Tangki Raspberry Pi 3 FPV Lego: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Lego sangat bagus untuk mengajar anak-anak tentang bagaimana sesuatu berfungsi sambil membiarkan mereka bersenang-senang pada masa yang sama. Saya tahu saya selalu menikmati "bermain" dengan lego ketika saya masih kecil. Petunjuk ini menerangkan bagaimana saya membina tangki FPV (First Person View) daripada lego dan Raspberry Pi 3 (Raspi 3). saya cuba memastikannya sesederhana mungkin, hanya langkah di mana anda menyesuaikan motor untuk bekerja dengan lego memerlukan alat dan sedikit kemahiran.

Tangki pada dasarnya menggunakan dua motor jadi jika anda tidak mahu tangki anda boleh membuat robot jenis Romba, binaannya akan berbeza tetapi pendawaian dan programnya akan sama.

### Projek ini pada dasarnya adalah versi 1, jadi jika anda ingin memperbaikinya (yang mana ada banyak ruang untuk dilakukan) sila tinggalkan komen. Juga semua kod akan tersedia, di halaman Github saya, pautan ada dalam langkah-langkahnya

Perkara yang anda perlukan:

• Beberapa Lego, saya menggunakan Lori Teknikal Arktik Lego yang saya terbaring. Namun, gunakan imaginasi anda, set ini mempunyai trek dan segala-galanya untuk membuatnya berfungsi sehingga bagus untuk projek ini.
• Sebagai Raspberry Pi, saya menggunakan Raspberry Pi 3 kerana itulah yang saya ada, jika anda mempunyai model yang berbeza, anda mungkin dapat membuatnya berfungsi tetapi pin GPIO akan berbeza.
• Kad SD mikro dengan Raspian dipasang, untuk Raspi 3.
• Sebagai kamera Pi, Adafruit menjual beberapa kabel reben yang berbeza dan panjangnya. Tambang yang dibeli dari Aliexpress, ia mempunyai lensa fisheye dan harganya murah. Anda mungkin dapat menggunakan kamera web, tetapi kamera Pi berfungsi di luar kotak.
• Bank Kuasa USB untuk memberi kuasa kepada Raspi 3, saya rasa harganya berharga $ 8, 2000mahnya sehingga menjalankan Raspi 3 untuk sementara waktu.
• Bateri untuk menghidupkan motor, saya menggunakan bateri yang saya keluarkan dari sebuah kereta RC yang murah, ia 7.2 volt, 500mah, dan boleh dicas semula sehingga berfungsi dengan baik. Bateri 9V pasti bagus tetapi anda juga memerlukan penyambung.
• Kabel pelompat, untuk menghubungkan pin GPIO bersama-sama, sekurang-kurangnya 5 wanita ke wanita.
• Papan Pemandu Motor L298N, ini cukup murah dan membolehkan anda mengawal motor secara berasingan. Ini juga cukup standard untuk jenis aplikasi ini.
• 2 x motor gearbox DC, ini dari Adafruit bagus, yang sama persis juga boleh dibeli dari Aliexpress

Pelbagai

• Pita busa dua sisi
• wayar
• panas menyusut
• pita
• gelang getah
• kabel USB mikro

Sekiranya anda akan menyesuaikan motor kotak gear DC seperti yang saya lakukan maka anda akan memerlukan:

• pemotong kotak
• dremel dengan mata gergaji bulat
• fail mini
• Epoksi 5 minit

Anda juga memerlukan PC / komputer riba anda sendiri untuk mengawal dan memprogram Raspi 3.

Langkah 1: Bina Tangki

Jadi ini bukan petunjuk kerana langkah ini semestinya adalah rekaan anda sendiri. Saya akan membincangkan beberapa perkara yang harus saya pertimbangkan semasa membina ini, tetapi keseronokan sebenarnya terletak pada mencari sendiri (seperti Lego sebenarnya). Gunakan gambar jika berguna, saya mengambil masa lama untuk mengembangkan reka bentuk ini, pada akhirnya, jalan sederhana adalah yang terbaik.

