3D -trükitud Raspberry Pi Zero robot: 12 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Kas olete kunagi tahtnud robotit ehitada, kuid lihtsalt ei olnud kõiki materjale selle ehitamiseks, ilma et peaksite saama tarbetult mahukat šassii? 3D -printerid on siin, et päästa päev! Nad ei saa mitte ainult luua osi, mis ühilduvad praktiliselt iga riistvaraga, vaid saavad seda teha ka väga ruumisäästlikult. Siin näitan teile, kuidas luua väga lihtne robot, millel on 3D -prinditud osad, Raspberry Pi Zero ja Pi -kaamera. Julgustan teid võtma ja muutma seda, mida olen teinud, et see vastaks teie praktilistele või meelelahutuslikele vajadustele. Roboti juhtimiseks ja kaameravoo vaatamiseks ehitasin IOS -i rakenduse (rakendus PiBotRemote), mida saate vabalt kasutada ja muuta. Selliste projektide tegelik jõud tuleneb aga nii riistvara kui ka tarkvara võimaluste mitmekesisusest. Nii et ma julgustaksin teid olema loominguline ja täiendama seda, mida olen teinud, sõltuvalt sellest, mida oskate teha. Näiteks arvan, et oleks lahe panna see robot kasutama masinavisiooni, et ära tunda oma ümbrus ja navigeerida sarnaselt isesõitva autoga.

Samm: nõuded

• Materjalid

  • Nõutav (umbes 75 dollarit)

    • Vaarika Pi Zero W (10 dollarit)
    • Micro SD -kaart (8,25 dollarit)
    • 40 tihvti päis (3,25 dollarit)
    • Jumper juhtmed ($ 6,86)
    • USB -aku (5,00 dollarit)
    • 900 pööret minutis Micro Gearmotor x 2 (igaüks 12,95 dollarit)
    • Mootorijuht (4,95 dollarit)
    • Rattad (6,95 dollarit)
    • 14 mm terasest kuullaager (0,62 dollarit)
    • Kruvid, mutrid ja vaheseinad (vt allpool)

  • Valikuline (umbes 45 dollarit)

    • LEDid
    • Vaarika Pi kaamera (29,95 dollarit)
    • Pi Zero kaamera adapter (5,95 dollarit)
    • Servomootor (8,95 dollarit)

  • Tööriistad

    • 3D -printer ja filament
    • Arvuti (kasutan maci ja teil on seda vaja, kui soovite kasutada rakendust PiBot Remote)
    • iPhone/iPad/iPod Touch (kui kasutate rakendust)
    • Puurida
    • Vahetatavate otstega kruvikeeraja

