Pocket Spy-Robot: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Bosan semasa lokap? Ingin meneroka alam gelap di bawah sofa ruang tamu? Kemudian robot pengintip berukuran poket adalah untuk anda! Dengan ketinggian hanya 25mm, robot kecil ini mampu menjelajah ke tempat yang terlalu kecil untuk dikunjungi orang, dan mengembalikan semua yang dilihatnya melalui aplikasi telefon yang mudah digunakan!

Keperluan:

Pengalaman peringkat pertengahan dalam elektronik

Pengetahuan asas python dan pi raspberry

Sebilangan besar masa

Bekalan

Bahagian:

• Raspberry pi Zero W (Bukan WH kerana kita tidak akan menggunakan tajuk yang disediakan)
• Kamera pi Raspberry
• Kad SD untuk Pi (8gb atau lebih adalah yang terbaik)
• 2x 18650 bateri dan pemegangnya (Oleh kerana litar pengecasan tidak dibina dalam pengecas cenderung juga membantu!)
• Motor gear mikro 2x 300RPM 6V
• Pengawal motor L293D
• Pengatur voltan LM7805
• Kapasitor 22μF
• Kapasitor 10μF
• Pin kepala dan soket 2.54mm SIL (masing-masing 2 x 8 bahagian panjang)
• Pin header bersudut 904 darjah 2.54mm
• Baut Countersunk 10x M3 x 8mm
• Baut Countersunk 4x M3 x 12mm
• Kacang nylock 14x M3
• Kit penyambung Dupont (boleh dilakukan tanpa tetapi menjadikan hidup lebih mudah)
• Batang aluminium atau keluli 5mm x 80mm
• Wayar pelbagai
• Papan pateri

Alat:

• Pateri dan pateri
• Set fail
• Pemutar skru pelbagai
• Pisau kraftangan
• Superglue
• Pemotong wayar
• Pelucut wayar
• Bor elektrik dan set bit (3mm dan 5mm akan digunakan untuk membersihkan lubang pada cetakan)
• Pencetak 3D (Walaupun ada bahagian yang dicetak dan dihantar kepada anda oleh salah satu daripada banyak perkhidmatan tersebut)
• Gergaji besi mini
• Multimeter
• Pita elektrik

Langkah 1: Membina Casis

Saya menyedari cukup awal bahawa walaupun pita gaffer luar biasa, ia mungkin tidak boleh digunakan untuk membuat casis yang kukuh, jadi percetakan 3D adalah pilihan yang jelas seterusnya (Pada satu ketika saya akan mengeluarkannya, sebaik sahaja Saya akan memuat naiknya.) Bahagian-bahagiannya direka bentuk untuk dilekatkan bersama dengan bahagian yang saling berkaitan yang dilihat dalam foto di atas, kerana saya menggunakan pencetak Elegoo Mars, yang menghasilkan cetakan yang cantik tetapi sayangnya mempunyai plat binaan yang agak kecil. Di sinilah fail dan superglue masuk, tepi yang dilabelkan di atas perlu dimasukkan ke bawah sehingga sesuai dengan slot di bahagian seterusnya, saya dapati bahawa kerana pencetak 3D tidak sempurna, ini adalah cara terbaik untuk mendapatkan sesuai. Oleh itu, setelah pengarsipan selesai, tempelkan bahagiannya bersama-sama! (Bukan jari anda, seperti yang saya pelajari terlalu banyak kali) Semasa melekatkan bahagiannya, saya cadangkan meletakkannya di permukaan rata untuk memastikannya lurus. (Menimbang mereka boleh membantu dengan ini)

Beberapa lubang perlu dibor dengan bit 5mm (dilabel pada gambar ke-5), ini harus dilakukan dengan sangat hati-hati, atau dengan penggunaan fail bulat untuk meminimumkan risiko terkena bahagian tersebut. Untuk memudahkan pemasangan di kemudian hari, semua lubang 3mm di casis harus digerudi dengan bit 3mm untuk memastikan boltnya sesuai. Juga, di dasar casis terdapat serangkaian potongan heksagon untuk dimasukkan ke dalam nylocks, ada baiknya menggunakan fail kecil untuk melebarkannya jika kacang tidak muat dengan mudah. Saya merasa lebih baik merancang dengan ukuran yang tepat, kemudian keluarkan bahan jika diperlukan, kerana ini menghasilkan yang paling sesuai.