1. Bentukkan gandar belakang terlebih dahulu

   1. dan pastikan untuk meninggalkan ruang yang cukup untuk motor dan menjadikannya cukup lebar agar komponen anda sesuai di dalamnya. Saya mahu tambang saya cukup lebar kerana saya mahukan semuanya berada di dalam gandar, ini membolehkan tangki itu cukup rendah dan mengejar kucing.
   2. Roda di trek di sini mempunyai lubang yang sesuai dengan gandar lintang Lego, jadi ingatlah di sinilah motor anda akan dipasang.
   3. Anda memerlukan jarak yang cukup untuk trek di bahagian belakang dan depan. Anda dapat melihat dalam gambar 2 bahawa kepingan "L" tidak semetrik, ini adalah untuk membenarkan ruang trek. Pada asalnya saya memilikinya semetrik tetapi trek terus tergelincir dan pada satu ketika menjadi macet dan melanggar adaptor motor.
2. Setelah anda membina gandar, anda boleh menghubungkannya
   1. menggunakan bit panjang dengan sokongan silang pada selang masa yang tetap. Pastikan anda meletakkan sokongan salib supaya komponen sesuai di antara mereka, ini membantu menjaga profil rendah.
   2. panjangnya akan ditentukan oleh berapa banyak trek yang anda ada. Trek ini tidak mempunyai peregangan sehingga diperlukan sedikit kelonggaran. Sekiranya anda mempunyai trek getah, anda boleh menjadikannya lebih ketat. Roda roda juga merupakan idea yang bagus tetapi secara keseluruhannya tidak diperlukan.
   3. Langkah ini agak lurus ke depan dan hanya melibatkan sedikit percubaan dan kesilapan.
3. Motor pada dasarnya terpaku dengan pita busa dua sisi sehingga memberikan permukaan yang besar untuk mereka terpaku.
4. Pemasangan kamera yang saya buat cukup sampah, anda pasti mesti mencuba dan membuatnya sendiri. Saya suka rendah kerana nampaknya anda bergerak dengan pantas di kamera. Ini akan menjadi tempat yang bagus untuk menaik taraf dengan servo atau dua untuk menjadikan kamera bergerak.

Semoga nota-nota ini bermanfaat. Saya membina perkara ini sebelum menulis arahan dan saya agak ragu-ragu untuk membongkarnya sekarang setelah ia berjalan lancar. Saya benar-benar percaya bahawa reka bentuk yang lebih baik dapat dibuat jadi saya fikir pembangunan anda sendiri akan menjadi yang terbaik. Tinggalkan komen jika anda mahu saya menjadikannya panduan lengkap, jika ada permintaan yang cukup saya akan melakukannya.

Langkah 2: DC Gearbox Motor to Lego Adapter

Sekali lagi, saya membuat ini sebelum menulis dan tidak mengambil gambar. Saya rasa ada banyak tutorial berbeza di luar sana yang melakukan ini. Adafruit sebenarnya menjual penyesuai, ini adalah kaedah terbaik, dan anda tidak perlu memusnahkan pelekap motor anda. Saya berada di NZ walaupun Adafruit tidak tersedia, tetapi DIY adalah:-). Inilah yang saya buat (maaf mengenai gambarajah buruk):