Lisainfo osade kohta

• Pi Zero: Kui soovite kasutada Pi Zerot ainult selle projekti jaoks, on teil hea peata kogu aeg. Vastasel juhul, kui soovite kunagi ühendada HDMI -väljundi või USB -välisseadme, peate ostma täiendavad adapterid. Sel juhul on tõenäoliselt kõige kulutõhusam võimalus osta Pi Zero komplekt, nagu see (24 dollarit), ostsin amazoni. Kuigi ma pidin ikkagi ostma mikro -SD -kaardi, oli selle komplektiga kaasas Pi Zero, mõlemad vajalikud adapterid ja palju erinevaid päiseid. Kõik see võib olla kasulik.
• Micro SD -kaart: saate kasutada mis tahes Micro SD -kaarti, kui sellel on vähemalt 8 GB salvestusruumi.
• Jumper Traadid: Mulle meeldivad sellised džemprid, kuna need on ühendatud kimp. See võimaldab mul eraldada näiteks 9-juhtmelise osa ja ühendada Pi ja mootorijuhi korralikult.
• USB -aku: Sparkfunilt ostetud aku on sellest ajast alates lõpetatud. Selle tulemusena peate selle leidma mujalt. See, mille linkisin, nägi minu omaga sarnane välja, kuid ma pole seda ostnud ja peate võib -olla prindifaile akule sobivaks muutma. Veenduge, et leiate aku koos lisatud mikro -USB -kaabliga, kuna see võimaldab ühendada otse pi -ga ilma liigse juhtmeta.
• Mootorijuht: ma soovitaksin kasutada sukeldujat, kellega ma lingisin, kuna see on üsna odav ja trükk on kavandatud täpselt sellele plaadile sobima. Lisaks võivad teised tahvlid toimida erinevalt ja teil võivad olla erinevad tulemused.
• 14 mm teraskuul: ma kasutasin seda palli lihtsalt sellepärast, et mul oli üks ümberringi. Kasutage julgelt teisi suurusi, kuid peate võib -olla pesa suurust muutma. Pall on meie roboti kolmas ratas. See on minu roboti üks disainivaldkondi, mis on praegu kõige problemaatilisem ja võiks kõige rohkem täiustada. Kuigi see töötab hästi siledatel ja kõvadel pindadel, on tal probleeme vaipade ja karedamate pindadega. Muutke seda disaini valdkonda julgelt.
• Kruvid, mutrid, takistused: Teil võib olla vaja natuke tööd teha, et leida endale sobivad kruvid. Leidsin lihtsalt pi kinnituskruvid, samuti kruvid, mis hoiavad Pi -kaamera kinnitust koos oma isa kruvikogust. Mootorikinnituste ja pistikupesade jaoks kasutasin neid (2,95 dollarit) kruvisid ja neid (1,50 dollarit) mutreid, mis on mõlemad saadaval Sparkfunis. Seisukohad ja 8 kruvi (lisasin pildile kogemata ainult 4), mis hoiavad robotit koos, võtsin oma kooli kasutamata VEX -komplektidest.
• LED -id: olen kindel, et teate, kust leiate mõningaid LED -e. Valige mis tahes värvid, mida soovite funktsioone esindada: toide, ühendus, roboti taasesituse tee ja roboti vastuvõtujuhised.
• Kaamera ja servo: Sõltuvalt sellest, mida soovite oma robotiga teha, võite kaamera ja servo mitte lisada, kuna need pole põhiliikumiseks vajalikud, ja lisage roboti maksumusele 45 dollarit.

Samm: Pi Zero seadistamine

Järgige seda linki, et seadistada oma Raspberry Pi Zero W peata install

• Ärge unustage, et Pi Zero ei saa ühendada 5 GHz WiFi-võrguga
• Järgige kindlasti Raspbian Stretch või hilisema versiooni juhiseid

Kui olete oma pi -ga SSH kaudu edukalt ühenduse loonud, käivitage

sudo raspi-config

ja muutke järgmisi konfiguratsioone:

• Muutke oma parooli. Vaikeparooli vaarikaks jätmine on väga ohtlik. Veenduge, et mäletate seda parooli.
• Muutke võrguvõimalustes hostinimi raspberrypi -st millekski lühemaks, näiteks pizero või pibot. Selle õpetuse ülejäänud osas kasutan pibot. Pidage kindlasti meeles, mida siia panite.
• Valige Boot Options -> Desktop / CLI ja valige Console Autologin
• Avage liidese valikud ja lubage kaamera

Valige Lõpeta ja taaskäivitage seade.

3. toiming: seadistage AdHoc -võrk

Seadistades AdHoc võrgu, saame oma juhtimisseadme otse robotiga ühendada ilma vahendajateta. See võimaldab kiiremat video voogesitust ja väiksemat juhtimisaega. Kuid see samm pole vajalik, kuna kõik töötab endiselt tavalise WiFi -võrgu kaudu.

Esiteks peate GitHubist alla laadima ja lahti pakkima kõik vajalikud failid. Liikuge terminalis allalaaditud kausta ja saatke PiBotRemoteFiles kaust pi -ga käsuga:

scp -r PiBotRemoteFiles/ [email protected]: Töölaud/

See saadab kõik vajalikud failid robotile, kes hakkab seda juhtima ja AdHoc võrku seadistama. Veenduge, et failid oleksid kaustas nimega "PiBotRemoteFiles", mis asub töölaual; muidu ei õnnestu paljudel asjadel töötada. Kui kasutate rakendust PiBot Remote, saate rakenduse seadetes vahetada tavalise WiFi ja AdHoc-võrgu vahel. Vastasel juhul saate seda käsitsi SSH kaudu muuta, kasutades ühte järgmistest käskudest:

sudo bash adhoc.sh

sudo bash wifi.sh

Loomulikult veenduge enne eelmiste käskude käivitamist, et olete navigeerinud kausta PiBotRemoteFiles. Kõik muudatused AdHoc ja Wi-Fi vahel jõustuvad alles pärast järgmist taaskäivitamist. Kui AdHoc on seadistatud, peaksite Pi Zero käivitamisel nägema PiBoti võrku.

