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Raspberry Pi無線遙控自走車
- 2. 摘要
• 本專題基於Raspberry Pi 實做出一個多功能之無線遙控自走車,並可
使用Web控制。
• 我們利用H-橋式(H-Bridge)以驅動兩個DC馬達,並分別透過PWM訊
號來控制馬達轉速,以達到不同方向及速度控制的目的。
• 由於車體載重不平均、馬達本身可能的誤差及左右車輪受的摩擦力可
能不同,會使車體直線前進變成一個要解決的問題。因此,我們運用
了自動控制PID反饋的機制,促使2顆馬達轉速達到一致。
• 為了量測車輪實際轉速,我們在左右車輸的側邊加裝光遮斷器(Photo
Switch),利用計數光遮斷數來推算出車輪轉速。
• 在我們圓型車體,我們透過個超音波距離感測器,進行前端障礙物偵
測。
• 車體上,利用Raspberry Pi USB界面連接802.11 WIFI Dongle及
Webcam,達到遠端即時監看畫面。
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- 10. 實作說明
• 車體機構
– 基本元件
– 車體後方方向指示燈
• 馬達控制
– PWM模組
– 馬達驅動電路
• 車體控制器
– Raspberry Pi
– 光編碼感測器
– 車體運動平衡控制(PID)
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• 外加功能
– 網路連結
(WIFI無線傳輸)
– 影像擷取
(USB Camera)
– 距離偵測
(超音波距離感測器)
– 使用者操作介面
- 11. 實作說明
• 車體機構
– 基本元件
– 車體後方方向指示燈
• 馬達控制
– PWM模組
– 馬達驅動電路
• 車體控制器
– Raspberry Pi
– 光編碼感測器
– 車體運動平衡控制(PID)
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• 外加功能
– 網路連結
(WIFI無線傳輸)
– 影像擷取
(USB Camera)
– 距離偵測
(超音波距離感測器)
– 使用者操作介面
- 12. 車體機構
• 基本元件
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• M3 x 12mm 銅柱,4 個
• M3 x 8mm 螺絲,6 個
• M3 x 30mm 螺絲,6 個
• M3 螺絲母,6 個
• 測速盤,2 個
• T 型支架,4 個
• 三號電池盒(4節),1 個
• 跑車輪胎,直徑 66mm,4 個
• 萬向輪胎,1 個
• 直流馬達,2 個
• 壓克力底盤,1 個
- 15. 實作說明
• 車體機構
– 基本元件
– 車體後方方向指示燈
• 馬達控制
– PWM模組
– 馬達驅動電路
• 車體控制器
– Raspberry Pi
– 光編碼感測器
– 車體運動平衡控制(PID)
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• 外加功能
– 網路連結
(WIFI無線傳輸)
– 影像擷取
(USB Camera)
– 距離偵測
(超音波距離感測器)
– 使用者操作介面
- 19. 實作說明
• 車體機構
– 基本元件
– 車體後方方向指示燈
• 馬達控制
– PWM模組
– 馬達驅動電路
• 車體控制器
– Raspberry Pi
– 光編碼感測器
– 車體運動平衡控制(PID)
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• 外加功能
– 網路連結
(WIFI無線傳輸)
– 影像擷取
(USB Camera)
– 距離偵測
(超音波距離感測器)
– 使用者操作介面
- 20. 車體控制器
• Raspberry Pi:
– Raspberry Pi 其內部裝有Motion JPEG Stream、
Python等相關軟體,這些軟體主要應用於操控
Raspberry Pi、架設網頁、上傳程式、動態網頁等等功
能。
– 另外亦須於開發板上設置GPIO與I2C通訊,藉以控制外
部硬體。
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- 25. 實作說明
• 車體機構
– 基本元件
– 車體後方方向指示燈
• 馬達控制
– PWM模組
– 馬達驅動電路
• 車體控制器
– Raspberry Pi
– 光編碼感測器
– 車體運動平衡控制(PID)
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• 外加功能
– 網路連結
(WIFI無線傳輸)
– 影像擷取
(USB Camera)
– 距離偵測
(超音波距離感測器)
– 使用者操作介面
- 26. 網路連結
• WIFI無線傳輸
– 使用EW-7811Un USB WIFI模組,透過USB傳輸與
raspberry pi開發板作連結。
– 透過WIFI利用連結至操作介面(HTML網頁),可選擇車
子控制模式,進而控制車子的行進方向,並觀看
Camera所擷取的即時畫面。
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- 27. 影像擷取
• USB Camera
– 透過USB video class(UVC),將USB Camera影像擷取,
並傳輸給Raspberry pi開發版連接使用。
– 搭配MJPG-streamer應用程式,影像可透過網頁瀏覽
器傳回。
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- 37. 結語
• 在本專題中,我們利用Raspberry Pi 實作出多功能之無線
遙控自走車,並且可以使用Web控制,建立了一個小型的
嵌入式系統。
• 但仍有許多的功能可以在日後的擴充加以改善,使自走車
能具有更多功能的運用。 如:
– 影像:本專題將影像擷取利用在Web的顯示上,未來若可以增加
影像辨識的功能,便可更進一步的辨別障礙物為何,並且判斷是
否作跟蹤。
– 距離感測:本專題是透過超音波距離感測器使自走車具有閃避前
方障礙物的功能,未來若可以讓自走車更多方向的偵測周遭環境
的狀況,甚至實際應用於汽車的自動駕駛上。
– 在速度平衡控制上:本專題目前是運用了自動控制P反饋的機制進
行速度平衡,未來在控制上亦可實踐完整PID的控制,使其在速度
平衡的控制更精確。
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