Bahagian untuk dicetak:

• Chassis1.stl
• Chassis2.stl
• Chassis3.stl
• Chassis4.stl
• 2x motor_housing.stl
• Roda 2x1.stl
• Roda 2x2.stl
• atas.stl

Langkah 2: Litar

Oleh kerana keseluruhan titik projek sedang padat, litar untuk menghidupkan pi itu sendiri dan motor dipasang ke papan tunggal yang duduk di atas pi yang serupa dengan HAT, menghubungkan dengan memasukkan kepala yang disisipkan ke GPIO. Oleh kerana motornya agak kecil dan tidak memerlukan arus yang banyak, saya menggunakan pengawal motor H-bridge dual L293D untuk menghidupkannya kerana GPIO Pi boleh rosak jika digunakan untuk menggerakkan motor (EMF belakang dan seperti arus lebih). Jambatan H ganda menggunakan sekumpulan transistor NPN dan PNP sehingga jika transistor Q1 dan Q4 dihidupkan dan dengan itu membenarkan arus melewati, motor akan berputar ke hadapan. Sekiranya Q2 dan Q3 dihidupkan, arus mengalir melalui motor ke arah yang bertentangan dan memutarnya ke belakang. Ini bermaksud bahawa motor boleh diputar pada kedua arah tanpa menggunakan relay atau komponen lain dan membolehkan kita menghidupkan motor secara berasingan ke pi daripada menariknya.

LM7805 memberikan daya kepada pi melalui pin GPIO 5v tetapi tidak boleh digunakan untuk menghidupkan L293D kerana pi boleh memerlukan hampir semua output 1A dari 7805, jadi lebih baik jangan mengambil risiko mencairkannya.

Keselamatan:

Sekiranya litar dibina dengan tidak betul dan lebih daripada 5v diberikan ke pi, atau dipasang melalui pin yang berbeza, pi akan rosak dengan baik. Lebih penting lagi, litar harus diperiksa dengan teliti dan diuji untuk celana pendek, terutama di seluruh input bateri kerana LiPo cenderung untuk menimbulkan masalah, * Batuk *, letupan ketika dipendekkan, anda mungkin harus mengelakkannya. Saya dapati kaedah terbaik untuk menguji ini adalah dengan menguji litar dengan menyambungkan 4-blok bateri AA ke input dan mengukur voltan keluaran dengan multi-meter. Bagaimanapun, perkara keselamatan sudah selesai, mari kita lakukan pematerian!

Papan mesti dibina mengikut rajah litar di atas dan dalam konfigurasi yang serupa dengan litar saya kerana susun atur ini sesuai dengan rapi pada pi dan belum meletup LiPos (jari disilangkan). Penting agar pesanan di bawah ini dipatuhi kerana wayar akan disalurkan dekat atau melebihi wayar dan pin lain, pesanan ini bermaksud bahawa wayar ini dilakukan terakhir untuk mengelakkan seluar pendek. Semasa menyolder ke pin header, penting untuk memasukkannya ke bahagian header yang tersisa untuk memastikan mereka tidak bergerak ketika dipanaskan.

Langkah-langkah:

1. Potong papan ke ukuran dan failkan tepi yang halus (lombong saya menggunakan 11 baris hingga 20 baris dan mempunyai huruf dan nombor untuk mengodkannya) Saya akan memberikan kedudukan pin di papan dengan sistem koordinat ini untuk menjadikan hidup lebih mudah. Oleh kerana papan adalah dua sisi, saya akan merujuk pada sisi yang menghadap pi sebagai sisi 'B' dan sisi yang jauh dari pi sebagai sisi 'A'.
2. Memasukkan L293D dan LM7805 di tempatnya, pin kiri atas L293D berada di sisi B pada kedudukan C11. LM7805 akan memerlukan pin keluarannya dibengkokkan sehingga bahagian belakang logam cip rata pada papan, pin kiri harus berada di posisi P8.
3. Selesaikan pin header di tempatnya, pertama-tama harus menolak sisi pin yang lebih pendek melalui blok hitam sehingga rata pada bahagian atas blok tersebut. Mereka harus didorong dari sisi A dengan sudut kanan bawah di lubang T1 dan disolder dari sisi B seperti yang ditunjukkan dan didokumentasikan pada gambar di atas. Apabila ini selesai, potong blok hitam dengan perlahan dan masukkan 2 baris pin ke dalam header yang sesuai yang seharusnya tidak disolder ke pi, ini memastikan pin tidak bergerak ketika menyoldernya.
4. Seterusnya, solder pada motor dan pin bateri, 4 lebar untuk motor dan 2 lebar untuk bateri. Pin bateri hendaklah diletakkan di slot J4 dan K4 di sisi B, pin motor antara L2 dan O2 di sisi B.
5. Kedua kapasitor perlu disolder sekarang, baik dari sisi B. Anod (kaki positif) kapasitor 22μF harus berada di slot P10 di sisi B dan harus disolder ke P8 dengan bahagian kaki yang tersisa, sebelum memotong sisa. Katod (kaki negatif) harus dimasukkan melalui slot P11 dan dibengkokkan bulat seperti yang dilihat pada gambar untuk berhubung dengan P7 (katod 7805). Anod kapasitor 10μF harus dimasukkan melalui slot P4 dan kaki disolder ke pin P9, katod harus dimasukkan melalui slot P3 dan disambungkan ke P7 dengan cara yang sama seperti kapasitor yang lain.
6. Kabel penghubung harus mengambil jalan yang dilihat dalam gambar di atas, jadi untuk menjimatkan masa membaca, saya telah menyusun senarai pin yang harus disambungkan dengan ini, mengikut urutan dan dengan sisi yang ditentukan, sisi yang ditentukan adalah sisi yang bahagiannya bertebat wayar berada di. Koordinat akan diformat sedemikian rupa sehingga huruf pertama menandakan sisi, diikuti oleh koordinat. Sebagai contoh, jika saya menyambungkan pin L293D ke output, lubang yang sama digunakan pin tidak dapat digunakan sehingga lubang yang berdekatan, pin yang disambungkan oleh wayar akan diletakkan di kedua sisi lubang yang mereka lalui. Ini akan kelihatan seperti B: A1-A2 hingga G4-H4 dengan wayar melalui lubang A2 dan G4. Catatan: Dalam foto saya sisi A tidak mempunyai huruf, anggap ini dari kiri ke kanan.
7. Oleh kerana anda sudah mengeluarkan besi pematerian, sekarang adalah masa yang tepat untuk menyolder wayar motor dan bateri, saya akan mengesyorkan sekitar 15cm untuk wayar motor, yang harus disolder secara mendatar ke plat belakang motor untuk menjimatkan ruang, gambar ini ada di atas. Penyambung diperlukan di hujung wayar motor yang lain, saya akan mengesyorkan meletakkan sedikit pateri di dalamnya setelah mencengkam untuk memastikan sambungan yang kukuh. Kawat merah dari satu pemegang bateri harus disolder ke wayar hitam yang lain meninggalkan kira-kira 4cm di antara keduanya, dua wayar yang lain memerlukan sekitar 10cm setiap satu tetapi sebaliknya memerlukan penyambung yang dipasang di hujung untuk menyambung ke papan.

Pendawaian:

1. B: C4-B4 hingga F11-G11
2. B: C9-B9 hingga O1-O2
3. B: G11-H11 hingga K5-K4
4. B: F9-G9 hingga M1-M2
5. B: F8-G8 hingga I4-J4
6. B: F6-G6 hingga L1-L2
7. B: K4-L4 hingga O10-P10
8. B: F7-H7 hingga N7-O7
9. Di satu sisi semua wayar disolder ke sisi itu, tidak ada wayar yang dilalui sehingga hanya 2 koordinat yang diperlukan.
10. A: O4 hingga O2
11. A: O5 hingga N2
12. A: O10 hingga M2
13. A: O7 hingga P2
14. A: R4 hingga Q2
15. A: Pin tanah O7, O8, R7 dan R8 semuanya harus disambungkan.
16. A: E7 hingga K4
17. A: O1 hingga R10
18. A: M1 hingga R11
19. A: E4 hingga T1
20. A: G2 hingga R6

Saya akan mengesyorkan memeriksa ini dengan rajah litar di atas untuk memastikan pendawaian yang betul sebelum anda menguji. Pengujian litar harus dilakukan dengan set multi-meter untuk menguji kesambungan, pin yang harus diperiksa adalah seperti berikut, tetapi jika anda sudah mahir dengan elektronik, maka uji seberapa banyak yang anda boleh. Untuk memeriksa: Pin input bateri, pin motor, semua pin header untuk pi, dan 7805 input dan output ke tanah.