Samm: lisage toite LED

Kuigi see on kindlasti mittevajalik, võib toiteallika kasutamisest kasu olla. Selle aktiveerimiseks sisestage SSH Pi Zero ja käivitage käsk:

sudo nano /etc/bash.bashrc

Ja lisage faili lõppu järgmine rida:

python /home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

Hiljem muudame toite LED -iga seotud GPIO tihvti.

Samm: RPi Cam veebiliidese seadistamine

Raspberry Pi Cameras videovoogude kasutamiseks kasutame RPi-Cam-Web-Interface'i. Selle mooduli kohta leiate teavet siit ja nende kood on GitHubis. Mooduli installimiseks peame esmalt uuendama oma Pi. Selleks võib kuluda umbes 10 minutit.

sudo apt-get update

sudo apt-get dist-upgrade

Seejärel peame installima git:

sudo apt-get install git

Ja lõpuks saame mooduli installida:

git kloon

RPi_Cam_Web_Interface/install.sh

Pärast mooduli installimist ilmub konfiguratsiooniaken. Kui soovite lisada kasutajanime ja parooli, kasutage kindlasti sama kasutajanime ja parooli nagu teie pi konto. Vastasel juhul ei saa rakendus PiBot Remote kaameravoogu vastu võtta.

Nüüd, kui lähete Pi -ga samas võrgus oleva seadme brauserisse ja kaamera on pi -ga ühendatud, saate voo vastu võtta, minnes aadressile https://pibot.local/html/#. RPi liides võimaldab kaamerat hõlpsalt juhtida ning videot puudutades või sellel klõpsates võib see muutuda täisekraaniks. Kasutame seda hiljem PiBot kaugrakendusega.

Nüüd oleme Pi Zero seadistamisega lõpule jõudnud, edasi lõbusate asjade juurde!

Samm: printige kõik välja

Kuigi ma kasutasin Dremeli 3D -printerit PLA hõõgniidiga, kasutage julgelt oma printereid ja materjale. Kõik STL -failid on GitHubist alla laaditud kaustas. Suutsin kõik välja printida nelja partiina: ülemise plaadi, alumise plaadi, kõik alused ja pesad ning rõnga. Olge värvivalikus loov ja kasutage täielikult ära 3D -printerite võimeid. Minu printeril ei olnud kahekordset väljapressimist ega selliseid väljamõeldud funktsioone, kuid kui teil on juurdepääs sellisele printerile, soovitaksin printida ülemise plaadi ülaosa kaunistused kontrastses värvitoonis. Tõenäoliselt peate mõne tükki sobitamiseks viilima ja puurima.

Värvige ülemine plaat julgelt, et LED -sümbolid ja kaunistused oleksid nähtavad.

Võib -olla olete märganud põhjaplaadi otstes kahte kinnitust, mis sarnanevad GoPro kinnitussüsteemiga. Kasutage neid julgelt roboti esi- või tagaosa kinnitamiseks. Blenderifailist leiate minu poolt kasutatava kuiva kustutamise markerikinnituse ja malliobjekti, mida saate oma objekti hoidmiseks muuta.

Samuti võite vabalt määratleda mis tahes suuna edasi; Olen siiani vähemalt kolm korda vahetanud.

Samm 7: jootmine päistel

Kuigi ma valisin jootmise päiste kaudu PiZero, võite jootma oma juhtmed otse pi. Kui valite päiste jootmise nagu mina, soovitaksin kasutada sellist täisnurgaga nagu mina. See hoiab juhtmed palju peidetumana ja näeb kõik palju korralikum välja.