1. Siapkan semua alat anda, kami akan memotong plastik, jadi ini tidak akan sukar. Saya menggunakan sepasang gelas bengkel kerana secara peribadi saya benci kepingan plastik kecil di seluruh bola mata saya. Saya juga menggunakan salah satu papan pemotong hijau sehingga saya tidak merosakkan meja saya.
2. Jadi rajah menunjukkan pandangan atas dan sisi. Pada dasarnya, kelabu adalah bahagian putih kecil pada motor kotak gear DC dan warna merah adalah tempat kita memotong. Warna merah pada paparan atas semestinya merupakan keratan rentas bagi gandar silang Lego. Kami akan mengeluarkan bahan itu sehingga gandar itu pas di dalam. Cuba dan potong ini sedekat mungkin dengan pusat dan hampir kanan ke bawah. Saya mulakan dengan memotong secara kasar dengan sedikit gergaji bulat pada dremel saya, kemudian mula mencukur bit dengan pemotong kotak sehingga saya sesuai.
3. Setelah anda memotongnya dan gandarnya lebih hampir lurus (ia kelihatan seperti pelipat yang dilipat dalam setengah garpu) anda boleh mengetuk gandar silang Lego. Sebelum anda menggunakan sebarang epoksi, pastikan anda menggunakan pita pelekat di atas kotak kuning motor supaya anda tidak melekatkan batang pada casing secara tidak sengaja. Campurkan epoksi 5 minit dengan baik dan sapukan lapisan tebal di atas bit putih dan gandar silang, kami mencari lapisan tebal 1-2mm. Epoksi 5 minit berjalan lancar dan tidak dapat digunakan dengan cepat sehingga bekerja dengan pantas di sini.
4. Sebaik sahaja anda memakai kot yang tidak sesuai dan epoksi tidak berjalan, anda harus selesai. Ia berjalan sedikit jadi berhati-hatilah. Setelah dipasang pada getah seperti konsistensi, anda dapat dengan mudah memotong epoksi yang berlebihan, begitulah saya mendapat bahagian rata yang bagus.
5. Biarkan sehingga kering sepanjang malam dan anda mesti mempunyai motor gearbox Lego DC pada waktu pagi

Langkah 3: Pendawaiannya

Pendawaian untuk projek ini cukup mudah. Kami akan menggunakan kabel pelompat 4 wanita ke wanita untuk menyambungkan pin GPIO kami ke pengawal motor L298N dan kabel pelompat lelaki ke wanita untuk menyambungkan aras Raspi 3 ke tanah pengawal motor L298N. Kami juga akan menggunakan beberapa wayar untuk menyambungkan motor ke pengawal motor L298N.

Saya memilih untuk menggunakan kombinasi pin ini pada Raspi kerana ia digabungkan bersama. Jangan ragu untuk menggunakan sebarang set pin GPIO dan GND. Hanya ingat untuk menukarnya dalam kod.

Anda boleh menggunakan rajah pendawaian atau ikuti langkah-langkah di bawah:

Raspi 3 L298N

GND (pin 14) GND

GPIO27 (pin 13) IN1

GPIO22 (pin 15) IN2

GPIO23 (pin 16) IN3

GPIO24 (pin 18) IN4

Untuk motor dan cara dipasang, saya memasang kabel dengan cara ini.

Out2, Out3 negatif

Out1, Out4 positif

Pada dasarnya negatif adalah ke belakang dan positif ke hadapan. Sekiranya anda mendapatkannya sebaliknya, tangki hanya bergerak ke arah yang bertentangan yang mudah diperbaiki dalam perisian.

Langkah 4: Pengaturcaraan

Oleh itu, untuk langkah ini, kita perlu menetapkan beberapa perkara jika anda belum melakukannya.

• Raspian
• Python 2 atau 3
• Git
• MJPG-Streamer

Memasang Raspian

Pertama, kita mesti mempunyai Raspian pada kad micro SD, jadi siapkan SD berformat sekurang-kurangnya 8GB (Anda juga boleh memasang NOOBS lite jika anda hanya mempunyai kad 4GB).

Untuk memasang Raspian, saya akan mengesyorkan menggunakan NOOBS. Pautan rasmi ada di sini. Muat turun fail zip ke PC anda, dan ekstrak fail ke dalam kad sd. Pastikan fail dan folder ada dan tidak ada dalam folder noobs.

Setelah selesai, pasangkan kad SD ke Raspi 3, sambungkan skrin (TV dengan HDMI berfungsi dengan baik jika anda tidak mempunyai monitor) dan papan kekunci dan tetikus.

