Pocket Spy-Robot: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Kas sulgemise ajal on igav? Kas soovite uurida elutoa diivani all olevat pimedat valdkonda? Siis on taskuformaadis spioonirobot teie jaoks! See vaid 25 mm kõrgune väike robot on võimeline sisenema kohtadesse, mis on inimeste jaoks liiga väikesed, ja edastab kõik, mida ta näeb, läbi mugava telefonirakenduse!

Nõuded:

Keskastme kogemus elektroonikas

Põhiteadmised pythonist ja vaarika pi -st

Suur hulk aega

Tarvikud

Osad:

• Vaarika pi Zero W (mitte WH, kuna me ei kasuta kaasasolevaid päiseid)
• Vaarika pi kaamera
• SD -kaart Pi jaoks (8 GB või rohkem on parim)
• 2x 18650 patareid ja hoidik (kuna laadimisahel pole sisseehitatud, kipub ka abi olema!)
• 2x 300 p / min 6V mikroülekandega mootorid
• L293D mootorikontroller
• LM7805 Pingeregulaator
• 22μF kondensaator
• 10μF kondensaator
• 2,54 mm SIL-päise tihvtid ja pistikupesad (2 x 8-pikad sektsioonid)
• 2,54 mm 90-kraadised nurga all olevad nööpnõelad
• 10x M3 x 8mm uputuspoldid
• 4x M3 x 12mm uputuspoldid
• 14x M3 nylock mutrid
• Duponti pistikukomplekt (saab hakkama ka ilma, kuid muudab elu palju lihtsamaks)
• 5 mm x 80 mm alumiinium- või terasvarras
• Erinevad juhtmed
• Jootelaud

Tööriistad:

• Jootekolb ja jootekolb
• Failide komplekt
• Erinevad kruvikeerajad
• Mingi käsitöönuga
• Superliim
• Traadilõikurid
• Traadi eemaldajad
• Elektriline puur ja otsakomplekt (trükiaukude puhastamiseks kasutatakse 3 mm ja 5 mm)
• 3D -printer (kuigi osi saab paljudest sellistest teenustest printida ja teile tarnida)
• Minisaag
• Multimeeter
• Elektriline lint

Samm: šassii ehitamine

Mõistsin üsna varakult, et kuigi klammerduslint on uskumatu, ei tohiks seda ilmselt kasutada tugeva šassii valmistamiseks, nii et 3D -printimine oli järgmine ilmne valik (mingil hetkel tõmban selle kohe välja Ma laadin selle üles.) Osad on ette nähtud liimimiseks koos ülaltoodud fotodel näha olevate blokeerivate sektsioonidega, kuna kasutan Elegoo Marsi printerit, mis toodab ilusaid väljatrükke, kuid millel on kahjuks üsna väike ehitusplaat. Siit tulevad failid ja superliim, ülaltoodud servad tuleb viilida, kuni need sobivad kindlalt järgmise detaili piludesse, leidsin, et kuna 3D -printerid pole täiuslikud, on see parim viis täiuslik sobivus. Nii et kui viilimine on tehtud, liimige osad kokku! (Lihtsalt mitte sõrmed, nagu ma liiga palju kordi õppisin.) Osade kokku liimimisel soovitan need asetada tasasele pinnale, et tagada nende sirgeks jäämine. (Nende kaalumine võib aidata)

Paar auku tuleb välja puurida 5 mm otsikuga (märgistatud viiendal pildil), seda tuleks teha uskumatult ettevaatlikult või ümmarguse faili abil, et minimeerida detaili katkemise riski. Hiljem kokkupaneku hõlbustamiseks tuleks kõik šassii 3 mm augud puurida 3 mm otsikuga, et poldid hästi istuksid. Samuti on šassii põhjas rida kuusnurkseid väljalõikeid, kuhu nailonid mahuvad, tasub nende laiendamiseks kasutada väikest faili, kui pähklid lihtsalt ei mahu. Leidsin, et palju parem on kujundada täpne suurus ja seejärel vajadusel materjal eemaldada, kuna see tagab parima sobivuse.

