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[請教] DIY小型無人車?

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發表於 2017年9月25日 09:18 PM | 顯示全部樓層 |閱讀模式
最近在Youtube看到不少影片介紹如何將人工智慧應用在電動遙控車上,小弟看完之後心中雜草開始亂長,也想依樣畫葫蘆自己打造一台。想問下,這裡有沒有大大做過類似的事情,將RC Car裝上單板電腦(SBC)和各種sensor魔改成小型自走車?

下面是一些在youtube看到的例子。

比方說,麻省理工學院有個RACECAR project,在Traxxas 1/10 Slash 4x4裝上這些東西:
- Jetson TX1 Developer Kit
- ZED Stereo Camera
- Hokuyo UST-10LX 2D Lidar
- AC1750 Wifi Dual Band Gigabit Router
- 7 Port USB 3.0 Hub
- Vedder VESC-X HW 4.12 ESC

給學生作為學習平台。
這段影片是課程簡介和學生分組比賽結果
(MIT不愧是常春藤土豪學校,上面的配備零件車體加起來應該超過台幣13萬)

Traxxas 1/10 Slash RTR在amazon要價接近400美金,那個2D Lidar更是夭壽貴的1700鎂,尋常百姓實在折騰不起,所以有人另闢蹊徑,用玩具車+Raspberry PI+Arduino+USB camera兜了一個具體而微的小平台

也有人做了個人工智慧甩尾車

還有人更瘋狂,乾脆用真車改甩尾,不過這就是另外一回事了。




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發表於 2017年9月26日 10:59 AM | 顯示全部樓層
以下個人淺見

這種研究方向主要是無人載具
載具的種類並不是研發重點
用市售現成的車架又便宜又方便
SLASH算是耐操耐撞
用來當實驗平台蠻適合的

我玩遙控車是喜歡自己操控的駕馭感
倒是沒往自動駕駛這個領域思考過

點評

pvcsu大大所言甚是,車架的確不是研發重點,但對新手小弟我(上次玩遙控玩具車好像快20年前了)卻是重要第一步,難免有諸多考量。 小弟目前的疑慮是: 1) 車架大小選擇 參考國外資料多半選擇1:10,不外取其車架夠大可  詳情 回復 發表於 2017年9月27日 09:52 AM
 樓主| 發表於 2017年9月27日 09:52 AM | 顯示全部樓層

RE: [請教] DIY小型無人車?

本帖最後由 iamagoodguy 於 2017年9月27日 10:04 AM 編輯
pvcsu 發表於 2017年9月26日 10:59 AM
以下個人淺見

這種研究方向主要是無人載具

pvcsu大大所言甚是,車架的確不是研發重點,小弟也是打算從市售車架入手,但如何選擇合適的車架,對新手小弟我(上次玩遙控玩具車好像快20年前了)卻是重要第一步,難免有諸多考量。

小弟目前的疑慮是:
1) 車架大小選擇
參考國外資料多半選擇1:10,不外取其車架夠大可以容納單板電腦、行動電源及各種感應器等各種酬載,且多在空曠場所(如系館)內跑,場地限制不是問題。小弟一來限於預算,二來只能在家中玩,目前考慮採用1:14或是1:16甚至更小。又小弟是美勞苦手,動(美工)刀動(焊)槍實非所長,所以先考慮RTR,車架方面不知大大有何建議?
(我目前規劃的酬載有樹莓派單板電腦、arduino、usb camera、IMU、超音波感測器和行動電源,2-d lidar和stereo camera玩不起先放棄)

2) 車型
承1),除本身電裝之外,車架還需要承載上述額外重量,底盤應該會下沉,因此新手小弟我自行腦補,低底盤的跑車或是房車恐怕不合適;反之,越野或大腳底盤高,可能是比較好的選擇?另外,考慮各種改裝可能性與車身平穩,是不是應該選擇軸距長的車款?

3) 馬達
這類無人載具需要精確計算車子目前所在位置,再加上車載電腦也不夠快,所以講究的是車子起步速度不要太快,加速要夠「線性與綿密」(新手我想不出其他形容詞),不要一催電門就暴衝,這樣車載電腦與感應器才跟的上。MIT目前的成績是4~5m/s,大約是15km/hr,但目前即便是RTR都講究起步猛加速快,原配馬達特性恐怕不合用,再加上載重考量,好像應該用扭力大的馬達?不知有哪幾款馬達可以符合這些需求?另外,有沒有什麼方法可以即時取得馬達轉速?

以上疑問還請各位前輩多多指點,謝謝。
發表於 2017年9月27日 12:15 PM | 顯示全部樓層
本帖最後由 pvcsu 於 2017年9月27日 01:37 PM 編輯
1) 車架大小選擇

SLASH雖然比例是1/10
輪寬與軸距都跟1/8越野車差不多
其實是個大傢伙!