Langkah 3: Menyiapkan Pi

Dalam tutorial ini saya menganggap bahawa pi anda sudah siap dengan gambar dan disambungkan ke internet, jika anda menyiapkan pi untuk pertama kalinya, saya cadangkan anda menggunakan panduan berikut dari laman web mereka untuk memasang gambar:

www.raspberrypi.org/downloads/

Saya mendapati bahawa kehidupan menjadi lebih mudah jika seseorang dapat bekerja dengan pi semasa berada di dalam robot, tetapi kerana port HDMI disekat dengan kebuntuan, desktop jauh adalah perkara terbaik seterusnya. Ini cukup mudah untuk disiapkan menggunakan pakej yang disebut xrdp dan protokol RDP Microsoft (terbina dalam tingkap sehingga tidak ada kesalahan pada akhir itu).

Untuk menyiapkan xrdp terlebih dahulu pastikan pi anda dikemas kini dengan menjalankan perintah 'sudo apt-get update' dan 'sudo apt-get upgrade'. Seterusnya, jalankan arahan 'hostname -I' yang harus mengembalikan alamat IP tempatan pi dan anda boleh pergi! Tekan kekunci windows di komputer anda dan buka program yang disebut 'Remote Desktop Connection' kemudian masukkan alamat IP pi anda di bidang Komputer, diikuti dengan nama pengguna 'pi' jika anda belum mengubahnya, tekan enter dan sambungan akan ditubuhkan dengan pi.

Pakej pertama yang anda perlukan adalah untuk kamera, kerana ini bukan bidang kepakaran saya, saya telah menambahkan pautan ke panduan rasmi untuk ini, yang berfungsi dengan baik untuk saya.

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

Setelah anda mengikuti panduan ini dan memasang perisian di atas, anda sudah bersedia untuk melangkah ke langkah seterusnya!

Langkah 4: Kodnya

Perkara pertama yang pertama dengan kod, pengaturcaraan jauh dari bahagian kegemaran saya dalam robotik, jadi walaupun program ini berfungsi sepenuhnya, strukturnya pasti tidak sempurna jadi jika anda melihat ada masalah dengannya, saya sangat menghargai maklum balas!

Muat turun fail python yang dilampirkan ke pi anda dan letakkan di folder Dokumen, kemudian buka terminal untuk mula menyiapkan larian automatik. Untuk memastikan anda tidak perlu menjauhkan desktop ke pi setiap kali anda ingin menggunakan robot, kami dapat menyiapkan pi sedemikian rupa sehingga ia akan menjalankan program pada permulaan. Mulakan persediaan dengan menaip "sudo nano /etc/rc.local" ke terminal, yang akan membawa editor teks berasaskan terminal bernama Nano, tatal ke bahagian bawah fail dan cari baris yang mengatakan "keluar 0", buat baris baru di atas ini dan taip "sudo python / home / pi / Documents Spy_bot.py &". Ini menambah perintah untuk menjalankan fail python sebagai proses bootup, kerana program kami akan berjalan secara berterusan, kami menambahkan "&" untuk garpu proses, yang memungkinkan pi untuk menyelesaikan boot daripada menggulung program ini. Untuk keluar dari nano, tekan ctrl + x kemudian y. Setelah keluar kembali ke terminal jenis "rebo sudo" untuk memulakan semula pi dan menerapkan perubahan.

Sekiranya motor berputar ke arah yang salah, buka fail Spy_bot.py dengan editor teks dan tatal ke bahagian motor kod, yang akan dilabelkan dengan arahan mengenai nombor yang tepat untuk menukar pusingan. Sekiranya motor kiri dan kanan ditukar, ia boleh diperbaiki dalam kod atau dengan menukar pusingan plumbum, jika anda lebih suka mengelakkan semuanya terpisah lagi, tukar mana-mana 12 dalam fungsi motor dengan 13 dan mana-mana 7 untuk 15.