Prinditavad osad:

• Šassii1.stl
• Šassii2.stl
• Šassii3.stl
• Šassii4.stl
• 2x mootor_korpus.stl
• 2x ratas1.stl
• 2x ratas2.stl
• top.stl

2. samm: vooluring

Kuna kogu projekti mõte on kompaktne, on pi enda ja mootorite toiteahel ühendatud üheks tahvliks, mis asub pi peal HAT -i sarnaselt, ühendades selle GPIO -le joodetud päistega. Kuna mootorid on üsna väikesed ja ei vaja palju voolu, kasutasin nende toiteks L293D kahekordse H-sillaga mootorikontrollerit, kuna Pi GPIO võib mootorite juhtimisel kahjustada saada (tagumine EMF ja muu ülevool)). Kahekordne H-sild kasutab NPN- ja PNP-transistoride komplekti nii, et kui transistorid Q1 ja Q4 saavad toidet ja võimaldavad seega voolu läbida, pöörleb mootor edasi. Kui Q2 ja Q3 on toidetud, voolab vool läbi mootori vastupidises suunas ja pöörleb seda tagurpidi. See tähendab, et mootorit saab keerata mõlemas suunas ilma releed või muid komponente kasutamata ning see võimaldab meil mootorit eraldi pi külge toita, mitte seda maha tõmmata.

LM7805 annab pi -le toite 5v GPIO tihvti kaudu, kuid seda ei tohiks kasutada L293D toiteks, kuna pi võib nõuda peaaegu kogu 7805 1A väljundit, seega on parem mitte riskida selle sulamisega.

Ohutus:

Kui vooluahel on valesti ehitatud ja pi -le antakse rohkem kui 5 V või kui see pannakse läbi teise tihvti, on pi parandamatult kahjustatud. Veelgi olulisem on see, et vooluahelat tuleks põhjalikult kontrollida ja testida lühiste suhtes, eriti aku sisendites, kuna LiPo -del on kalduvus tekitada probleeme, *köha *, lühise korral plahvatusi, peaksite seda tõenäoliselt vältima. Leidsin, et parim viis selle testimiseks oli vooluahela testimine, ühendades sisendisse 4-plokk AA patareid ja mõõtes väljundpinget multimeetriga. Turvavärk on igatahes läbi, teeme jootmise!

Plaat peaks olema ehitatud vastavalt ülaltoodud skeemile ja minu skeemiga sarnases konfiguratsioonis, kuna see paigutus sobib ilusti pi kohale ja pole veel LiPosid plahvatanud (sõrmed ristis). Oluline on järgida alltoodud järjekorda, kuna juhtmed suunatakse teiste juhtmete ja tihvtide lähedale või kohale, see järjekord tähendab, et need juhtmed tehakse lühisuse vältimiseks viimasena. Päise tihvtide külge jootmisel on oluline sisestada need päise varuosasse, veendumaks, et need kuumutamisel ei liigu.

Sammud:

1. Lõika tahvel mõõtu ja viiluta lõigatud serv siledaks (minu oma kasutab 11 rida 20 rea võrra ja abiks on abiks tähed ja numbrid nende kodeerimiseks) Ma annan selle koordinaatsüsteemiga tahvlite kohad, et elu lihtsamaks teha. Kuna plaat on kahepoolne, nimetan pi poole jäävat külge B-küljeks ja pi-st eemale jäävat külge A-küljeks.
2. Jootke L293D ja LM7805 oma kohale, L293D ülemine vasak tihvt asub B -küljel asendis C11. LM7805 väljundtihvtid peavad olema painutatud nii, et kiibi metallist tagakülg asetseb tasapinnal vastu plaati, vasak tihvt peaks olema asendis P8.
3. Jootke päise tihvtid oma kohale, kõigepealt tuleb suruda tihvtide lühem külg läbi musta ploki, kuni need on vastu ploki ülaosa. Neid tuleks A -küljelt läbi lükata, paremas alanurgas augus T1 ja joota B -küljelt, nagu ülaltoodud piltidel näidatud ja dokumenteeritud. Kui see on tehtud, lõigake õrnalt mustad klotsid ära ja pange 2 tihvti rida vastavatesse päistesse, mida ei tohiks veel pi külge joota, need tagavad, et tihvtid ei liigu nende jootmisel.
4. Seejärel jootke mootor ja aku tihvtid, 4 lai mootori jaoks ja 2 lai aku jaoks. Aku tihvtid tuleb asetada B -poole piludesse J4 ja K4, mootori tihvtid L2 ja O2 vahele B -poolele.
5. Kaks kondensaatorit vajavad nüüd jootmist, mõlemad B -küljelt. 22 µF kondensaatori anood (positiivne jalg) peaks olema B -poole pilus P10 ja jootma ülejäänud jalaosaga P8 -le, enne kui üle jääb. Katood (negatiivne jalg) tuleb läbi viia pilu P11 ja painutada ümmarguseks, nagu pildil näha, et ühendada P7 -ga (7805 katood). 10μF kondensaatori anood tuleb läbi ajada pesa P4 ja jalg joota tihvti P9 külge, katood läbi pesa P3 ja ühendada P7 -ga samamoodi nagu teine kondensaator.
6. Ühendusjuhtmed peaksid kulgema ülaltoodud piltidel näidatud radadel, nii et lugemisaja säästmiseks olen koostanud nimekirja tihvtidest, mis tuleks nende abil ühendada, järjekorras ja kindlaksmääratud külgedega, määratud külg on see, mille isoleeritud osa on traat asub peal. Koordinaadid vormindatakse nii, et esimene täht tähistab külge, millele järgneb koordinaat. Näiteks kui ma ühendaksin väljundiga L293D tihvti, ei saaks sama ava, mida tihvt kasutab, kasutada, nii et kõrval olev auk oleks, tihvt, millega traat ühendub, asetatakse kummalegi poole aukudest, millest nad läbivad. See näeks välja nagu B: A1-A2 kuni G4-H4, kus traat läbib auke A2 ja G4. Märkus: minu fotodel A -küljel pole tähti, oletame, et see oleks vasakult paremale.
7. Kuna jootekolb on juba välja võetud, on praegu õige aeg mootori ja aku juhtmete jootmiseks, soovitaksin mootorijuhtmete jaoks umbes 15 cm, mis tuleks ruumi kokkuhoiuks joota horisontaalselt mootori tagaplaadi külge., foto sellest on ülal. Mootori juhtmete teises otsas on vaja pistikuid, ma soovitaksin pärast pressimist panna nendesse väikese koguse jootet, et tagada kindel ühendus. Ühe patareipesa punane juhe tuleks joota teise musta juhtme külge, jättes kahe vahele umbes 4 cm, ülejäänud kahe juhtme jaoks on vaja umbes 10 cm, kuid plaadi ühendamiseks on vaja otsa külge kinnitatud pistikut.

Juhtmestik:

1. B: C4-B4 kuni F11-G11
2. B: C9-B9 kuni O1-O2
3. B: G11-H11 kuni K5-K4
4. B: F9-G9 kuni M1-M2
5. B: F8-G8 kuni I4-J4
6. B: F6-G6 kuni L1-L2
7. B: K4-L4 kuni O10-P10
8. B: F7-H7 kuni N7-O7
9. A -küljel on kõik juhtmed selle külge joodetud, juhtmeid ei lasta läbi, seega on vaja ainult 2 koordinaati.
10. V: O4 kuni O2
11. V: O5 kuni N2
12. V: O10 kuni M2
13. V: O7 kuni P2
14. V: R4 kuni Q2
15. V: Kõik maandusnõelad O7, O8, R7 ja R8 tuleks ühendada.
16. V: E7 kuni K4
17. V: O1 kuni R10
18. V: M1 kuni R11
19. V: E4 kuni T1
20. V: G2 kuni R6

Soovitan enne katsetamist kontrollida seda ülaltoodud skeemi järgi, et tagada õige juhtmestik. Vooluahela testimine peaks toimuma ühenduvuse testimiseks mitme meetri komplektiga, kontrollitavad tihvtid on järgmised, kuid kui olete elektroonikaga juba pädev, siis katsetage nii palju kui võimalik. Kontrollimiseks: Aku sisendtihvtid, mootori tihvtid, kõik päise tihvtid pi jaoks ning 7805 sisend ja väljund vastu maad.

