一起打造自己的自动驾驶小车mycar - 2.硬件组装

Assembled Car

1. 完成态

上图是本人组装完成的小车,外观跟其他的开源小车有些差别。小车的搭建主要参照Donkey car,考虑到后面需要再安装一个激光雷达,所以因地制宜,预留了一个二层平台,在上面可以安装激光雷达,IMU等。下图是Donkey car的外观:


Donkey car

摄像头的位置是不同的,我只是去掉了Donkey car的那个3脚的摄像头支架,再搭了一层底板。

  • 注意:在装激光雷达之前,也可以不装二层平台,这样简单一些。完全按照Donkey car去搭建就可以了。

2. 零件

2.1 主板

主板采用Jetson Nano B01,支持双目摄像头,支持CUDA。单主板的售价约700,不要买贵了。使用树莓派4B应该也可以,考虑到可能需要在小车上跑一些模型,所以使用Jetson Nano会好点。


Jetson Nano

主板支持micro usb供电和5V直流,注意出厂默认是micro usb,如果使用5V直流,需要把主板5V插座后面的跳线向下移动一格。

使用5V 3A的直流电源可以让主板工作在MAXN的最大性能模式,否则是默认的5W模式。

除了单主板以外需要增加的配件:

  • micro SD卡:用来烧录系统和作为主板存储。
  • 无线网卡:Jetson Nano没有板载WIFI,因此需要另购安装。
  • 5V 3A电源

主板+micro SD卡到货后按Nvidia官网的文章操作就可以上手了:
https://developer.nvidia.com/embedded/learn/get-started-jetson-nano-devkit

2.2 摄像头

采用Jetson Nano支持的IMX219模块广角160度的CSI摄像头。大概140元。


Camera
Camera Mounted

2.3 车架

车架采用1/16的遥控大脚车,也是Donkey car的型号,HSP无限有刷电动遥控大脚车型号94186,含遥控价格约388。


HSP 94186

拆掉车壳后的结构:


Car chassis

这个车有1100MA的7.2V镍氢电池,2通道遥控 + 接收 + 电子调速器(ESC, Electric Speed Controller)。

我们需要用到的是它的动力电池,ESC和转向舵机,所以遥控和接收器其实不是必需的。

但老实说这个玩具车挺好玩的,速度可达30KM/H,玩起来挺过瘾的。

2.4 3D打印配件

用于安装固定主板的板子需要用Donkey car的3D模型文件去打印,某鱼上的3D打印服务只需要几十元钱就可以打印了。如果是按照我的方式组装两层平台的话,只需要打印2个底板和1个Jetson Nano适配板就可以了。下图没有展示适配板,它是一块3D打印出来的小塑料板,上面的螺丝孔位才能固定Jetson Nano;底板上的螺丝孔位原先是用于固定树莓派的。

3D Printed Model

3D模型文件地址:https://www.thingiverse.com/thing:2566276

2.5 充电宝

充电宝是用来给主板供电的,用10000MA、2-3A的充电宝比较合适,长而扁的比较容易安装绑定到车子上。大概60元钱。

2.6 摄像头支架

我的摄像头不是用Donkey car 3D打印的架子固定的,而是用了一个金属架子。这个架子其实Jetson Nano金属盒的一部分,如果买到单独的架子就最好了。

这个金属盒子要69元,但我只用到了下面的组件2、3。


Metal Box
Metal Parts

2.7 舵机驱动板

用于发出PWM信号来传给ESC、转向舵机进行动作。大脚车原先是用遥控接收器来发出PWM信号的,现在我们要用连接Jetson Nano的这个小板子来进行。采用的也是Donkey car推荐的型号,16路PWM舵机驱动板IIC接口驱动器模块PCA9685,约18元。


PCA9685

2.8 蓝牙游戏手柄

我们在后面会编程使用手机网页来手动控制小车的移动,在更后面会手动控制小车在车道上行驶产生训练数据。但用实体的游戏手柄是最顺手的,我们可以使用手上现有的游戏手柄,如PS2、PS3、XBox One手柄等。

我手上有一个小鸡游戏手柄G3,约100元买的。


Bluetooth Joystick

2.9 其他物料、工具

可能用到的工具有:

  • USB转直流连接线,用于从充电宝连接到主板供电口
  • M2螺丝,用于固定适配板和主板、金属摄像头支架
  • M3螺丝,用于固定支撑铜柱或摄像头3脚架
  • M3x60MM支撑铜柱,用于支撑二层平台
  • 10/20cm长的自锁尼龙绑带,用于捆扎线材或绑住充电宝
  • 10/30cm杜邦线,用于连接主板和PCA9685
  • 直流小电钻,用于钻孔固定金属摄像头支架

一些配图如下:


Dupon Wire
Screws
Metal bar

3. 装配

当你能配齐以上东西的时候,就会发现安装是很简单的事情了。

  1. 【可选】在3D打印底板前面钻2个小孔来固定金属摄像头支架,如果是Donkey car方案可以忽略这步
  2. 【可选】用小电钻在2块3D打印底板上后部两个原来M2大小的孔钻成M3大小的孔,加上前部2个原来M3的孔,用于固定支撑铜柱,如果不安装第二层平台可以忽略这步
  3. 用M2螺丝安装适配板到底板上,用M2螺丝把Jetson Nano安装到适配板上
  4. 用M2螺丝把PCA9685固定到底板上
  5. 用4根10CM杜邦线连接主板和PCA9685,对应接线为:
    J41 Pin 3 (SDA) -> PCA9685 SDA
    J41 Pin 5 (SCL) -> PCA9685 SCL
    J41 Pin 1 (3.3V) -> PCA9685 VCC
    J41 Pin 6 (GND) -> PCA9685 GND
  6. 把小车ESC原先接到遥控接收器的2条排线接到PCA9685的第1、2路PWM输出上,注意方向舵机的排线接到第1路输出
  7. 把底板固定到小车上
  8. 把充电宝用尼龙扎带固定到底板下面,用USB转直流线连接充电宝和主板

以上步骤有不清楚的地方可以参考Donkey car的搭建文档,上面也有视频教程:http://docs.donkeycar.com/guide/build_hardware/

恭喜,小车到此准备好了,接下来我们开始写程序了。

预告:下一篇介绍如何编程实现手柄、手机控制小车移动,敬请期待!


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