Anda harus melihat pemuatan layar pemasangan, sambungkan ke wifi (wifi diperlukan agar projek ini berfungsi) dan pasang, saya hanya menggunakan tetapan lalai kerana ia berfungsi dengan baik.

Mengkonfigurasi untuk mod tanpa kepala

Oleh itu, sebaik sahaja Raspian dipasang dan anda masuk ke Raspi 3, anda boleh mula mengkonfigurasi Raspi 3 untuk berjalan dalam mod tanpa kepala (iaitu menggunakan SSH dan bukannya skrin dan papan kekunci). Anda hanya perlu menggunakan sudo jadi pastikan anda mengetahui kata laluan root.

Buka terminal dan ketik 'sudo raspi-config', anda harus mempunyai skrin biru dan kelabu seperti dalam gambar. Pindah ke 'Pilihan antara muka', tekan enter, kemudian pindah ke 'P2 SSH' tekan enter dan masukkan lagi untuk 'ya', sekali lagi untuk 'ok'.

Sekarang kembali ke 'pilihan antara muka' dan aktifkan kamera.

Kembali ke menu tekan kanan dan masukkan untuk memilih 'selesai'.

Seterusnya kita perlu mencari alamat IP kita, anda boleh melakukannya dengan menaip 'ifconfig' ke terminal. Cari blok bermula dengan wlan0 (biasanya yang terakhir) dan catat alamat IP anda. Ia mesti berada di baris kedua dan kelihatan seperti ini 192.168.1. XX jika anda menggunakan wifi rumah anda.

Hebat itulah akhir konfigurasi

Memasang perisian tambahan

Jadi, untuk menjalankan skrip yang saya ada, anda perlu memasang python 2 atau 3. Sekiranya anda ingin belajar python, saya akan mengesyorkan belajar python 3, perbezaannya kecil tetapi python 3 kini lebih banyak digunakan. Ia mesti dipasang terlebih dahulu dengan Raspian tetapi kita harus memeriksa sekali lagi.

Ketik 'python --version', anda akan mendapat output seperti 'Python 2.7.13' yang bermaksud anda telah memasang python 2. Untuk memeriksa sama ada anda mempunyai python 3, ketik 'python3 --version' dan anda akan mendapat output yang serupa. Sekiranya anda tidak mempunyai python 2 atau 3, anda boleh mengetik 'sudo apt-get install python' atau 'sudo apt-get install python3', dengan hormat.

Anda juga memerlukan Git untuk mendapatkan kodnya, sekali lagi, ia harus dipasang sebelumnya. Ketik 'git --version' untuk memeriksa dan menggunakan 'sudo apt-get install git' jika anda tidak memilikinya.

Memasang MJPG-Streamer

MJPG-Streamer adalah salah satu cara saya mendapat akses ke Picamera. Ia membolehkan anda mengakses kamera melalui penyemak imbas dan memanipulasi gambar. Ini mungkin cara yang lebih baik dan lebih mudah untuk menggunakan kamera jika anda tidak selesa dengan kod.

1. Sekali lagi kita akan menggunakan Git. Ketik 'git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git' ke terminal Raspi 3. Perisian akan dimuat turun, tidak terlalu lama.
2. Mungkin perkara terbaik yang perlu dilakukan pada ketika ini adalah dengan melihat fail 'README.md' dan ikuti arahan pemasangan. Mereka bekerja dengan lancar untuk saya. Sekiranya anda mempunyai sebarang pertanyaan, tinggalkan di komen dan saya akan mencuba dan membantu

Setelah dipasang, anda boleh menjalankannya. Saya akan melihat bagaimana saya melakukannya di bawah.

Menggabungkan semuanya

Hebat, sekarang kita harus bersedia untuk pergi. Pastikan Raspi 3 anda dihidupkan. Pada PC / komputer riba anda, buka terminal (Saya menganggap anda menggunakan linux atau Mac, jika menggunakan Windows, anda harus memuat turun dempul. Terdapat banyak tutorial dalam talian mengenai cara menggunakannya, jangan risau, senang) dan ketik 'ssh [email protected]. XX (dengan andaian anda belum menukar nama pengguna lalai) atau alamat IP anda yang kami dapati sebelumnya. Taipkan kata laluan anda (ini pastinya bukan lalai). Hebat, sekarang anda berada di sesi terminal di Raspi 3 melalui PC / komputer riba anda.