Samm: Pi seadistamine

Selles õpetuses eeldan, et teie pi on juba pildiga häälestatud ja Internetiga ühendatud. Kui seadistate pi esimest korda, soovitan teil pildi installimiseks kasutada järgmist veebisaidi juhendit:

www.raspberrypi.org/downloads/

Leidsin, et elu muutub palju lihtsamaks, kui saab robotiga veel pi -ga töötada, kuid kuna HDMI -port on takistusega blokeeritud, on kaugtöölaud järgmine parim asi. Seda on üsna lihtne seadistada, kasutades paketti nimega xrdp ja Microsofti RDP -protokolli (mis on akendesse sisse ehitatud, nii et selles osas poleks faffing).

Xrdp seadistamiseks veenduge kõigepealt, et teie pi on värskendatud, käivitades käsud "sudo apt-get update" ja "sudo apt-get upgrade". Järgmisena käivitage käsk "hostname -I", mis peaks tagastama pi kohaliku IP -aadressi ja olete valmis minema! Vajutage oma arvuti Windowsi klahvi ja avage programm nimega „Kaugtöölauaühendus”, seejärel sisestage arvuti piire IP -aadress, millele järgneb kasutajanimi „pi”, kui te pole seda muutnud, vajutage sisestusklahvi ja ühendust luuakse koos pi.

Esimene pakett, mida vajate, on kaamera jaoks, kuna see pole minu pädevusvaldkond, olen lisanud selle ametliku juhendi lingi, mis töötas minu jaoks suurepäraselt.

projects.raspberrypi.org/en/projects/getti…

Kui olete seda juhendit järginud ja ülaltoodud tarkvara installinud, olete valmis järgmise sammu juurde liikuma!

4. samm: kood

Esiteks koodiga, programmeerimine pole kaugeltki minu robootika lemmikosa, nii et kuigi programm on täielikult toimiv, pole struktuur kahtlemata täiuslik, nii et kui märkate sellega probleeme, oleksin väga tänulik tagasiside eest!

Laadige lisatud pythoni fail oma pi-le ja asetage see kausta Dokumendid, seejärel avage terminal, et alustada automaatse käivitamise seadistamist. Veendumaks, et te ei pea robotit iga kord, kui soovite robotit kasutada, töölauale kaugjuhtimispuldi seadistada, saame pi seadistada nii, et see käivitab programmi käivitamisel. Alustage seadistamist, tippides terminali "sudo nano /etc/rc.local", mis peaks avama terminalipõhise tekstiredaktori nimega Nano, kerige faili põhja ja leidke rida "exit 0", looge selle kohal uus rida ja tippige "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". See lisab käsu käivitada python -fail alglaadimisprotsessi ajal, kuna meie programm töötab pidevalt, lisame protsessi hargnemiseks tähise "&", mis võimaldab pi -l käivitamise lõpetada, mitte seda programmi loopida. Nanost väljumiseks vajutage klahvikombinatsiooni ctrl+x ja seejärel y. Pärast terminali tagasi naasmist tippige pi ja taaskäivitage "sudo reboot".

Kui mootorid pöörlevad vales suunas, avage tekstiredaktoriga fail Spy_bot.py ja liikuge koodi mootoriosasse, millele on lisatud juhised täpsete numbrite vahetamiseks. Kui vasak ja parem mootor vahetatakse, saab selle kas koodis fikseerida või juhtmeid ümber vahetada. Kui soovite vältida kõikide lahtivõtmist, vahetage mootorifunktsiooni mis tahes 12 12 -ga ja 13 7 -ga.