如果是要在家裡跑可以考慮「HSP 1/16 短卡」
台灣比較少人賣這款
可能要自己淘比較快
這台車有無刷版、有刷版,遙控系統也可買可不買
以你的狀況適合買「有刷無控版」

偉力的小比例遙控車系列比較不適合你
因為他是「電變+接收+伺服機主控」三合一
改裝起來很不方便

你提到的那些設備的大小我沒什麼概念
但是1/16的車不是很大
或許要在車架上搭個平台才能通通放上去

至於動刀動槍我想一定是免不了
就算車架是組裝完成版
其他設備的組合也需要動手
大膽嘗試,不然就是找幫手吧

2) 車型

承上所述

補充說明一下
同廠牌同比例但不同車型
有些把車殼跟輪胎拿掉後
底盤其實都一樣
尤其是小比例車種,共用底盤很常見

如果是在家中試驗的話
房車、大腳、越野、短卡各種車型都可以
就算是房車負重下沉應該也不至於觸底
除非你的設備加一加好幾公斤......

但考慮到日後若要戶外試車需要破路性
以及試做過程中可能會有不少撞擊
有前後防撞保險桿且底盤稍高的短卡比較適合

至於軸距問題
軸距長、輪距寬一定是比較穩沒錯
但迴轉半徑也會跟著加大
以我自己家裡的狀況
1/14的小車還可以稍稍玩一下
1/10房車就很窘迫了

3) 馬達

暴力取向的RTR車種一般都是配無感無刷馬達
無感無刷馬達起步與初始力道的確比較難掌握
有感無刷馬達與碳刷馬達的輸出比較線性,適合你的需求

我提到的1/16短卡使用380級馬達
這種小馬達不容易找到有感無刷,大多是無感無刷及碳刷
所以才會建議買有刷版

如果原廠碳刷馬達線性不佳
還有三個方向可以改

一、選擇啟動電壓更低的馬達
有些馬達啟動電壓較高,要3~4V以上
而且一動轉速就不低了
這時候就要改裝啟動電壓更低的馬達


二、選擇高T數馬達或換較少齒數的馬達齒
有時候起步會小暴衝是因為扭力不太夠
換高T數的碳刷馬達可以提昇扭力,但速度會降低
馬達齒換小的也是一樣道理

三、改裝輸出線性更佳的電變
電變根據設計與用料的不同
輸出的線性也會有差異

至於馬達轉速的問題
有些遙控系統具有數據回傳功能可以取得轉速數據
但是你要做自動駕駛的車,這套系統就不適用
目前我知道測轉速的方式有兩種:光感應式 與 磁感應式
Arduino找看看有沒有這類測轉速的套件吧
-------------------------------------------------
回完文章之後
才想到1/16的小車掛上那麼多設備之後
扭力輸出搞不好不太夠......

1/10的車大多使用540級馬達
這個級別的馬達選擇很多
扭力就不是問題了
但試車空間就變成另一個問題了......

有考慮過是不是要推薦1/12或1/14的攀岩車
但是攀岩車一般的設定都是前後差速鎖死
迴轉半徑更大......

想來想去
還是建議先從1/16的短卡試起吧

點評

謝謝P大建議,小弟獲益良多。 這兩天搜了一下,發現HSP 1/16在台灣真的不太容易入手,我反而注意到LC RACING 1/14獲得站上不少前輩好評,零件取得和維修好像也比較方便。它的短軸版(軸距185mm,HSP 1/16是174mm)似  詳情 回復 發表於 2017年9月29日 09:57 AM
 樓主| 發表於 2017年9月29日 09:57 AM | 顯示全部樓層
本帖最後由 iamagoodguy 於 2017年9月29日 10:13 AM 編輯
pvcsu 發表於 2017年9月27日 12:15 PM
SLASH雖然比例是1/10
輪寬與軸距都跟1/8越野車差不多
其實是個大傢伙!

謝謝P大建議,小弟獲益良多。

這兩天搜了一下,發現HSP 1/16在台灣真的不太容易入手,我反而注意到LC RACING 1/14獲得站上不少前輩好評,零件取得和維修好像也比較方便。它的短軸版(軸距185mm,HSP 1/16是174mm)似乎符合我的需求,P大可否給些看法?此外,短卡與競卡的差異在哪?

另外,P大還提到:
"但是攀岩車一般的設定都是前後差速鎖死,迴轉半徑更大"

這部份小弟不是很懂,可否請P大再指教一下?

