树莓派+二自由度云台小车(四)--二自由度云台
一、双舵机实现云台运动
(1)舵机的运动原理
通常情况下,伺服电机(舵机)是由一个标准的直流系统和一个内部反馈控制装置(一个减速齿轮和电位计)来组成的。伺服电机(舵机)的主要作用是将齿轮轴旋转到一个预定义的方向上。伺服电机(舵机)有3个输入引脚,GND、VCC和Signal。脉冲宽度调制技术(PWM)被应用于舵机的控制,轴的方向由脉冲的持续时间决定。需要记住的是,舵机转动的方向不是由占空比决定的,而是由脉冲长度 t 决定的。有的舵机使用的PWM频率为 fPWM=50HZ,其对应于的PWM周期 T=20 ms。脉冲长度 t 和转动方向之间的关系是线性的,但也取决于电机和齿轮的配合。下面是一个脉冲长度和转动方向的关系图。
==想进一步了解伺服电机的同学:==点这里
本文选用的舵机为MG90S,数字电机,下面是一些基本参数:
• 产品类型:MG90S舵机
• 产品扭矩:2.0kg/cm(4.8V),2.8kg/cm(6V)
• 产品速度:0.11秒/60°(4.8V),0.09秒/60°(6V)
• 转动角度:180°
• 工作电压:4.8 ~ 6V
• 齿轮形式:金属齿轮
• 死区设定: ...
树莓派+二自由度云台小车(三)--小车运动+简单的自动避障
小车与避障原理
一、小车运动模块
小车主要是分为动力模块和控制模块,动力模块由驱动板,直流电机加轮子以及外接供电的锂电池组成。控制模块就是树莓派了,连接驱动板对电机进行控制,实现对小车运动的控制。
==注意事项==:当小车不转的时候,一定要注意,驱动板和树莓派是否构成一个完整的回路(共地)。
其次是不同的直流电机和供电,会导致小车速度不同,然后会影响避障策略的设置,此时需要调整延时时间即可,若各位有比较好的意见,请在评论区留言,欢迎进行交流。
本文涉及的驱动板是L298n驱动板,长下面这个样子,有IN1–IN4共4个输入接口,对应OUT1–OUT4,ENA、ENB共两个使能接口,一个5V,一个12V和一个GND的电源接口,具体参数,有兴趣的可以下载看一下,由于无法直接放文件,所以可以点这里下载
![L298n驱动板](https://img-blog.csdnimg.cn/20200427000108138.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9n ...
树莓派+二自由度云台小车(二)--测试传感器
小车的耳朵(传感器)
(一)超声波传感器
超声波传感器实物图,
HC-SR04超声波模块具有性能稳定,测量距离精确,盲区小的特点,HC-SR04超声波传感器具有四个接口,分别为VCC、TRIG(触发)、ECHO(反馈)、GND。
超声波测距原理
超声波传感器。主要是利用压电晶片和共振板构成发生器,发生器接受脉冲信号,施加电压于电极,通过压电晶体的简谐振动,共振板随压电晶体振动,从而实现超声波的发射。超声波接收器的原理过程与发生器相反,当没有外加电压施加在两电极之间时,若有超声波反射到共振板,压电晶片作振动时为超声波接收器。
超声波测距的原理公式:$$D=\cfrac{回响时间340100}{2}$$
可探测距离为2cm-400cm,测量角度为15°
具体从下图可见测距原理
怎么用代码实现呢,了解一下原理。
超声波进行测距时,树莓派向TRIG发送高电平的脉冲信号,并且脉冲信号时长需要在10us以上,然后模块会产生8个40Khz的方波,用于之后在超声波ECHO端等待TRIG发送的高电平,判断是否有高电平输出,如果树莓派检测到ECHO端有高电平信号,则使用定时器进行计时,当检测为低电平 ...
树莓派+二自由度云台小车(一)--搭建环境
树莓派系统及环境的搭建
(一) 硬件准备
1、树莓派
2、SD/TF卡
3、读卡器
4、PC
==5、HDMImini线
6、鼠标、键盘、显示器
7、网线==
树莓派无自带的ROM,内存卡就是他的硬盘,所以首先要将树莓派的操作系统烧录进内存卡中。下面以windows系统烧录raspbian系统为例。
(二) 烧录系统
(1) 下载系统镜像及烧录工具
raspbian系统下载地址:https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
==推荐下载==:带有桌面和推荐软件的Raspbian Buster
win32diskimager烧录工具:https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/
下载完成之后在PC端安装win32diskimager
(2) 将下载好的镜像烧录进SD卡
将sd卡连接至电脑。格式化SD卡,然后使用win32diskimager进行烧录
等待进度条跑完,树莓派系统便烧录完毕
(三) 无显示器,有网线 ssh连接
由于树莓派官方在2016-11-25的更新版本中发布:
...
树莓派+二自由度云台小车(总)--准备及说明
小车实现思路
: (一)主要是一些环境的搭建以及基本知识
: (二)使小车能够运动
: (三)二自由度云台及摄像画面的传输
: (四)传感器的配置及简单的避障算法
: (五)将操纵功能集成到网页上(也可以做一个简单的app在手机上进行操作)
: (附)人脸识别、目标追踪,语音识别控制值小车、通过卷积神经网络实现自动避障等功能;(可自行发挥,本文暂无涉及)
树莓派
主要器件
INFO
树莓派4B
1G版本即可运行,程序运行时RAM开销约250M
SD/TF卡
用于存储系统及文件,32G即可
充电宝
用于给树莓派供电(无自动电压调节的建议不要同时供电给驱动板)
T型GPIO拓展版+面包板
==选配== 方便连线及维护
HDMImini线
==选配==,用于树莓派连接显示屏使用
树莓派外壳+散热
==选配==树莓派4B发热严重,为保证稳定及树莓派安全
小车所需
小车运动需要
INFO
直流电机加轮子
普通轮子即可(可选配麦克纳姆轮,灵活性更高,本文不涉及)
L298N驱动板
用于连接电机,供电模块和树莓派
9V~12V ...