Nüüd on aeg mootorijuht jootma hakata. Alumine plaat on loodud spetsiaalselt selle Sparkfuni mootorijuhi jaoks ja see jätab tihvti päise jaoks põhja välja. See võimaldab mootori tihvte hõlpsalt vahetada, nii et saate vahetada vasakule ja paremale ning edasi ja tagasi. Kuigi lisan nüüd järgmise sammu, soovitan tungivalt oodata paar sammu, kuni teate täpselt, kui pikad teie juhtmed peavad olema. Lõigake ära 9-juhtmeline osa hüppajate tihvtidest, mis ühilduvad äsja pi sisse joodetud päise tihvtidega. Jootke iga traat ettevaatlikult nii, et rühm saaks ühiselt lamada ja aku ümber mässida. Mõõtke traadi pikkus eelnevalt, et te ei saaks liiga vähe või liiga palju.

Lõpuks on aeg LED -id jootma hakata. Kleepige need ülemisele plaadile vastavatesse kohtadesse ja keerake kõik maandustihvtid üksteise peale. Jootke üks traat maapinnale ja üks traat igale LED -ile. Vasakult paremale on valgusdioodide funktsioonid järgmised: roboti toide, rakenduse ühendus robotiga, robot taasesitab salvestatud rada ja robot võtab vastu juhiseid.

Samuti jootke juhtmed iga mootori külge, et need saaks ühendada mootori draiverist tulevate päistega.

Samm: keerake mootor ja pistikupesa sisse

Esiteks sisestage iga mootor mootorikinnitusse. Seejärel sisestage iga kruvi osaliselt, kuni ots jõuab kinnituse või pesa pinnale. Seejärel hoidke iga kruvi korral iga kruvi pingutades plaadi teisel küljel mutrit paigal. Pidage meeles, et asetate laagri kahe pistikupesa vahele teise kruvimise ajal. Asetage mootori juht oma kohale ja ühendage mootorid sisse. Pole tähtis, milline mootor on iga väljundiga ühendatud, kuna saate seda lihtsalt muuta, kui robot on töökorras.

Samm: valmistage kaamera ja servo ette

Ühendage Pi Zero adapteri lint kaamerasse ja keerake kaamera korpus kokku. Asetage servo oma kohale. Võite puurida servo kruviaugud, kuid see on piisavalt tihe. Kinnitage kaamera servole mis tahes viisil, mis teile kõige paremini sobib. Praegu on mul kinnituses kaks auku, klamber läbib servosarve ja kaamera ümbrist. See jätab aga palju kõvasti ruumi, nii et võiksite kasutada superliimi. Suunake kaamera soovitud suunas ja keerake servosarv oma kohale. Paigaldage kaamera lint läbi vaarika pilu ja ühendage see piiaga. Lõpuks keerake lint kokku, et see oleks vastu akut.

10. samm: kõik kokku

Lõpuks on aeg, et kõik saaks üheks tükiks. Ühendage valgusdioodide, mootorijuhi ja servo juhtmed Pi -ga nii, et kasutate ainult kehtivaid kontakte, kuid hoidke need väljapääsu lähedal. Seejärel asetage juhtmed läbi nende pilude ja keerake pi oma kohale. See on loodud tihedalt istuma, et asjad oleksid korras, nii et ärge heitke meelt, kui tundub, et nende suurte hüppajate jaoks pole piisavalt ruumi.

Keerake iga vahekiht alumisse plaati nii, et igaüks oleks turvaline. Sisestage aku ja veenduge, et toitekaabel mahuks läbi pesa ja Pi Zero toiteporti. Keerake mootori juhi juhtmed selle ümber ja asetage rõngaspits kõige ümber. Kui olete kõik juhtmed aku ja ülemise plaadi vahele tühjaks pigistanud, asetage alumise plaadi väike rõngas rõngasse ja rõnga kaks kõrget punkti ülemisse plaati. Nüüd saate ülemise plaadi tihedalt kinni keerata ja olete oma roboti ehitanud!

Samm: avage Xcode'i projekt

Järgmised sammud kehtivad ainult siis, kui kasutate rakendust PiBot Remote, mis nõuab Maci ja IOS -seadet.

Kuna olen odav ja mul pole Apple'i arendajakonto tasutud, saan jagada ainult projekti Xcode, mitte rakendust ennast. Seejärel saate projekti ise avada, allkirja muuta ja oma seadmes käivitada.