Kod tersebut dijelaskan dengan perincian tentang apa yang dilakukan oleh setiap bahagian, sehingga dapat diubah dan difahami dengan mudah.

Langkah 5: Menggabungkan Semuanya

Memasang motor:

Setelah melekatkan casis dan menyiapkan pi, anda kini sudah siap untuk memasang robot! Tempat terbaik untuk memulakannya adalah dengan motor, pemegangnya direka agar pas dengan pas sehingga kemungkinan sejumlah kecil pengarsipan diperlukan pada lubang kecil di bahagian dalam ini, yang berlabel pada foto di atas. Lubang di hujung ini mungkin perlu sedikit melebar sehingga bahagian emas yang dinaikkan di hujung motor sesuai dengan ini. Setelah motor dapat dipasang dengan selesa di dalam kerangka, anda boleh mengeluarkan motor dan memasang baut ke posisinya di hujung belakang robot menggunakan selak M3 x 8mm dan nilok, kemudian memasukkan motor kembali ke tempatnya.

Melampirkan elektronik:

Seterusnya, pemegang bateri dan raspberry pi boleh dipasang dengan menggunakan bolt M3 x 8mm dan nylocks mengikut gambar, lubang pelekap di pi sifar mungkin perlu sedikit melebar kerana bolt akan ketat, cara paling selamat dan terbaik untuk dilakukan ini dengan fail bulat kecil dan banyak berhati-hati. Perlu meletakkan wayar bateri dan motor di bawah tempat yang disambungkan kerana ini menjadikan keseluruhan persediaan lebih kemas tanpa wayar longgar di mana-mana.

Kini tiba masanya untuk menambahkan kamera, yang dapat disisipkan ke 4 pasak di bahagian depan casis dengan kabelnya sudah di belakang, hujung kabel pita yang lain harus dilipat dengan lembut untuk masuk ke port kamera pi, dengan kenalan kabel menghadap ke bawah, berhati-hati agar tidak membengkokkan kabel pita dengan kasar kerana cenderung rapuh.

Pemasangan plat atas:

6 penyangga harus panjang 19 mm, jika tidak maka fail logam yang baik harus melakukan pekerjaan, apabila ini selesai, mereka harus dilekatkan ke sisi atas casis dengan ujung segar pada plastik jika ada. Plat atas kini boleh dilekatkan ke atasnya, pastikan untuk melipat kabel pita di bawahnya dengan lembut.

Menambah roda:

Ke langkah terakhir, roda! Kedua-dua roda dengan lubang pusat yang lebih kecil harus digerudi hingga 3mm agar sesuai dengan batang motor, walaupun jika pencetak 3D anda dikalibrasi ke tahap tinggi, ini tidak diperlukan. Lubang persegi di semua roda perlu sedikit melebar sehingga nylock dapat diletakkan di dalamnya, apabila ini dilakukan M3 x 12mm dan nylock perlu dipasang di dalam setiap roda dan cukup mengencangkan sehingga kepala bolt sama dengan tepi roda. Dua roda yang selebihnya perlu melebar dengan cara yang sama seperti yang lain, tetapi menjadi 5mm sebagai gantinya agar sesuai dengan gandar. Setelah roda siap, saya akan mengesyorkan menggunakan beberapa bentuk pita elektrik atau gelang getah untuk menambahkan permukaan cengkaman pada mereka, jika pita digunakan, kira-kira 90mm sudah cukup untuk mengelilingi roda sekali. Roda belakang kini siap dipasang, cara termudah untuk melakukan ini adalah memutar batang motor sehingga permukaan rata menghadap ke atas, dan pasangkan roda dengan bolt menunjuk ke bawah, meninggalkan 1-2mm antara roda dan roda perumahan motor untuk mengelakkan penangkapan. Gandar depan kini boleh diletakkan melalui blok depan dan roda terpasang.

Langkah ini harus mengakhiri projek ini, saya harap ini maklumat dan mudah diikuti, dan yang paling menyeronokkan! Sekiranya anda mempunyai cadangan, soalan atau penambahbaikan yang boleh saya buat, beritahu saya, saya dengan senang hati akan menjawab sebarang pertanyaan dan mengemas kini arahan ini jika diperlukan.