Pocket Spy-Robot: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Dolgčas med zaklepanjem? Želite raziskati temno področje pod kavčem v dnevni sobi? Potem je žepni vohunski robot za vas! Ta majhen robot, visok samo 25 mm, se lahko poda na mesta, ki so premajhna za ljudi, in s pomočjo priročne aplikacije za telefon pošlje nazaj vse, kar vidi!

Zahteve:

Srednje izkušnje na področju elektronike

Osnovno poznavanje pitona in maline pi

Veliko časa

Zaloge

Deli:

• Raspberry pi Zero W (ne WH, ker ne bomo uporabljali priloženih glav)
• Raspberry pi kamera
• Kartica SD za Pi (najboljše je 8 GB ali več)
• 2x baterije 18650 in držalo (ker polnilni krog ni vgrajen v polnilnik, pomaga tudi pri tem!)
• 2x motorja z mikro pogonom 300VPM 6V
• Krmilnik motorja L293D
• LM7805 Regulator napetosti
• 22μF kondenzator
• 10μF kondenzator
• 2,54 mm zatiči in vtičnice SIL glave (2 x 8 dolgih delov vsakega)
• 2,54 mm 90-stopinjski zatiči za glavo
• 10x M3 x 8 mm vijaki
• 4x M3 x 12 mm vijaki
• 14x najlonske matice M3
• Komplet priključkov Dupont (lahko tudi brez, vendar življenje olajša)
• 5 mm x 80 mm aluminijasta ali jeklena palica
• Različne žice
• Spajkalna deska

Orodja:

• Spajkalnik in spajkanje
• Niz datotek
• Različni izvijači
• Obrtni nož neke vrste
• Super lepilo
• Rezalniki žice
• Odstranjevalci žice
• Komplet električnih vrtalnikov in nastavkov (za čiščenje lukenj na odtisu bodo uporabljeni 3 in 5 mm)
• 3D tiskalnik (čeprav lahko dele natisnete in vam jih pošlje katera koli od številnih takih storitev)
• Mini žaga
• Multimeter
• Električni trak

1. korak: Izdelava podvozja

Že zelo zgodaj sem spoznal, da je trak za snemanje neverjeten, vendar ga verjetno ne bi smeli uporabiti za izdelavo trdnega ohišja, zato je bila naslednja očitna izbira 3D tiskanje (to bom nekoč potegnil, takoj ko Saj bom naložil.) Deli so zasnovani tako, da so zlepljeni skupaj z medsebojno povezanimi odseki, vidnimi na zgornjih fotografijah, saj uporabljam tiskalnik Elegoo Mars, ki proizvaja čudovite odtise, a ima na žalost precej majhno ploščo. Tukaj pridejo datoteke in superlepilo, zgoraj označene robove bo treba vložiti, dokler se ne prilegajo tesno v reže naslednjega dela, ugotovil sem, da ker 3D tiskalniki niso popolni, je to najboljši način, da popolno prileganje. Torej, ko je vložitev končana, lepite dele skupaj! (Samo ne vaših prstov, saj sem se enega naučil prevečkrat) Pri lepljenju delov priporočam, da jih položite na ravno površino, da se prepričajo, da so poravnani. (Pri tem vam lahko pomaga tehtanje)

Nekaj lukenj bo treba izvrtati s 5 -milimetrskim nastavkom (označenim na peti sliki), to je treba narediti izjemno previdno ali pa uporabiti krožno datoteko, da se zmanjša nevarnost, da bi del zaskočil. Za lažjo montažo pozneje je treba vse 3 mm luknje v ohišju izvrtati s 3 mm nastavkom, da zagotovite dobro prileganje vijakov. Na dnu ohišja je tudi vrsta šesterokotnih izrezov, v katere se najlonke lahko prilegajo, zato jih je vredno razširiti z majhno datoteko, če se matice ne prilegajo zlahka. Ugotovil sem, da je veliko bolje oblikovati natančno velikost, nato pa po potrebi odstraniti material, saj se tako najbolje prilega.

