каналами	да

Плата очень просто подключается к Arduino и в интернете полно примеров как управлять двигателями используя этот драйвер (вставить ссылку).

Для управления движущейся моделью будем использовать аппаратуру радиоуправления. Передача команд к модели происходит по радиоканалу с помощью модуляции FM (Frequency Modulation). Аппаратура радиоуправления состоит из передатчика RadioLink AT9 и размещенной на модели приемника R9D. Arduino получает и обрабатывает команды от приемника.

Характеристики:

Передатчик RadioLink AT9
Частота	2.4ГГц
Количество каналов	10
Напряжения питания	8.6~15В
Время отклика	3 мс
Дальность действия	900м по земле, более 1500м по воздуху
Экран	2.8" 16 цветов , разрешение 240х320
Приемник RadioLink R9D
Модуляция	DSSS
Частота	2.4ГГц
Рабочее напряжение	до 10В
Ток потребления:	38-45mA

 

Скетч для Arduino IDE:

     #include 

     После того, как я подсоединил все двигатели к MotorShield, стало понятно, что плате не хватает мощности и она сильно греется. Сравнив характеристики с Arduino MotorShield v.2, плату пришлось поменять.
  

     Arduino MotorShield v.2
  


         Микросхема
      

         TB6612
      

         Используемый протокол управления
      

         I2C
      

         Напряжение питания
      

         5 – 12 В
      

         Номинальный ток для каждого канала
      

         1,2 А
      

         Пиковый ток для каждого канала
      

         3 А
      

         Количество одновременно подключаемых двигателей
      

         4 шт
      

         Количество одновременно подключаемых шаговых двигателей
      

         2 шт
      

         Количество подключаемых сервомоторов
      

         2 шт
      

         Реверс каждого двигателя
      

         да
      

         Независимое управления всеми каналами
      

         да
      

      
  

     Чтобы занимать меньше места в коробке модели решил переделать плату под Arduino Micro.
  

      
  


     Параметры платы:
  

         Микроконтроллер
      

         ATmega32u4
      

         Рекомендуемое напряжение питания
      

         7-12 В
      

         Цифровых вводов/выводов
      

         20
      

         ШИМ
      

         7
      

         Аналоговые выводы
      

         12
      

         Максимальная сила тока
      

         40 mAh
      

         Flash память
      

         32 КБ
      

         SRAM
      

         2,5 КБ
      

         EEPROM
      

         1 КБ
      

         Тактовая частота
      

         16 МГц
      

      
  

     Двигатель заработали нормально, также пришлось подключить второй канал радиоприемника для управления поворотом колес.
  
ШАГ 3. Собираем всю конструкцию.

     Схема подключения.
  


      
  

     Полный скетч:
  
Система стабилизации и управления камерой

     В качестве системы стабилизации был выбран 3-х осевой мотоподвес на базе контроллера BGC Storm32.
  

          
      

          
      



         Питание: 11,1-16,8 в
      

         Процессор: STM32F103RC на 72 МГц
      

         Рабочий ток: 350mA
      

          
      

         Драйвер двигателя: DRV8313 с защитой от короткого замыкания, от перегрева
      

         Двигатель: 2 шт. 2204 260kv и 1 шт. 2805 145kv бесщёточного типа
      

         Встроенный гироскоп и датчик ускорения MPU6050
      

          
      

         Шаг: от-90 ° до + 90 °
      

          
      

         Рулон: от-25 ° до + 25 °
      

          
      

         Рыскания: от-90 ° до + 90 °
      

          
      

      
  

     Процесс прошивки.
  
Базовая станция управления

     Для передачи видео на расстоянии технология WI-FI на 2.4 ГГц не подходит, т.к. не позволяет передавать потоковое видео без задержки, поэтому была выбрана система на Boscam RC805 FPV 5.8 GHz и TS351.
  

         Boscam RC805 FPV 5.8 GHz
      

         TV тюнер EasyCAP
      
    
      
    
      

         Мощность: 12 В ± 5%
      

          
      

         Получают ток: 100mA
      

          
      

         Приемник канал: 8 каналов
      

          
      

     Камера и передатчик
  

         Камера Clestech CVBS
      

         TS351
      



         Питание: 12 в.
      

         Встроенный микрофон аудио устройство захвата
      

         Светочувствительная матрица: SONY
      

         Двойной выход AV
      

         Подключение: CCTV
      

         Источник питания: 12 В постоянного тока
      

          
      

         Угол обзора: 90
      

         Видео: PAL/NTSC
      

         Формат сжатия: H.264
      

         Вес: 55 г (с антенной)
      

          
      

         Объектив: 3.6 мм
      

         8 Каналы по выбору
      

         Тип камеры: аналоговая
      

          
      

      
  

     Как выглядит станция управления
  


     В итоге у меня получилась такая конструкция:
  


     Смета:
  

         Шасси
      

         200
      

         Arduino MotorShield v.2.0
      

         300
      

         Arduino Micro
      

         150
      

         RadioLink AT9 + R9D
      

         6000*
      

         3 axis gimbal + storm32
      

         3000
      

         Boscam RC805 + TS351
      

         1500
      

         TV тюнер Easycap
      

         500
      

         Камера 1200 tvl Clestech CVBS Camera
      

         1000
      

         Аккумулятор 3S 11.1 в
      

         350
      

         ИТОГО
      

         13000
      

      
  

     *Данное устройство планирую использовать для управления квадрокоптером.