Kui teil pole veel Xcode'i, laadige see alla oma Maci rakenduste poest. Kui Xcode on laaditud, valige paremas alanurgas "Ava teine projekt" ja navigeerige GitHubi allalaaditud kausta "PiBot Remote".

Kui projekt avaneb, klõpsake vasakpoolses vaates nimega "PiBot Remote" juurfailil.

Muutke "kimbu identifikaator" millekski ainulaadseks. Võite minu nime oma nimega asendada või lõppu midagi lisada.

Muutke meeskond isiklikuks kontoks. Kui teil seda pole, valige "Lisa konto".

Ehitamiseks vajutage käsku B ja loodame, et kõik töötab õigesti. Kui olete projekti edukalt üles ehitanud, ühendage seade arvutiga. Klõpsake vasakus ülanurgas esitus- ja peatamisnuppudest paremal asuvat nuppu ja valige oma seade.

Vajutage käsku-R ja rakendus peaks teie seadmes käivituma. Võimalik, et teie seade peab enne käivitamist identiteedid kinnitama ja vajab sel ajal Interneti -ühendust.

12. samm: lõplikud kohandused

Pin -numbreid saate reguleerida kõige jaoks, välja arvatud rakenduse PiBot Remote toite LED. Toite LED -i tihvti muutmiseks SSH PI -ks ja käivitage käsk:

/home/pi/Desktop/PiBotRemoteFiles/startup.py

Muutke kaks eksemplari 36 mis tahes GPIO -pessa, mida kasutasite. Seejärel vajutage klahvikombinatsiooni Control-X, y, sisestusklahvi.

Nii rakendusel kui ka serveril on vigu. Kasutage konsooli silumisrežiimis, et aru saada, mis toimub. Kui kahtlete, proovige Pi taaskäivitada ja/või rakendus taaskäivitada. Mõnikord pärast koodi tõrget ei saa rakendus uuesti ühendust luua, kuna aadress on juba kasutusel. Sellisel juhul muutke lihtsalt pordi ja rakendus peaks ühenduse looma.

Samuti peate oma seadme kiirendiga robotiga sõites kasutama mõningaid ebamugavaid žeste kalibreerimiseks, peatamiseks/käivitamiseks, kaamera reguleerimiseks ja vahelehtede näitamiseks/peitmiseks.

• Kalibreerimine: puudutage ja hoidke kahe sõrmega all 5 sekundit (kui teie seade seda toetab, tunnete pärast seadme kalibreerimist haptilist tagasisidet
• Kaamera reguleerimine: kõige keerulisem žest, tehke kalibreerimiseks eelnevalt kirjeldatud toiminguid, seejärel lohistage kaamera üles liigutamiseks sõrmi üles ja kaamera allapoole liigutamiseks alla. Reguleerimine toimub pärast sõrmede tõstmist.
• Stop/Start lüliti: kiirendusmõõturi vaatesse minnes on robot algselt seadistatud liikumiskäske eirama. Selle seade muutmiseks topeltpuudutage kahe sõrmega.
• Kuva/peida vahelehtede riba: kiirendusmõõturiga sõidu ajal täisekraanil vaatamise lubamiseks peidetakse vahelehtede riba mõne sekundi pärast automaatselt. Selle uuesti kuvamiseks pühkige üles. Selle peitmiseks pühkige alla.

Kui olete mu rakendusega seotud probleemide ja ebamugavuste pärast pettunud, pidage meeles, et mul pole olnud mingit ametlikku haridust programmeerimisel. Nii et ma võtan vastu nõuandeid ja ettepanekuid. Võtke julgelt minu GitHubi failid.

Kui ma teen GitHubis mingeid muudatusi, rakendage need robotile, laadides failid alla ja saates need rekursiivse SCP kaudu vastavasse asukohta Pi -sse. Kui kloonite projekti Xcode, tõmmake lihtsalt muudatus. Vastasel juhul saate projekti alla laadida ja rakenduse avamiseks oma seadmes järgida sammu 11.

Kui teete selle õpetusega midagi huvitavat, siis palun andke mulle kommentaarides teada, mul on huvitav näha, kuidas seda saab kasutada mallina igasuguste põnevate projektide jaoks.