Deli za tiskanje:

• Podvozje1.stl
• Podvozje2.stl
• Podvozje3.stl
• Podvozje4.stl
• 2x motorno ohišje.stl
• 2x kolo1.stl
• 2x kolo2.stl
• top.stl

2. korak: vezje

Ker je bistvo projekta kompaktno, je vezje za napajanje samega pi in motorjev vgrajeno v eno samo ploščo, ki sedi na vrhu pi podobno kot HAT, ki se poveže z režo v glave, spajkane na GPIO. Ker so motorji precej majhni in ne potrebujejo veliko toka, sem za njihovo napajanje uporabil krmilnik motorja z dvojnim mostom L293D, saj se lahko Pi-jev GPIO poškoduje, če ga uporabljamo za pogon motorjev (nazaj EMF in podobno, kot tudi prekomerni tok)). Dvojni most H uporablja niz tranzistorjev NPN in PNP, tako da se motor, če se napajajo tranzistorji Q1 in Q4 in tako omogoči pretok toka, motor vrti naprej. Če sta Q2 in Q3 napajana, tok teče skozi motor v nasprotni smeri in se vrti nazaj. To pomeni, da se motor lahko vrti v obe smeri brez uporabe relejev ali drugih komponent in nam omogoča, da motor napajamo ločeno od pi, namesto da ga vlečemo.

LM7805 zagotavlja napajanje pi skozi 5v GPIO pin, vendar ga ne smete uporabljati za napajanje L293D, saj lahko pi potrebuje skoraj celotno 1A izhod 7805, zato je najbolje, da ga ne tvegate taljenja.

Varnost:

Če je vezje nepravilno zgrajeno in je pi namenjeno več kot 5V ali pa je vstavljeno skozi drug pin, se pi nepopravljivo poškoduje. Še pomembneje je, da je treba vezje temeljito preveriti in preizkusiti glede kratkih stikov, zlasti na vhodih baterij, saj imajo LiPo ponavadi težave, *kašelj *, eksplozije ob kratkem stiku, temu bi se verjetno morali izogniti. Najboljši način za to sem ugotovil tako, da preizkusim vezje tako, da na vhod priključim 4-blokovne baterije AA in izmerim izhodno napetost z večmetrom. Kakorkoli že, varnostnih stvari je konec, naredimo nekaj spajkanja!

Ploščo je treba zgraditi v skladu z zgornjo shemo vezja in v podobni konfiguraciji z mojim vezjem, saj se ta postavitev lepo prilega pi in še ni eksplodirala LiPos (pesti). Pomembno je, da upoštevate spodnji vrstni red, saj bodo žice napeljane blizu ali nad drugimi žicami in zatiči, kar pomeni, da so te žice narejene zadnje, da se izognete kratkim stikom. Pri spajkanju na zatiče glave je pomembno, da jih vstavite v rezervni del glave, da se med segrevanjem ne premikajo.

Koraki:

1. Odrežite ploščo po velikosti in rezite rob gladko (moj uporablja 11 vrstic po 20 vrstic in ima koristne črke in številke za njihovo kodiranje) Za lažje življenje bom navedel položaje zatičev na plošči s tem koordinatnim sistemom. Ker je deska dvostranska, bom stran, obrnjeno proti pi, označil kot stran 'B' in stran stran od pi kot stran 'A'.
2. Spajate L293D in LM7805 na mestu, zgornji levi zatič L293D se nahaja na strani B v položaju C11. LM7805 bo potreboval upogibanje svojih izhodnih zatičev tako, da bo kovinska hrbtna stran čipa položena ravno na ploščo, levi zatič pa mora biti v položaju P8.
3. Spajčite zatiče glave, najprej morate potisniti krajšo stran zatičev skozi črni blok, dokler se ne spodobijo proti vrhu omenjenega bloka. Potisniti jih je treba s strani A s spodnjim desnim kotom v luknjo T1 in spajkati s strani B, kot je prikazano in dokumentirano na zgornjih slikah. Ko to storite, nežno odrežite črne bloke in vstavite 2 vrsti zatičev v ustrezne glave, ki jih še ne smete spajkati na pi, saj tako med spajkanjem poskrbite, da se zatiči ne premaknejo.
4. Nato spajkajte v zatiče motorja in akumulatorja, 4 široke za motor in 2 široke za baterijo. Zatiči akumulatorja morajo biti nameščeni v reže J4 in K4 na strani B, zatiči motorja med L2 in O2 na strani B.
5. Kondenzatorja je treba zdaj spajkati, oba s strani B. Anoda (pozitivna noga) kondenzatorja 22μF mora biti v reži P10 na strani B in jo je treba spajkati na P8 s preostalim delom noge, preden obrežete preostanek. Katodo (negativno nogo) je treba postaviti skozi režo P11 in jo upogniti, kot je prikazano na sliki, da se poveže s P7 (katoda 7805). Anodo kondenzatorja 10μF je treba vstaviti skozi režo P4, nogo pa spajkati na pin P9, katodo pa skozi režo P3 in priključiti na P7 na enak način kot drugi kondenzator.
6. Povezovalne žice morajo potekati po poteh, ki so prikazane na zgornjih slikah, zato sem za prihranek časa branja sestavil seznam zatičev, ki bi jih morali povezati po vrstnem redu in z določenimi stranicami, pri čemer je navedena stran stran, na kateri je izoliran del žice. Koordinate bodo oblikovane tako, da prva črka pomeni stran, nato pa koordinata. Če bi na primer na izhod priključil zatič L293D, iste luknje, ki jo uporablja zatič, ne bi bilo mogoče uporabiti, zato bi bila sosednja luknja, čep, na katerega se žica poveže, bo postavljen na obe strani lukenj, skozi katere gredo. To bi izgledalo kot B: A1-A2 do G4-H4 z žico skozi luknje A2 in G4. Opomba: Na mojih fotografijah stran A nima črk, predpostavimo, da bo to od leve proti desni.
7. Ker ste že dobili spajkalnik, je zdaj pravi čas za spajkanje žic motorja in akumulatorja, priporočam približno 15 cm za žice motorja, ki jih je treba varčevati vodoravno na zadnjo ploščo motorja, da prihranite prostor, fotografija tega je zgoraj. Konektorji so potrebni na drugem koncu žic motorja, priporočam, da vanj po stiskanju vstavite majhno količino spajkanja, da zagotovite trdno povezavo. Rdečo žico iz enega nosilca akumulatorja je treba spajkati na črno žico drugega, pri čemer morata ostati med njima približno 4 cm, preostali dve žici potrebujeta po približno 10 cm, namesto tega pa za priključitev na ploščo potrebujemo priključek, pritrjen na koncu.

Ožičenje:

1. B: C4-B4 do F11-G11
2. B: C9-B9 do O1-O2
3. B: G11-H11 do K5-K4
4. B: od F9-G9 do M1-M2
5. B: od F8-G8 do I4-J4
6. B: od F6-G6 do L1-L2
7. B: K4-L4 do O10-P10
8. B: od F7-H7 do N7-O7
9. Na strani A so vse žice spajkane na to stran, nobena žica ni speljana, zato sta potrebni le 2 koordinati.
10. O: O4 do O2
11. O: od O5 do N2
12. O: O10 do M2
13. O: O7 do P2
14. O: R4 do Q2
15. O: Vsi ozemljitveni zatiči O7, O8, R7 in R8 morajo biti povezani.
16. O: E7 do K4
17. O: O1 do R10
18. O: M1 do R11
19. O: E4 do T1
20. O: G2 do R6

Priporočam, da pred preskusom preverite to glede na zgornjo shemo vezja, da zagotovite pravilno ožičenje. Testiranje vezja je treba opraviti z večmetrskim kompletom za preverjanje povezljivosti, čevlji, ki jih je treba preveriti, so naslednji, če pa ste že usposobljeni za elektroniko, potem preizkusite, kolikor je le mogoče. Za preverjanje: vhodni zatiči akumulatorja, zatiči motorja, vsi zatiči glave za pi ter vhod in izhod 7805 proti tlom.