最後,關於電池與充電器的選擇與配置種類繁多,我看的眼花撩亂(LiPo充放電頗有講究,對新手似乎不太友善;鋰離子有記憶效應);又因事關安全,小弟願意在電源方面多配置一些預算,這部份還請P大再撥冗給些建議。再次謝謝。
發表於 2017年9月29日 02:24 PM | 顯示全部樓層
本帖最後由 pvcsu 於 2017年9月29日 02:32 PM 編輯

LC RACING我有在玩,頭像那台就是
以單純玩車的角度來看,LC真的很不錯
有代理商,零件取得不是問題
耐操程度在這個級距之中是數一數二的好
目前台灣代理商都是搭配無感無刷電裝在賣
動力表現偏向輕快、暴力
因為是四極轉子馬達,低速表現還算線性

剛組好LC 1/14越野車的時候都是在家裡玩
可能我家比較小吧
油門35%已經覺得有點快
而且大概25%就無法啟動
在我的預想中不適合你的需求
但如果預算夠
且實驗做完有可能會恢復成一般遙控車來玩
那我會改推薦你買LC 1/14短卡(EMB-SCH)

LC 1/14系列基本上就三個軸距
你看的應該是越野或大腳車型,軸距185mm
拉力、短卡、競卡都是225mm
沙漠越野車還更長一點,但不適合作為改裝平台
車寬則是都一樣,因為零件共用

動力電裝部份若是嫌無感無刷太過頭
可以另購:380碳刷馬達、20A或25A碳刷電變、17T馬達齒
馬達齒的模數是 0.5M
馬達齒軸孔則是要看馬達軸心的尺寸,有2.3mm也有2mm

由於LC前後差速器與傳動齒都是金屬材質
室內運轉會讓人感覺稍微大聲一點
馬達低速運轉也會有電流高頻聲
要收音的話,可能要有過濾噪音的設備或機制
短卡與競卡的差異在哪?

短卡=Short Course,縮寫為SC
原型是中小型貨車
遙控模型的SC通常具有前後防撞桿

競卡=Truggy
一般常見的競卡,底盤與越野車(Buggy)幾乎都相同
細部的設定有所不同
比較明顯的外觀差異在於輪胎與車殼

單純只看LC短卡與LC競卡的話
除了防撞桿、車殼、輪胎、尾翼這些地方不同
其他規格與零件都是一樣的
LC短卡的前後防撞讓它相對更耐撞、不易損壞
所以我推薦短卡

至於差速鎖死的部份
一般四驅車前後輪軸會各有一顆差速器
用以補償轉彎時內外兩輪的速差

攀岩車雖然也是四驅
但是前後差速器通常是鎖定的(直軸)
也就是沒有差速作用
優點是在崎嶇地形攀爬時不至於空轉打滑
缺點就是迴轉半徑變很大

關於電池與充電器的選擇

現在玩遙控車一般都是推薦使用LiPO電池
但是LiPO平常保存時要充放電至保存電壓
充飽電之後建議24小時內放電
也就是要用才充電
對你來說應該不是很方便

Li-Ion電池就比較方便
跟手機電池一樣充飽可以放著
自放電率也很低
缺點是放電C數較低,爆發力不足
但是對你來說應該比較適合

LiFe電池(鋰鐵電池)基本特性跟Li-Ion差不多
充飽可以放著、低自放電率
最大不同應該是工作電壓只有3.3V
還有電容量體積比遜於Li-Ion及LiPO

在沒有大動力輸出需求的條件下
單就使用與取得的便利度考量
我是比較推薦18650規格的Li-Ion
但使用18650 Li-Ion電池有兩個問題
一是體積較大,兩顆串聯無法直接塞到LC或HSP的電池艙,需要小幅度改裝
二是電池串聯方式必須要用點焊+直接出線,不可用電池盒,因為後者耐不住5A以上的電流

Li-Ion電池也有片式封裝,但一般人要用訂做的
因為正極電極端是鋁箔,普通烙鐵沒有辦法焊接
需要點焊機或是特殊的銲錫輔助
訂做電池除了尺寸要符合電池艙空間
2S以上還要請賣家或廠商焊好一組主線以及一組平衡線
屆時充電才能使用平衡模式

充電器的話可以參考
SKYRC B6AC
EV-PEAK C1
這一類入門級的多功能充電器
充電功率雖然只有50W,但目前夠用了
價格大概都在1500台幣以內
前述的電池種類都可以充

電池記憶效應
是鎳鎘電池最大的缺點
加上鎳鎘電池廢棄後有環境污染問題
近年來已經少為市場所用

鎳氫電池基本特性跟鎳鎘一模一樣
雖說記憶效應減少很多
但依我的使用經驗來看還是有一些
而且自放電率又高
反而比鋰電池更需要保養與照顧
個人認為使用起來比較不輕鬆

近年來的鋰電池在使用上
只要特別注意電壓別放到太低
充電器不要用山寨雜牌
電池別撞擊或摔到
大致都沒有什麼危險性


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