Jadi, dalam terminal jenis 'git clone https://github.com/astrobenhart/Raspi-3-FPV-Lego-T… Ini hanya memerlukan beberapa saat kerana failnya sangat kecil. Anda kemudian boleh menavigasi ke direktori menggunakan 'cd Raspi-3-FPV-Lego-Tank', sekarang ketik 'ls' dan pastikan anda melihat 5 fail ini: 'demo.py', 'drive.py', 'Picamera_tank. py, 'selesai.jpg', dan 'README.md'. Pastikan anda melihat readme untuk sebarang kemas kini.

demo.py

Skrip py ini bagus untuk menguji pendawaian anda semua berfungsi. Ia hanya melalui pelbagai kombinasi menggerakkan motor ke belakang dan ke hadapan.

gunakan 'python demo.py' untuk menjalankan. Diperlukan setengah minit untuk menyelesaikannya.

drive.py

Ini adalah skrip py yang akan anda jalankan untuk mengawal tangki. Ini mengatur pemetaan pin GPIO dan membuat def untuk bergerak. Ia juga menangkap penekanan kekunci untuk mengawal tangki.

Gunakan 'python drive.py' untuk menjalankan. Sebentar, terminal anda mesti kosong.

gunakan 'w, a, s, d' untuk bergerak dan bar ruang untuk berhenti. Apabila anda sudah bersedia untuk menutup program tekan 'n'.

Picamera_tank.py

Ini adalah versi streamer saya untuk kamera. Ini hanya berjalan dengan python 3 (iaitu menggunakan 'python3 Picamera_tank.py' untuk dijalankan). Ini boleh dijalankan di tetingkap terminal kedua atau anda boleh menekan ctrl-z dan ketik bg untuk menjalankannya di latar belakang pada terminal yang sama. Secara peribadi saya suka menggunakan terminal yang berasingan.

Anda tidak perlu memasang apa-apa tambahan, tetapi jika anda menggunakan pip. Sekiranya anda menghadapi masalah, tinggalkan komen.

Setelah ini berjalan di Raspi 3, log masuk ke komputer / komputer riba anda dan pergi ke 192.168.1. XX: 8000 (IP yang kami dapati sebelumnya). Anda mesti melihat output kamera. Sekiranya gambar perlu diputar, anda perlu mengedit skrip py. Di bahagian bawah terdapat komen, di bawah masukkan darjah putaran yang anda perlukan. Bagi saya itu 180 kerana kamera saya terbalik.

Untuk menjalankan MJPG-Streamer

Untuk menjalankan MJPG-Streamer, saya menavigasi ke 'mjpg-streamer / mjpg-streamer-eksperimental' dan menjalankan './mjpg_streamer -o "output_http.so -w./www" -i "input_raspicam.so -hf"'.

Setelah berjalan, pergi ke 192.168.1. XX: 8080 (IP yang kami dapati sebelumnya) dan klik pada streaming. Main-main dengan pilihan lain, mereka mungkin berguna untuk anda.

Dan itu sahaja. Anda kini boleh memandu tangki FPV anda sendiri di mana sahaja anda boleh mendapatkan wifi anda. Berseronok.

Langkah 5: Produk Selesai

Dan inilah video semuanya berfungsi.

Sekadar catatan bahawa saya telah memasangkan Raspi 3 ke dalam komputer riba saya untuk menghidupkannya dalam video kerana power bank kehabisan semasa beberapa ujian. Ia berlangsung hampir satu jam yang cukup menggembirakan saya.

Sila tinggalkan komen jika ada dan saya harap anda menikmati pembuatan Raspberry Pi 3 FPV Lego Tank ini jika anda berjaya.

Terima kasih, Ben