3. korak: Nastavitev Pi

V tej vadnici predvidevam, da je vaš pi že nastavljen s sliko in povezan z internetom. Če pi nastavite prvič, predlagam, da za namestitev slike uporabite naslednji vodnik z njihovega spletnega mesta:

www.raspberrypi.org/downloads/

Ugotovil sem, da je življenje veliko lažje, če lahko delaš s pi, medtem ko je še vedno v robotu, a ker so vrata HDMI blokirana s preklopom, je oddaljeno namizje naslednja najboljša stvar. To je precej enostavno nastaviti s paketom, imenovanim xrdp in Microsoftovim protokolom RDP (vgrajen v okna, tako da na tem koncu ni faffingov).

Če želite nastaviti xrdp, najprej zagotovite, da je vaš pi posodobljen, tako da izvedete ukaze 'sudo apt-get update' in 'sudo apt-get upgrade'. Nato zaženite ukaz 'hostname -I', ki naj vrne lokalni IP naslov pi in ste pripravljeni! Pritisnite tipko windows v računalniku in odprite program z imenom 'Remote Desktop Connection' (Povezava z oddaljenim namizjem), nato v polje Computer (Računalnik) vnesite IP -naslov svojega pi, nato pa uporabniško ime 'pi', če tega niste spremenili, pritisnite enter in povezavo bo vzpostavljeno s pi.

Prvi paket, ki ga boste potrebovali, je za kamero, saj to ni moje področje strokovnega znanja. K temu sem dodal povezavo do uradnega vodnika, ki mi je odlično deloval.

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

Ko sledite tem navodilom in namestite zgornjo programsko opremo, ste pripravljeni na naslednji korak!

4. korak: Koda

Najprej pri kodi, programiranje še zdaleč ni moj najljubši del robotike, zato čeprav je program popolnoma funkcionalen, struktura nedvomno ni popolna, zato bi, če bi opazili kakršne koli težave, zelo hvaležen za povratne informacije!

Prenesite priloženo datoteko python v svoj pi in jo postavite v mapo Dokumenti, nato odprite terminal, da začnete nastavljati samodejni zagon. Da se prepričate, da vam ni treba oddaljenega namizja na pi vsakič, ko želite uporabiti robota, lahko nastavimo pi tako, da bo zaganjal program ob zagonu. Začnite namestitev tako, da v terminal vnesete "sudo nano /etc/rc.local", ki naj prikaže terminalski urejevalnik besedil, imenovan Nano, se pomaknite na dno datoteke in poiščite vrstico z napisom "exit 0", ustvarite novo vrstico nad tem in vnesite "sudo python/home/pi/Documents Spy_bot.py &". To dodaja ukaz za zagon datoteke python kot del postopka zagona, saj se bo naš program neprekinjeno izvajal, dodamo "&", da razcepi proces, kar pi omogoči, da konča zagon in ne zanka tega programa. Za izhod iz nano pritisnite ctrl+x in nato y. Po izhodu nazaj v terminal vnesite "sudo reboot", da znova zaženete pi in uveljavite spremembe.

Če se motorji vrtijo v napačnih smereh, odprite datoteko Spy_bot.py z urejevalnikom besedil in se pomaknite do odseka motorja kode, ki bo označen z navodili o natančnih številkah za zamenjavo. Če zamenjate levi in desni motor, ga lahko popravite v kodi ali z zamenjavo vodnikov, če se želite, da se vse skupaj ne loči, zamenjajte 12 v funkciji motorja s 13 in 7 za 15.