Koodile on lisatud üksikasjad selle kohta, mida iga jaotis teeb, nii et seda saab hõlpsasti muuta ja mõista.

Samm: pange see kõik kokku

Mootorite paigaldamine:

Kui olete šassii juba kokku liiminud ja pi üles seadnud, olete nüüd valmis roboti kokku panema! Parim koht alustamiseks on mootorid, nende hoidikud on konstrueeritud nii, et need sobiksid tihedalt kokku, nii et tõenäoliselt on selle siseküljel asuvatel väikestel nuppudel, mis on märgitud ülaltoodud fotol, vaja väikest kogust viilimist. Nende otsas olevad augud võivad vajada ka veidi laiendamist, nii et mootorite otsas olev kuldne sektsioon mahuks selle sisse. Kui mootorid on korpuse sisse tihedalt ära mahutatud, saate M3 x 8 mm poltide ja nailonite abil mootori eemaldada ja korpused oma tagumises otsas poltidega kinni keerata ning seejärel mootorid oma kohtadesse tagasi lükata.

Elektroonika ühendamine:

Seejärel saab fotopildi järgi patareipesad ja vaarika pi kinnitada poltidega, kasutades M3 x 8mm polte ja nööpe. see on väikese ümmarguse viili ja suure ettevaatusega. Tasub panna aku ja mootori juhtmed selle alla, kuhu pi läheb, kuna see muudab kogu seadistuse palju korralikumaks, ilma et igal pool oleks lahtisi juhtmeid.

Nüüd on aeg lisada kaamera, mille saab šassii esiküljel asuvale neljale tihvtile pikendada, kui kaabel on juba taga, lintkaabli teine ots tuleb õrnalt kokku voldida, et see pessa kaamerapessa sisse lükata., kui kaabli kontaktid on suunatud allapoole, ärge painutage lintkaablit tugevalt, kuna need kipuvad olema üsna habras.

Ülemise plaadi paigaldamine:

6 vaheseina peaksid olema 19 mm pikad, kui mitte, siis peaks korralik metallviil selle töö ära tegema, kui see on tehtud, tuleks need kinnitada šassii ülemise külje külge, värske ots vastu plastikut. Ülemise plaadi saab nüüd nende külge kruvida, keerates lintkaabli õrnalt selle alla.

Rataste lisamine:

Viimase sammu juurde, rattad! Kaks ratast, millel on väiksemad keskmised augud, tuleks mootorivõllidele sobitamiseks 3 mm puurida, kuid kui teie 3D -printer on kõrgel tasemel kalibreeritud, ei peaks see olema vajalik. Kõigi rataste ruudukujulisi auke tuleb veidi laiendada, nii et nende sisse saab paigutada null, kui see on tehtud, M3 x 12 mm ja nülikell tuleb paigaldada iga ratta sisse ja pingutada piisavalt, et poldi pea oleks samal tasemel ratta serv. Ülejäänud kahte ratast tuleb laiendada samal viisil kui teisi, kuid teljele sobitamiseks 5 mm -ni. Kui rattad on kõik ette valmistatud, soovitaksin kasutada haardepinna lisamiseks mingisugust elektrilist linti või kummipaela, kui teipi kasutatakse, piisab umbes 90 mm rattaga ühe korra ümber sõitmiseks. Tagumised rattad on nüüd kinnitamiseks valmis, lihtsaim viis seda teha on pöörata mootori võlli nii, et tasane pind jääks ülespoole, ja keerata ratas allapoole, keerates ratta alla, jättes ratta ja ratta vahele 1-2 mm. mootori korpus, et vältida haardumist. Esisilla saab nüüd paigutada läbi esiplokkide ja kinnitada rattad.

See samm peaks projekti lõpetama, loodan, et see on olnud informatiivne ja hõlpsasti jälgitav ning ennekõike lõbus! Kui teil on ettepanekuid, küsimusi või parandusi, mida ma saaksin teha, andke mulle teada. Vastan hea meelega kõikidele küsimustele ja uuendan seda juhendit vajadusel.