Koda je označena s podrobnostmi o tem, kaj vsak odsek počne, tako da jo je mogoče enostavno spremeniti in razumeti.

5. korak: Združite vse skupaj

Montaža motorjev:

Ko ste ohišje že zlepili skupaj in nastavili pi, ste zdaj pripravljeni na sestavljanje robota! Najboljše mesto za začetek so motorji, njihova držala so oblikovana tako, da se tesno prilegajo, zato je verjetno, da bo na majhne zareze na notranji strani tega, ki so označene na zgornji fotografiji, potrebna majhna količina vložka. Luknje na koncu teh se bodo morda rahlo razširile, tako da se dvignjen zlati del na koncu motorjev prilega notranjosti. Ko se motorji tesno prilegajo v ohišja, lahko odstranite motor in ohišja pritrdite v njihov položaj na zadnjem koncu robota s pomočjo vijakov in najlonov M3 x 8 mm, nato pa motorje znova namestite na svoja mesta.

Pritrditev elektronike:

Nato lahko držala za baterije in malinovo pi pritrdite s pomočjo vijakov M3 x 8 mm in najlonov v skladu s fotografijami, zato se bodo pritrdilne luknje v pi nuli morda rahlo razširile, saj bodo vijaki tesni, kar je najvarnejši in najboljši način to je z majhno okroglo datoteko in veliko previdnosti. Baterije in žice motorja je vredno postaviti pod mesto, kjer gre pi, saj je zaradi tega celotna nastavitev veliko bolj urejena brez povsod ohlapnih žic.

Zdaj je čas, da dodate kamero, ki jo lahko pritrdite na 4 kljukice na sprednji strani ohišja s kablom, ki je že zadaj, drugi konec trakovnega kabla pa je treba nežno zložiti, da se reže v vrata za fotoaparat pi, s kontakti kabla navzdol, pazite, da tračnega kabla ne upognete močno, saj so precej krhki.

Montaža zgornje plošče:

Šest stojnic mora biti dolgih 19 mm, če ne, potem bi morala delo opraviti spodobna kovinska pilica, ko je to storjeno, jih je treba pritrditi na zgornjo stran ohišja s svežim koncem ob plastiko, če je primerno. Zgornjo ploščo lahko pritrdite na njih, pri čemer pazite, da pod njo nežno zložite trak.

Dodajanje koles:

Na zadnji korak, kolesa! Dve kolesi z manjšimi sredinskimi luknjami je treba izvrtati do 3 mm, da se prilegajo gredi motorja, čeprav to ni potrebno, če je vaš 3D tiskalnik kalibriran na visoko raven. Kvadratne luknje na vseh kolesih se bodo morale rahlo razširiti, tako da se bo vanje lahko namestilo najlonsko ključavnico, ko je to potrebno narediti M3 x 12 mm, najlonsko ključavnico pa je treba namestiti v vsako kolo in jo dovolj zategniti, da je glava vijaka poravnana z rob kolesa. Preostala dva kolesa bo treba razširiti na enak način kot ostala, vendar namesto na os 5 mm. Ko so kolesa pripravljena, priporočam uporabo neke oblike električnega traku ali gumijastega traku, da jim dodate površino oprijema, če uporabljate trak, je približno 90 mm dovolj, da enkrat obkrožite kolo. Zadnja kolesa so zdaj pripravljena za pritrditev, najlažji način za to je, da zavrtite gred motorja tako, da je ravna površina obrnjena navzgor, in privijte kolo s sornikom navzdol, tako da med kolesom in ohišje motorja, da se prepreči prijemanje. Sprednjo os lahko zdaj namestite skozi sprednje bloke in pritrdite kolesa.

Ta korak bi moral zaključiti projekt, upam, da je bil poučen in enostaven za sledenje, predvsem pa zabaven! Če imate kakršne koli predloge, vprašanja ali izboljšave, mi sporočite, z veseljem bom odgovoril na vsa vprašanja in po potrebi posodobil ta navodila.